Dorsoventral differences in the spatial representation areas of the rat brain

Abstract

Dorsoventrale forskjeller i rottehjernens spatiale omrader

Minner om livets hendelser er grunnlaget for var opplevelse av identitet. Den moderne forstaelsen av hukommelse er at minner er lagret i nettverk av nerveceller, der hippocampus spiller en sentral rolle bade nar nye nettverk skal dannes og nar minner skal hentes fram igjen. En skade i hippocampus eller den omliggende hjernebark far store konsekvenser for hukommelsen og evnen til a finne frem.

I artikkel 1 og 2 har vi sett pa hvordan en skade i hippocampus, komplett eller delvis, pavirker spatial hukommelse og emosjonelle responser. For a navigere ma man kunne planlegge en vei fra utgangspunkt til mal og kjenne seg igjen ved malet. Rotter med komplett skade var betydelig darligere enn friske rotter til a navigere etter landemerker i omgivelsene for a finne en plattform like under vannflaten i et basseng (’watermaze’). De greide heller ikke a kjenne igjen plattformomradet selv om de fulgte en avgrenset korridor i bassenget (artikkel 1). Ved skade begrenset til den ventrale eller den dorsale enden var evne til spatial laring bevart (artikkel 2). Rotter med ventral eller komplett hippocampusskade viste imidlertid mindre tegn til frykt for hoyder og apne omrader enn de som hadde dorsal skade.

I artikkel 3 og 4 sammenliknet vi spatialt modulerte enkeltceller langs den dorsoventrale utstrekning i hippocampus og naboomradet entorhinal cortex. Hjernebarken er organisert i et hierarkisk system der enkle sanseintrykk fra de primare sanseomrader kombineres til stadig mer sammensatte uttrykk i de hoyere prosesseringsomrader. Mediale entorhinale cortex (MEC) er et hjernebarkomrade som mottar konvergerende informasjon fra flere sansemodaliteter. Aktiviteten i de enkelte celler her viser en presis repons pa ulike romlige aspekter, for eksempel i en bestemt bevegelsesretning eller en av rommets fysiske begrensninger. Gitter-cellen (’grid cell’) kjennetegnes av at den er aktiv pa bestemte steder (’place fields’) i rommet og at disse stedene er spredt utover hele rommet med regelmessig avstand i et heksagonalt monster, som et koordinatsystem. Storrelsen pa cellens aktive felt og avstanden mellom feltene oker fra dorsale til ventrale cellepopulasjoner i MEC. Vi sammenlignet gitter-celler langs den 75 % av den dorsoventrale utstrekningen av MEC mens rottene lop frem og tilbake pa en 18 meter lang bane og fant at den spatiale skalaen okte fra dorsale til ventrale cellepolulasjoner.

Hippocampus mottar spatial informasjon fra MEC, og forbindelsene mellom MEC og hippocampus organisert slik at dorsale hippocampus mottar informasjon fra dorsale MEC, og ventrale celler fra ventrale MEC. Typisk for hippocampus’ celler er at de er aktive pa ett eller noen fa bestemte steder i rommet (’place fields’). Vi viste at storrelsen pa aktivitetsfeltene øker progressivt fra dorsalt til ventralt med variasjon i aktivitetsfelt fra under en meter (dorsalt) til omlag ti meter (ventralt) langs lopebanen. Spatial informasjon om et miljo uttrykkes altsa bade i MEC og hippocampus som kart med gradvis okende skalering fra dorsalt til ventralt. Avhandlingen bidrar til ny innsikt i hvordan spatial informasjon er organisert, og i hippocampus sin rolle i hukommelse og emosjonelle uttrykk.