Når hjernen retter oppmerksomheten mot sitt eget kart
Ny forskning fra Kavliinstituttet ved NTNU
Det er ikke hver dag norsk forskning publiseres i Science. Tidsskriftet hører til blant de mest prestisjetunge vitenskapelige publikasjonene i verden. Konkurransen om å komme gjennom nåløyet er hard, og artiklene som slipper inn, forventes ikke bare å være faglig solide. De skal også bringe forskningen et vesentlig skritt videre.
Derfor er det grunn til å stanse opp ved en ny studie fra Kavliinstituttet for systemnevrovitenskap ved NTNU i Trondheim. Studien er utført av Abraham Z. Vollan, Michael F. Schellenberger, Richard J. Gardner, May-Britt Moser og Edvard I. Moser. Den ble publisert i Science 6. august 2026 med tittelen «Adaptive modulation of theta sweeps in the brain’s navigation circuit».
Tittelen er ikke umiddelbart tilgjengelig for alle. Den forteller at forskerne har undersøkt hvordan såkalte theta-sveip forandrer seg i hjernens navigasjonskrets. Bak denne tekniske formuleringen skjuler det seg imidlertid et spørsmål som også har praktisk-filosofisk interesse:
Hvordan finner hjernen frem i verden?
Ikke bare i betydningen: Hvordan vet vi hvor vi er? Men også: Hvordan retter hjernen seg mot det som er viktig akkurat nå? Hvordan velger den ut et sted, et mål eller en mulig vei blant alle mulighetene som omgir oss?
Den nye forskningen fra Trondheim gir oss et fascinerende innblikk i dette.
Det indre kartet
May-Britt Moser og Edvard Moser er kjent for oppdagelsen av gittercellene i hjernens entorhinale cortex. Sammen med plasscellene i hippocampus inngår disse cellene i det som ofte omtales som hjernens navigasjonssystem.
Plasscellene blir aktive når et dyr befinner seg på bestemte steder. Én celle kan være særlig aktiv i ett område av et rom, mens en annen celle aktiveres et annet sted. Gittercellene danner et mer regelmessig mønster. Aktiviteten deres kan sammenlignes med et indre koordinatsystem som gjør det mulig å beregne avstander, retninger og posisjoner.
Hjernen har med andre ord ikke bare en samling enkeltstående minner om steder. Den danner et indre kart.
Et slikt kart er likevel ikke et kart i vanlig forstand. Det ligger ikke ferdig sammenbrettet i hjernen, slik et veikart kan ligge i hanskerommet på en bil. Det skapes og gjenskapes gjennom aktivitet i store nettverk av nerveceller. Kartet lever. Det forandrer seg mens dyret beveger seg, sanser, leter og handler.
Men hvordan bruker hjernen dette kartet?
Den nye studien viser at kartet ikke bare forteller dyret hvor det befinner seg. Hjernen undersøker også steder som ligger foran dyret – og noen ganger steder som befinner seg bak det. Den kan rette det indre kartet mot et mål før kroppen har begynt å bevege seg mot det.
Hjernen undersøker mulige veier
Aktiviteten i hippocampus og entorhinal cortex organiseres av en rytme som kalles theta-rytmen. Hos en rotte som beveger seg, svinger denne rytmen vanligvis omkring åtte ganger i sekundet.
Innenfor hver av disse korte theta-syklusene aktiveres grupper av nerveceller i raske sekvenser. Sekvensene representerer ikke bare stedet der rotten befinner seg. De kan også representere en mulig strekning gjennom rommet foran den.
Forskerne omtaler dette som theta sweeps. Jeg vil kalle dem theta-sveip.
Et theta-sveip kan forstås som en kortvarig undersøkelse av en mulig vei gjennom det indre kartet. I løpet av en brøkdel av et sekund beveger den nevrale aktiviteten seg fra representasjonen av stedet der dyret er, og videre mot steder det ennå ikke har nådd.
Når en rotte utforsker et åpent område uten et bestemt mål, veksler disse sveipene vanligvis mellom venstre og høyre side. Ett sveip undersøker rommet litt til venstre. Det neste undersøker rommet litt til høyre. På denne måten dekker hjernen et bredt område foran dyret.
Det kan minne om en lyskaster som beveger seg rytmisk fra side til side i mørket.
Hjernen nøyer seg altså ikke med å registrere omgivelsene passivt. Den undersøker dem. Den avsøker muligheter.
Men hva skjer når én bestemt mulighet blir viktigere enn alle de andre?
Rotten som jager et bevegelig mål
Forskerne registrerte aktiviteten fra flere hundre nerveceller samtidig ved hjelp av Neuropixels-elektroder. Disse elektrodene gjorde det mulig å følge aktiviteten i gitterceller, plassceller og retningsfølsomme celler mens rottene beveget seg fritt.
Først fikk rottene lete etter små matbiter som var spredt tilfeldig i en stor, åpen arena. Deretter ble de satt til en ganske annerledes oppgave. De skulle jage en matbit som hang i en snor og ble beveget raskt og uforutsigbart rundt av en forsøksleder.
Oppgaven lignet en enkel form for jakt. Rotten måtte hele tiden følge målet og endre retning når matbiten beveget seg.
Under den frie letingen fortsatte theta-sveipene å veksle bredt mellom venstre og høyre. Rotten undersøkte mange mulige retninger.
Under jakten forandret mønsteret seg.
Sveipene ble smalere og samlet seg omkring retningen mot matbiten. Samtidig økte theta-rytmen. Hjernen undersøkte dermed et mindre område, men den undersøkte dette området oftere og mer intenst.
Lyskasteren sluttet å vandre bredt over landskapet. Den konsentrerte lyset om målet.
Dette er studiens første hovedfunn: Hjernens indre kart kan raskt omorganiseres etter hva som er viktig i øyeblikket.
Det skjer uten at målet befinner seg på et tidligere innlært sted. Matbiten beveger seg hele tiden. Rotten kan ikke bare hente frem en kjent rute eller vende tilbake til et sted der den tidligere har fått belønning. Navigasjonssystemet må tilpasse seg fra øyeblikk til øyeblikk.
Kartet vender seg før kroppen
Et av de mest interessante funnene kom når matbiten plutselig skiftet retning.
Da kunne forskerne se at aktiviteten i det indre navigasjonssystemet vendte seg mot matbitens nye posisjon før rotten begynte å snu hodet. Den nevrale omorienteringen kom gjennomsnittlig omkring 130 millisekunder før hodebevegelsen.
Hundre og tretti millisekunder er kort tid. Men i hjernens arbeid er det lenge nok til at noe viktig rekker å skje.
Det indre kartet har allerede rettet seg mot målet mens kroppen ennå peker en annen vei.
Dette betyr ikke nødvendigvis at theta-sveipene bestemmer hva rotten skal gjøre. Forskerne er varsomme på dette punktet. Den samme hendelsen – at matbiten beveger seg – kan sette i gang både den nevrale omorienteringen og den senere hodebevegelsen. Studien viser derfor ikke at sveipet alene forårsaker bevegelsen.
Men den viser at hjernens indre orientering ikke er bundet til hodets faktiske retning. Kartet kan midlertidig frigjøre seg fra kroppen og rette seg mot et annet sted.
Noen ganger fulgte den nevrale aktiviteten matbiten også når denne beveget seg bak rotten. I enkelte tilfeller satt rotten stille mens theta-sveipene fortsatte å følge målet. Det samme skjedde når forsøket ble gjennomført i mørket.
Dermed kan ikke aktiviteten bare forklares som en enkel reaksjon på det rotten ser. Den kan heller ikke reduseres til en ferdig kommando om å bevege hodet eller kroppen på en bestemt måte.
Hjernen ser ut til å holde målet fast i sitt indre kart.
Når rotten står stille
Også når rottene stanset, fortsatte navigasjonssystemet å arbeide.
Under bevegelse var theta-sveipene forholdsvis regelmessig organisert rundt hodets retning. Under stillstand ble forbindelsen mellom hodets retning og det indre retningssignalet løsere. Sveipene kunne vende seg mot lyder, innkommende matbiter eller andre hendelser i omgivelsene.
Noen av disse nevrale vendingene ble etterfulgt av at rotten snudde hodet eller begynte å bevege seg. Andre ble ikke det.
Dette er viktig. Det indre kartet representerer ikke bare bevegelser som faktisk blir gjennomført. Det kan også undersøke steder uten at undersøkelsen ender i synlig handling.
Ikke enhver mulig vei blir en virkelig vei.
Det kjenner vi igjen fra vårt eget liv, selv om vi selvsagt ikke uten videre kan overføre resultatene fra rotter til mennesker. Vi kan rette oppmerksomheten mot en mulighet uten å følge den. Vi kan overveie en vei og la være å gå den. Vi kan vende oss mot noe i tanken mens kroppen blir sittende stille.
Studien viser ikke at rotten overveier sine muligheter på samme bevisste måte som et menneske. Men den viser et nevrobiologisk system som kan rette seg mot mulige steder og handlinger før en ytre bevegelse finner sted.
Å gå baklengs
Forskerne gjorde også et annet, enkelt og elegant forsøk.
Etter å ha spist en belønning innerst i en smal blindkorridor måtte rotten rygge ut. Hodet pekte fremover, men kroppen beveget seg bakover.
Hva ville det indre navigasjonssystemet følge: hodets retning eller bevegelsens retning?
De klassiske hoderetningscellene fortsatte å representere den retningen hodet pekte. Dette signalet var stabilt. Men theta-sveipene snudde seg og fulgte bevegelsesretningen bakover.
Hjernen opprettholdt dermed to forskjellige romlige signaler samtidig. Det ene holdt fast ved kroppens orientering i rommet. Det andre rettet den indre undersøkelsen mot det området rotten faktisk beveget seg inn i.
Dette viser at theta-sveipene ikke bare er en automatisk forlengelse av blikket eller hodets retning. De kan tilpasses den handlingen som skal utføres.
Navigasjonssystemet spør ikke bare: Hvilken vei vender jeg?
Det spør også: Hvor er jeg på vei?
Kartet arbeider også under søvn
Enda mer forunderlig blir det når forskerne undersøker hjernens aktivitet under REM-søvn.
Rotten ligger stille. Den beveger seg ikke gjennom arenaen. Sanseinntrykkene er sterkt begrenset. Likevel fortsetter gittercellene og retningscellene å danne organiserte mønstre.
Under REM-søvnen fant forskerne perioder der theta-rytmen plutselig økte. Når dette skjedde, ble de indre sveipene raskere og mer konsentrerte, omtrent som når den våkne rotten fulgte et bevegelig mål.
Navigasjonssystemet kunne altså bevege seg gjennom det indre kartet uten at rotten beveget seg gjennom det ytre rommet.
Vi bør være forsiktige med å kalle dette drømmer. Forskerne kan ikke vite hva rotten eventuelt opplever. De registrerer elektrisk aktivitet, ikke drømmens innhold. Likevel viser funnet at hjernen kan produsere den samme grunnleggende dynamikken uten direkte veiledning fra sanser eller ytre handling.
Det indre kartet kan arbeide innenfra.
Parasubiculum – et mulig kontrollrom
Forskerne peker særlig på et område som kalles parasubiculum. Dette området ligger i tilknytning til hippocampus og entorhinal cortex og mottar informasjon fra hjernens klassiske retningssystem.
De klassiske hoderetningscellene fungerer omtrent som et stabilt indre kompass. De fortsetter å angi hvilken vei hodet peker, også når theta-sveipene vender seg mot et mål på siden eller følger en bevegelse bakover.
I parasubiculum ser det ut til at dette stabile kompassignalet kan kombineres med annen informasjon: om målet, bevegelsen og det som i øyeblikket har betydning. Her kan den indre retningen frigjøres fra hodets retning og styre theta-sveipene mot et annet sted.
Forskerne omtaler derfor parasubiculum som et mulig kontrollpunkt for den fleksible styringen av hjernens romlige representasjoner.
Kompasset går ikke tapt. Det fortsetter å holde orden på retningen. Men et annet system kan bruke kompasset til å rette oppmerksomheten dit organismen trenger den.
En oppmerksomhet i det indre kartet
Forskerne sammenligner theta-sveipene med aktiv sansing.
Når vi ser etter noe, beveger vi øynene. Når en rotte undersøker omgivelsene, beveger den værhårene. Flaggermusen sender ikke ut sine ekkolokaliseringssignaler tilfeldig, men retter dem mot de delene av omgivelsene som er viktige. Sansning er ikke bare noe som skjer med organismen. Organismen deltar aktivt i hvordan verden blir sanset.
Theta-sveipene kan være en indre variant av det samme prinsippet.
Hjernen retter ikke her et øye, et øre eller et værhår mot verden. Den retter aktiviteten mot bestemte deler av sitt eget kart over verden. Den velger ut steder som skal behandles grundigere.
Forskerne bruker derfor uttrykket attention-like mechanism – en oppmerksomhetslignende mekanisme.
Det er en presis og viktig reservasjon. De hevder ikke at de har funnet oppmerksomheten som sådan. De hevder heller ikke at rottene nødvendigvis er bevisst oppmerksomme på de mulige veiene som representeres. Men theta-sveipene har noen av oppmerksomhetens grunnleggende egenskaper: De velger ut noe, prioriterer det og lar det få større plass i den videre bearbeidingen.
Ved fri utforskning holdes mange muligheter åpne. Når et mål blir viktig, snevres feltet inn.
Hjernen avbilder ikke bare verden
Det er her nevrovitenskapen møter den praktiske filosofien.
Vi kan lett forestille oss sansning og erkjennelse som en form for avbildning. Verden befinner seg utenfor oss. Sansene mottar informasjon. Hjernen bearbeider informasjonen og lager en indre representasjon av det som finnes der ute.
Men denne studien viser noe mer dynamisk.
Hjernen danner ikke bare et bilde av verden. Den retter seg mot verden. Den velger ut noe som betydningsfullt. Den undersøker enkelte muligheter grundigere enn andre. Det indre kartet formes av det organismen holder på med.
Det relevante stedet er ikke nødvendigvis stedet der dyret befinner seg. Det kan være stedet der maten er, stedet der bevegelsen fører hen, eller stedet som kanskje skal undersøkes.
Erkjennelsen er dermed ikke løsrevet fra handlingen. Hva som blir tydelig i kartet, henger sammen med hva organismen trenger å gjøre.
Dette betyr ikke at verden bare er en konstruksjon i hjernen. Matbiten finnes der ute og beveger seg uavhengig av rotten. Korridoren har en virkelig retning. Hindringer og avstander forsvinner ikke fordi hjernen oppfatter dem på en bestemt måte.
Men verden fremtrer heller ikke med samme betydning overalt og til enhver tid. Noe kommer i forgrunnen. Noe annet trer tilbake. Det som er viktig nå, får større plass enn det som kunne vært viktig under andre omstendigheter.
Slik er det også i menneskelivet. Vi lever ikke i en verden der alt til enhver tid er like betydningsfullt. Oppmerksomheten samler verden omkring noe. En oppgave. Et menneske. En fare. Et håp. En vei vi forsøker å finne.
Hva forskningen viser – og ikke viser
Studien er gjennomført på ti rotter, mens enkelte delforsøk omfattet færre dyr. Vi kan derfor ikke uten videre trekke konklusjoner om menneskelig bevissthet, fri vilje, forestillingsevne eller beslutningstaking.
Forskerne har heller ikke vist at theta-sveipene alene frembringer handling. Når et sveip vender seg mot et mål før rotten beveger hodet, kan både hjerneaktiviteten og bevegelsen være reaksjoner på den samme ytre hendelsen.
Det forskerne har vist, er likevel betydningsfullt:
Hjernens navigasjonssystem er ikke et passivt kart over dyrets posisjon. Det er et fleksibelt system som kontinuerlig kan omfordele sin aktivitet mot de stedene som er relevante i den pågående situasjonen.
Denne tilpasningen skjer på brøkdeler av et sekund. Den finnes under målrettet jakt, under fri utforskning, ved baklengs bevegelse, under stillstand og i en annen form under REM-søvn. Sveipene kan påvirkes både av ytre hendelser og av internt skapte aktivitetsmønstre.
Det er denne bredden som gjør studien så interessant.
Heder og ære til Kavliinstituttet
Det er grunn til å gi heder og ære til forskningsmiljøet ved Kavliinstituttet for systemnevrovitenskap ved NTNU.
Gjennom mange år har dette miljøet bygget opp en forskningstradisjon som kombinerer dristige spørsmål med en sjelden metodisk nøyaktighet. Oppdagelsen av gittercellene forandret vår forståelse av hvordan hjernen representerer rom. Den nye studien fører dette arbeidet videre ved å vise hvordan det romlige systemet brukes fleksibelt fra øyeblikk til øyeblikk.
Det er ikke ofte forskning utført i Norge får en slik plass i Science. Når det skjer, er det ikke bare en anerkjennelse av den enkelte artikkelen. Det er også en anerkjennelse av et forskningsmiljø som over lang tid har utviklet ideer, metoder og forskere på høyeste internasjonale nivå.
Samtidig er det verdt å merke seg at dette er grunnforskning. Forskerne forsøker ikke først og fremst å utvikle et bestemt produkt eller en umiddelbar behandling. De forsøker å forstå hvordan hjernen finner frem i verden.
Nettopp derfor kan forskningen få stor betydning.
Grunnforskningen begynner ofte med et spørsmål som kan virke enkelt: Hvordan vet et dyr hvor det er? Men når spørsmålet undersøkes grundig, åpner det seg mot hukommelse, oppmerksomhet, handling, planlegging og søvn. Til slutt berører det også spørsmålet om hvordan en levende organisme skaper sammenheng mellom seg selv og omgivelsene.
Den lange veien fra rottehjernen til pasienten
Det er samtidig nødvendig å understreke hvor langt denne forskningen befinner seg fra diagnostikk og behandling av mennesker.
Forsøkene er utført på friske, unge rotter. Forskerne har undersøkt grunnleggende mekanismer i hjernens navigasjonssystem. De har ikke studert Alzheimers sykdom eller andre nevrologiske lidelser, og de har verken utviklet en diagnostisk metode eller prøvd ut en behandling.
Veien fra «vi forstår mekanismen bedre» til «vi kan hjelpe en pasient» er meget lang.
Før slike funn eventuelt kan få klinisk betydning, må forskerne undersøke om tilsvarende aktivitetsmønstre finnes hos mennesker, om de kan registreres pålitelig uten elektroder inne i hjernen, og om de faktisk forandres på en gjenkjennelig måte ved bestemte sykdommer. Deretter må man vise at en slik forandring kan skille sykdom fra normal variasjon og aldring, og at den kan bidra til sikrere diagnostikk, vurdering av sykdomsforløp eller behandling.
Hvert av disse trinnene kan ta mange år. Det finnes ingen garanti for at veien fører frem.
Neuropixels-elektrodene som ble brukt i denne studien, registrerer aktiviteten direkte fra hundrevis av nerveceller i rottehjernen. En slik metode kan ikke uten videre brukes på mennesker. Hos mennesker må forskerne vanligvis lete etter mer indirekte spor av de samme mekanismene, for eksempel gjennom EEG eller MEG. Slike målinger kan kanskje etter hvert bidra til bedre biomarkører – målbare tegn på hvordan bestemte nettverk i hjernen fungerer eller forandrer seg.
En mer nærliggende praktisk konsekvens av denne typen grunnforskning er derfor ikke en ny behandling, men bedre spørsmål, bedre dyremodeller og mer presise tolkninger av hjerneaktivitet.
Kunnskapen kan for eksempel brukes til å undersøke om sykdommer som rammer hippocampus og entorhinal cortex, blant annet Alzheimers sykdom, også forstyrrer hjernens rytmiske organisering av rom, hukommelse og oppmerksomhet. Den kan hjelpe forskerne med å forbedre dyremodeller av sykdommen eller lete etter mulige EEG- og MEG-baserte biomarkører.
Men også dette er en lang og usikker vei. En mulig biomarkør må gjennom omfattende undersøkelser før den kan få noen plass i klinisk praksis. Forskerne må vise at målingen er stabil, at den faktisk har sammenheng med sykdommen, og at den gir kunnskap som er nyttig for den enkelte pasienten. Mange lovende funn fra dyreforsøk viser seg å være vanskelige å gjenfinne hos mennesker. Andre kan gjenfinnes, men uten å bli presise nok til diagnostikk eller behandling.
Dette gjør ikke grunnforskningen mindre betydningsfull. Tvert imot viser det hvorfor grunnforskning krever både tålmodighet og nøkternhet. Den gir oss ikke nødvendigvis en behandling. Den gir oss først en bedre forståelse av hva det er vi forsøker å behandle.
Heder og ære til Kavliinstituttet bør derfor ikke begrunnes med løfter om en snarlig medisinsk nytte som studien ikke gir grunnlag for. Anerkjennelsen ligger i at forskerne har avdekket noe nytt om hvordan en levende hjerne orienterer seg i verden.
Hva denne kunnskapen en dag kan føre til, vet vi ennå ikke.
Kartet og veien
Et kart er ikke det samme som den verden kartet viser. Det er heller ikke det samme som den veien som faktisk blir gått.
Den nye forskningen fra Kavliinstituttet viser likevel at hjernens kart allerede inneholder en bevegelse mot verden. Det venter ikke passivt på at kroppen skal komme frem. Det søker, undersøker og retter seg mot mulige steder.
Noen av disse mulighetene blir til handling. Andre forsvinner igjen.
Kanskje er det slik vi må forstå det levende kartet: ikke som en ferdig tegning av verden, men som en stadig pågående samtale mellom stedet der vi er, det som kaller på vår oppmerksomhet, og veien som ennå ikke er gått.
Litteratur
National Institute on Aging. (2024). Clinical interventions and diagnostics portfolio. https://www.nia.nih.gov/research/dn/clinical-interventions-and-diagnostics-portfolio
Sohrabpour, A., et al. (2025). Tracking electrophysiological signatures of Alzheimer’s disease and related dementias using magnetoencephalography and electroencephalography. Alzheimer’s & Dementia. https://doi.org/10.1002/alz.70835
Vollan, A. Z., Schellenberger, M. F., Gardner, R. J., Moser, M.-B., & Moser, E. I. (2026). Adaptive modulation of theta sweeps in the brain’s navigation circuit. Science, 393, eaef4184. https://doi.org/10.1126/science.aef4184
No comments:
Post a Comment