Mécs Anna - Sokdimenziós történetek

Interjú Acsády László neurobiológussal

Mécs Anna
Megjelent: Élet és Tudomány, 2012. május 25.

Vizuális típus, akárcsak Szentágothai János. Így nem véletlen, hogy az idegsejtek kapcsolati rendszerének szépsége lenyűgözte őt. A kezdeti ámulatot követően Freund Tamás akkor még négyfős kutatócsoportjában vált agykutatóvá. Foglalkozott a hippokampusz és a memórianyomok kialakulásának kapcsolatával. Kiderült, hogy agyunk a hüllőkhöz egészen hasonló mechanizmusokkal dolgozik. Most koreai kutatókkal karöltve azt a kérdést vizsgálják, hogy egerek és emberek empátiájáért az agy ugyanazon részei felelősek-e. Acsády Lászlóval, a Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet Thalamus Kutatócsoportjának vezetőjével beszélgettem.

Pályája kezdetén milyen szellemiség uralkodott a magyar agykutatók körében?

A magyar idegtudomány egyik legmeghatározóbb személyisége Szentágothai János volt, aki kiemelkedő iskolateremtő képességekkel rendelkezett. Bármilyen kutatásba fogott kivirágzott egy új iskola, egy új tudományos  megközelítés.  Kutatásaival végigjárta az agy különböző területeit a kisagytól kezdve a hipotalamuszon keresztül  az agykéregig  és mindenhol letett egy-egy nagyon fontos mérföldkövet. Rendkívül érdekes látásmóddal rendelkezett az idegrendszerről, amihez fontos tudni, hogy hobbija volt a festészet. Tulajdonképpen a vizuális képzelet vezette kutatásaiban. Ha az ember ránéz az idegsejtekre  akkor az első benyomása az, hogy szép. Egyszerűen gyönyörű. Ebben az iskolában pedig a forma, az alak volt az inspiráló tényező. A szerkezetet azonban nem l’art pour l’art kutatták, hanem az esztétikát a szerkezet és a funkció összefüggéseiben értelmezték. Az egyik leghíresebb tanítványa, Freund Tamás, ennek a szemléletnek a tökéletes folytatója.  Én nála kezdtem el tudományos pályafutásomat.

Ekkor a memóriakutatás idegrendszeri alapjaival foglalkoztak. Ám ez nem csak az idegtudósok, hanem a pszichológusok asztala is. Mennyiben értenek mást memória alatt?

Érdekes módon a két megközelítés között egyre kisebb a távolság. Ennek az egyik fő oka pontosan az az idegrendszeri terület, amelyet pályám elején tanulmányoztam, a hippokampusz. A memória és a hippokampusz kapcsolatára még az ötvenes években jöttek rá, amikor is egy nagyon súlyos epilepsziában szenvedő beteg esetében, akinek semmilyen gyógyszerre nem reagáltak a rohamai, eltávolították mindkét oldalról a hippokampuszt, miután EEG vizsgálatokkal megállapították, hogy ez a terület a rohamok fókusza.  Amikor a páciens felébredt a műtét után, kiderült, hogy semmilyen új eseményt nem tud megjegyezni, új helyszínt, új szavakat, új ismerőst megtanulni. Gyermekkori emlékeit azonban fel tudta idézni. Érdekes módon nem mindenféle memóriája romlott el pl. a motoros memóriával kapcsolatos feladatokat végre tudta hajtani . Ez a páciens, aki H. M. néven vonult be az idegtudomány történetébe, végérvényesen összekötötte a memóriát a hippokampusszal,  a szerkezetet a funkcióval.

Az állapota utána sem változott?

Az ismert, hogy ha az agykéreg valamely területe megsérül és a páciens végtagja lebénul vagy beszédzavarai támadnak, sok esetben megfelelő módszerekkel javítható az állapota. Erre jelenleg az a magyarázat, hogy a szomszédos agyi területek át tudják venni a funkcióját.  H.M esetében eltelt 50 év a műtét után és állapota semmit nem javult. Ez azt mutatja, hogy kell valami trükk legyen a hippokampuszban, ami szükséges ahhoz, hogy a memórianyomokat kialakítsuk, hiszen más agykérgi területek nem tudták átvenni a funkciót. Ezek a korai szerkezetkutatások azt vizsgálták, hogy mi az az egészen különleges tulajdonság, ami lehetővé teszi, hogy ez a struktúra és csak ez a struktúra képes kialakítani a memórianyomokat.

Ehhez miként járult hozzá a kutatócsoportjuk?

A hippokampuszhoz számos elemi információ jut például szaglás, látás, hallást útján. Ezekből kell kialakítania és rögzítenie egy eseménynyomot. A felfedezéseink arra vonatkoztak, hogy a hippokampusz bemeneténél létezik egy különleges sejttípus, a szemcsesejt, ami teljesen más, mint az összes többi idegsejt az agykéregben.  Nyúlványrendszere, ami továbbítja a hippokampusz többi idegsejtje felé az információt olyan különös módon módosult, ami lehetővé teszi, hogy rendkívül hatékonyan és precízen kiválasszon egy idegsejtcsoportot, ami egyrészt kódolja az eseményt, másfelől kialakítja az eseményhez tartozó memórianyomot.  Ilyen kapcsolatrendszer sehol máshol nincs az agykéregben és minden valószínűség szerint ezért nélkülözhetetlen a hippokampusz az események megjegyzéséhez. Tehát egy egyszerű szerkezeti megoldással jutott el az idegrendszer oda, hogy a bonyolult feladatot végrehajtsa és itt visszaköszön a tudományos iskola hatása a szerkezetbe oltott funkcióról. A felfedezés, valóban a klasszikus heuréka szerű felismerés volt, mikor az ember a mikroszkópba pillantva egy gyönyörű szerkezet megpillantásával jut el egy fontos funkcionális felismeréshez.  Érdekes módon úgy tűnik, hogy ez az alapszerveződés a hüllőkben is megvan.  A hüllőknek is ugyanúgy tanulási problémái vannak a hippokampusznak megfelelő területek eltávolításakor. A hüllőkkel közös őseink nagyjából 300 millió éve éltek, tehát a gerinces idegrendszer evolúciójának meglehetősen korai szakaszában kialakult ez az alapszerkezet.

 Szemcsesejt által beidegzett gátlósejtek a hippokampuszban

 

Akkor elég hamar felfedezte a természet, hogy ez így jó…

Azóta viszont nem nagyon változtatta.

És miként függ össze a memórianyomok kialakítása az alvással? Tényleg érdemes „aludni rá egyet”?

Ez egy nagyon forrongó tudományterület. Egyre több bizonyíték támasztja alá, hogy az alvás valóban elősegíti a tartós memórianyom kialakulását. A tanulás és a felidézés között van egy fontos idegrendszeri folyamat, ami nem feltétlenül triviális a hétköznapi ember számára. Ezt úgy hívják, hogy konszolidáció. Ennek az a lényege, hogy további tanulás nélkül az idegrendszer spontán tevékenysége folytán a korábban bevésett ideiglenes memórianyom  tartóssá válik. Ez azért fontos, mert ezermillió dolog történik velünk egy nap, viszont ennek 99%-a nem fontos. Ezt valahogy szortírozni kell, és csak a fontosakat beírni. Ez nehéz feladat, ezért praktikus akkor tenni, amikor az idegrendszert viszonylag kevés külső befolyás éri. Éppen ezért az alvás során zajlik.

Mi alapján történik ez a szelektálás?

Elsősorban az alapján, hogy mi a fontos a szervezet számára. Ennek azonban  a pontos mechanizmusát még nem ismerjük, de viszonylag jó találgatásaink vannak. Ha az idegrendszerben valamilyen emléknyomot akarunk rögzíteni, akkor meg kell változtatni a kapcsolatok erősségét az idegsejtek között. Viszont nem mindegy, hogy ez a folyamat milyen környezetben zajlik. Itt környezet alatt azt értjük, hogy milyen anyagok találhatók az idegsejtek közvetlen környezetében. Ezeknek az anyagoknak a jelenléte azzal áll kapcsolatban, hogy mennyire érdekel, mennyire motivál minket valami. Pontosan mekkora változást okoz a mi életünkben, miközben átéljük. A motivált helyzetben kialakult tanulás erősebb idegrendszeri változás okoz. Feltehetőleg az történik éjszaka, hogy az ébrenlét alatt kis kapcsolat erősség változást okozó dolgok egyszerűen kiesnek, a nagyobbat okozók megmaradnak.

Ez az iskolai tanulás szempontjából rossz hír, hiszen általában nem szoktunk különösebben „felhevülni”, amikor például vizsgára készülünk.

Pontosan. Egyértelmű, hogy ami hidegen hagy, amiben nem látok semmi fantáziát, amit nem tudok semmihez kötni, azt kínszenvedés megtanulni. De ha egy picit is érdekes lesz, akkor rögtön megragad a fejemben.

Miért váltott? Miért kezdett el a talamusszal foglalkozni?

Kialakult bennem egy viszonylag teljes kép a hippokampusz működéséről és érdekelni kezdett mi történik az információval mielőtt eléri a hippokampuszt. Hogyan működik, mi határozza meg az agykéreg többi részének működését? Eszembe jutottak Zboray Géza órái az egyetemen. Gyönyörűen, két kézzel rajzolt a táblára. Amikor a talamuszról tanultunk, akkor az volt a benyomásom, hogy ez a terület az agy közepén olyan mint az agy szíve. Akárhonnan el akarok jutni az agykéreghez, mindenképpen a talamuszon át vezet az út. Egy megkerülhetetlen központ. Olyan, mint egy óriási elosztó, ami nagyjából minden fontosabb funkcióra ráteszi a kezét. Arra jöttem rá, hogy ha a magasabb rendű idegrendszeri funkciókat, amelyeket az agykéreg irányít – például észlelés, olvasás, látás, érzékelés – meg akarjuk érteni, akkor azt nem lehet csupán az agykéreg tanulmányozásával, hanem a központi átkapcsolót is meg kell ismerjük.

 Egy talamuszsejt és „árnyéka”

 

Ennek a megismerésnek részeként koreai kutatókkal karöltve egerek empátiáját vizsgálják. Ezt hogyan képzeljük el?

Felmerül a kérdés, hogy állatoknál milyen empátiáról lehet szó: esetünkben arról az empátiáról van szó, amikor a másik fél félelmét vagy fájdalmát átéljük. Feltehetőleg akkor beszélhetünk jó állatmodellről, ha egy egér egy adott helyzetben hasonlóan viselkedik, mint ahogy egy ember tenné és ezt a viselkedést hasonló agyterület irányítja . Az ismert volt, hogy az embernél mely agyterületek aktiválódnak ekkor. Koreai kutatók azt találták, hogy ha az egér agyában ezeket a területeket kikapcsolják, akkor az egér nem képes átélni a másik egér félelmét, fájdalmát. Ez erősen arra utal, hogy létezik az egerek között is empátia. Az ekkor aktiválódó agykérgi területek természetesen kapcsolatban állnak a talamusszal. Ennek a pontos feltérképezése vár ránk.