Idén om att elektriska svängningar, oscillationer, i hjärnan kan användas för att lära oss mer om våra upplevelser, väcktes för flera år sedan. Då studerade Pär Haljes forskargrupp råttor med Parkinsons sjukdom som hade problem med ofrivilliga rörelser. Forskarna upptäckte en ton – en oscillation eller svängning i de elektriska fälten – på 80 hertz i hjärnorna hos råttorna med Parkinsons sjukdom. Kunde svängningen ha ett samband med rörelsemotoriken?

En polsk forskare hade sett liknande svängningar när han gett råttor narkosmedlet ketamin. Ketaminet gavs i en låg dos så att råttorna var vakna, och motsvarande dos i en människa ger psykedeliska upplevelser. Svängningarna de såg var i mer kognitiva hjärnområden än hos råttorna med parkinson, och frekvensen var högre, men det fick oss ändå att fundera över om det fanns kopplingar mellan de två fenomenen. Kanske ger överdrivna svängningar i motoriska delar av hjärnan upphov till motorsymptom, medan överdrivna svängningar i kognitiva delar ger kognitiva symptom, säger Pär Halje, forskare i neurofysiologi vid Lunds universitet.

Forskargruppen som Pär Halje verkar i har utvecklat en metod som med hjälp av elektroder mäter oscillationer från 128 enstaka hjärnområden samtidigt i vakna råttor. De elektriska svängningarna skapas av den sammanlagda aktiviteten hos tusentals nervceller, men forskarna lyckades även isolera signaler från enskilda nervceller.

– För flera av de här hjärnområdena är det första gången någon lyckats visa hur enskilda nervceller påverkas av LSD i vakna djur. När vi gav råttorna de psykedeliska preparaten LSD och ketamin, registrerades svängningar tydligt.

Kollektivt svängningsmönster

Trots att ketamin och LSD påverkar olika receptorer i hjärnan, alltså har helt olika vägar in i nervsystemet, gav de gemensamma svängningsmönster även om signalerna från enstaka celler skiljde sig åt. När råttorna fick LSD, såg forskarna att nervcellerna hämmades, de signalerade mindre, i alla delar av hjärnan. Ketaminpreparaten verkade ha en liknande effekt på de stora nervcellerna, pyramidcellerna, som hämmades i sitt uttryck medan interneuroner, som är mindre nervceller som bara är kopplade lokalt i vävnaden, ökade i signal.

Pär Halje tolkar resultaten de sett i studien, som publiceras i Communication Biology, som att svängningsfenomenet har med den psykedeliska upplevelsen att göra.

– Aktiviteten hos de enskilda nervcellerna ser ganska olika ut för ketamin och LSD och kan därför inte knytas direkt till den psykedeliska upplevelsen. I stället verkar det vara det här säregna svängningsfenomenet, alltså hur nervcellerna beter sig kollektivt, som är starkast kopplat till den psykedeliska upplevelsen.

Forskningsmodell för psykoser

För även om det är intressant vad som sker i de enstaka nervcellerna, menar Pär Halje att helheten är större och mer spännande än de enskilda delarna.

– Oscillationerna beter sig på ett konstigt sätt. Man skulle kunna tro att det startar en stark svängning någonstans som sedan sprider sig till andra delar av hjärnan. Men vi ser i stället att nervcellernas aktivitet synkroniserar sig på ett speciellt sätt - svängningarna i hjärnan går upp och ned i princip samtidigt i alla delar av hjärnan där vi kan mäta. Det tyder på att det finns andra sätt som svängningarna kommuniceras på, än via kemiska synapser, som är förhållandevis långsamma.

Pär Halje betonar att det är svårt att veta om oscillationerna orsakar hallucinationer, eller bara är ett tecken på dem. Men, menar han, det öppnar upp för möjligheten att detta skulle kunna användas som forskningsmodell för psykoser, där det idag saknas bra modeller.

– Med tanke på hur drastiskt en psykos yttrar sig, borde det finnas ett gemensamt mönster vi kan mäta. Hittills har vi inte haft det men nu ser vi ett väldigt specifikt oscillations-mönster hos råttan som vi kan mäta.

Kan svängningarna avslöja mer om medvetandet?

Drömmen finns också om att modellen ska hjälpa oss i jakten på mekanismerna bakom medvetandet och att mätningarna kan vara ett sätt att studera hur medvetandet formas.

– I ljuset av utvecklingen av AI, blir det alltmer viktigt att förtydliga vad vi menar med intelligens och vad vi menar med medvetande. Kan självmedvetandet uppstå spontant, eller är det något som måste byggas in? Det vet vi inte idag, för vi vet inte vad som är de nödvändiga ingredienserna för medvetandet i vår hjärna. Här är det spännande med det synkroniserade mönstret vi ser och om det kan hjälpa oss att jaga medvetandets neurala grund, säger Pär Halje.