tor, feb 18, 2021 14:42 CET

Brukar du känna dig disträ, att dina tankar flackar runt på ett oförutsägbart sätt? Nu finns en vetenskaplig förklaring till tankspriddheten. Ny forskning från Lunds universitet och RISE visar att hjärnans nervceller är helt pålitliga – i sin opålitlighet. Det visar en ny matematisk metod och experimentella mätningar. 

–    Fynden har stor betydelse för vår grundläggande förståelse av hur hjärnan fungerar, vilket är viktigt för att förstå hjärnans sjukdomar, men också för framväxten av AI-teknologi och maskininlärning som alltmer inspireras av biologi, säger docent Martin Nilsson vid RISE. 

Martin Nilsson och professor Henrik Jörntell vid Lunds universitet, har genomfört studien som nu är publicerad i den vetenskapliga tidskriften Physical Review E. Forskarna menar att svårigheten att behandla hjärnans sjukdomar i stor utsträckning beror på bristande förståelse för hur den fungerar och att fynden lyfter oss till en ny nivå.

–    Hur våra nervceller skapar de elektriska signalerna för inbördes kommunikation är en av de mest centrala frågorna för förståelsen av hjärnans funktion, som ju kan identifieras med flödet av dessa signaler i de stora nätverk som nervcellerna bildar. Ju bättre förståelse av dessa grundläggande mekanismer, desto bättre möjligheter att behandla de sjukdomar som drabbar hjärnan, förklarar Henrik Jörntell.

–    Det tekniska genombrottet kom då vi upptäckte en ny matematisk metod för att lösa de ekvationer som beskriver nervcellen. Fastän de tidigare har betraktats som mycket svårlösta kunde vi nu lösa dem blixtsnabbt. Det gjorde att vi kunde korrigera och fullända neuronmodellen genom att analysera stora mängder experimentella data, säger Martin Nilsson.

Resultaten från studien visar att nervcellerna ofrånkomligen uppvisar en reglerad slumpmässighet styrd av de molekylära mekanismer som genererar de elektriska signalerna. Slumpmässigheten kan bidra till tankspriddhet, men tillåter förmodligen också hjärnan att arbeta mer flexibelt och kreativt vid problemlösning – och paradoxalt nog att den också kan uttrycka sig mer exakt genom att tillåta ‘luddighet’ vid behov. 

Se artikeln om studien
Channel current fluctuations conclusively explain neuronal encoding of internal potential into spike trains, Physical Review E, 17 februari 2021
https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.103.022407

Bildtext
Mikroskopfoto av en Purkinje-neuron och den tredelning av neuronen som modellen är baserad på. Diagrammet visar överensstämmelsen mellan teori (röd linje) och experiment (blå staplar och svart streckad linje). Bildrättigheter: CC BY 4.0 (ref till artikeln).

För mer information, kontakta gärna
Martin Nilsson, matematisk fysiker, docent, RISE
070-775 1574 eller martin.nilsson@ri.se
Henrik Jörntell, professor i neurofysiologi vid Lunds universitet
046-222 7764, 070-537 8967 eller henrik.jorntell@med.lu.se