Hur hjärnans mikrokretsar integrerar information från olika sinnen

En av de största utmaningarna inom neurovetenskapen är att förstå hur hjärnbarken i hjärnan bearbetar och integrerar information från de olika sinnena (som syn, hörsel och känsel) för att till exempel styra att vi kan svara på en händelse i miljön med exakta kroppsrörelser.

Hjärnbarken består av morfologiskt och funktionellt olika nervceller, till exempel excitatoriska (pådrivande) och inhibitoriska (bromsande), vilka kopplar ihop på mycket exakt sätt. Paolo Medini och hans medarbetare visar att integrationen av information från de olika sinnena sker på olika sätt i excitatoriska och inhibitoriska celler, liksom i de ytliga och djupa lagren av hjärnbarken. De senare är de som skickar elektriska signaler ut från cortex till andra strukturer i hjärnan.

– Genom att kombinera avancerad teknik för att visualisera den funktionella aktiviteten av många nervceller i hjärnan och nya molekylärgenetiska tekniker, som gör att vi kan ändra den elektriska aktiviteten i olika celltyper, kan vi för första gången förstå hur de olika nervceller som utgör en hjärnkrets kommunicerar med varandra, säger Paolo Medini.

Den nya kunskapen är av avgörande vikt för att utforma välbehövliga framtida strategier för att stimulera hjärnans förmåga till reparation. Det är inte tillräckligt att transplantera nervceller till ett skadeområde utan den största utmaningen är att återskapa eller återaktivera korrekt fungerande kretsar av nervceller.

Paolo Medini har i grunden en läkarexamen och forskade i Tyskland vid Max Planck-institutet för medicinsk forskning i Heidelberg efter sin disputation och ledde sin egen forskningsgrupp vid det Italienska Institute of Technology i Genova. Han började nyligen en tjänst som lektor i cell- och molekylär fysiologi vid institutionen för molekylärbiologi.

Han leder nu en ny grupp med state-of-the-art-tekniker för studier av hjärnkretsar vilket inkluderar två-fotonmikroskopi, optogenetics och elektrofysiologi. Målet med verksamheten är att undersöka hur kretsar fungerar och hur dessa kan läka och ersättas i hjärnbarken. Denna investering har varit möjligt genom ett avgörande finansiellt stöd från Kempestiftelserna och Umeå universitet.

– Genom att kombinera kunskap i cellfysiologi i hjärnan med molekylärbiologisk kompetens, kan vi bana väg för denna typ av innovativ forskning som är ny för Umeå universitet och nationellt, säger Paolo Medini.

FAKTA
Originalpublikation: Olcese U, Iurilli G, Medini P. ”Cellular och synaptic arkitektur multisensory integration i musen neocortex”. Neuron. 2013 augusti 7, 79 (3): 579-593.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627313005266