Kereső toggle

GPS az agyban

Nobel-díj a helyzetérzékelő idegsejtekért

Továbbítás emailben
Cikk nyomtatása

Honnan tudjuk, hogy hol vagyunk, és merre kell menni? A filozófusokat és kutatókat évszázadokon át foglalkoztató kérdésre talált választ a három, Nobel-díjjal kitüntetett tudós. Agyunk működésének és a téri tájékozódásban elengedhetetlen belső térképnek a megismeréséhez vezető úton John O’Keefe, Edvard és May-Britt Moser kísérletei olyan mérföldkőnek számítanak, melyek sokak számára jelentenek ma is egyszerre útirányt és inspirációt.

Az idei orvosi Nobel-díj odaítélése nemcsak a díjazottakat, hanem a tudós társadalomnak azt a részét is meglepte, akik a kutatók publikációs adatainak analizálása alapján próbálták megjósolni, mely lehetséges tudományterületek vezető felfedezői között válogat majd a stockholmi bizottság. Idén nem a legesélyesebbnek tartott, a genetika és a fájdalomérzékelés területén tevékenykedő tudósok részesülnek kitüntetésben a decemberi díjátadó ünnepségen. A Londonban élő John O’Keefe és a norvég Moser házaspár tudományos érdeklődésének középpontjában a tanulás és az emlékezés agyi mechanizmusainak megértése áll.

Az ír felmenőkkel büszkélkedő huszonhét éves O’Keefe, miután 1967-ben befejezte egyetemi tanulmányait az Egyesült Államokban, a londoni University College-ba érkezett, ahol mind a mai napig dolgozik. 1971-ben munkatársával, Jonathan Dostrovskyval kísérleti patkányokon a tanulási- és memóriafolyamatokban kitüntetett szerepet játszó agyterületet vizsgálta. Ez az agy halántéklebenyében található, egy középkori orvos, Arantius által a tengeri csikó görög megfelelőjével hippokampusznak nevezett terület. Dostrovsky és O’Keefe az állatok hippokampuszába olyan elektródákat ültetett, amelyekkel képesek voltak egyetlen idegsejt aktivitását rögzíteni. Ezt követően a kísérleti állatot egy négyszögletű dobozba, úgynevezett „kísérleti arénába” tették, ahol szabadon mozoghatott. Amikor a patkány agyában megfigyelt sejt az aktivitás jeleit mutatta, az állat mindig a doboznak ugyanazon a pontján haladt át. Ha az elektródát úgy állították be, hogy egy másik idegsejt működését mutassa, a sejt aktivitása akkor látszott, amikor az állat az aréna egy másik pontján tartózkodott. Az idegsejteket, amelyek mindig a tér egy adott helyén váltak aktívvá, helyérzékelő sejteknek nevezték el.

Az eredmény annyira meglepő volt, hogy a tudományos közösség nehezen fogadta el, azzal érvelve, hogy a kutatók biztosan hibát követtek el a kísérletek során. A munkát tovább folytatva azonban kiderült, hogy a helyzetérzékelő sejtek a hippokampusz más sejtjeivel nagyon precíz módon összehangolva működnek, ami által az állat az őt körülvevő környezetről egy GPS-hez hasonló belső térképet hoz létre agyában, lehetővé téve a tájékozódást.

Egységben az erő

A Moser család már két kisgyermekkel tért vissza Norvégiába John O’Keefe londoni laboratóriumából 1996-ban, amikor is a trondheimi Norvég Tudomány és Technológia Egyetemen ajánlottak állást a házaspárnak. Edvard és May-Britt Moser, akik egyetemista koruk óta rajongtak az idegrendszerért, a Kilimandzsáró tetején történő eljegyzésük után lefektették közös életük alapjait. Ebben a korai gyermekvállalás és a külföldi ösztöndíj után egy önálló, közösen vezetett laboratórium szerepelt. Bár a világ nagy tudományos központjaival összehasonlítva a kisváros egyeteme nem sok vonzerővel bírt, mégis úgy érezték, egyedülálló lehetőséget kaptak azáltal, hogy ugyanazon a helyen és ugyanazon a tudományos témán együtt dolgozhatnak.

Miután felépítették alagsori kis laboratóriumukat, a helyzetérzékelő sejtek tanulmányozásához fogtak. Úgy gondolták, olyan idegsejteknek is kell lennie az agyban, amelyek a helyzetérzékelő sejteket irányítják. Egy O’Keefehez hasonló kísérletben a hippokampusz melletti agykéregbe ültettek elektródát, hogy az állat mozgása során egyetlen idegsejt aktivitását rögzítsék. Az eredmény annyira meglepő volt, hogy Edvard egyenként leellenőrizte a műszereket, nem hibásodtak-e meg, és amit látnak, az tényleg a valóság-e. Az agykérgi idegsejt ugyanis az állat mozgása során a „kísérleti arénának” nemcsak egy helyén, hanem annak több pontján is aktiválódott. Ráadásul ezek a pontok szabályosan egymástól azonos távolságra voltak, lépesmézhez hasonló rácsos mintázatot adva, ami után az idegsejteket rácssejteknek nevezték el. A rácssejteket tartalmazó agykéreg tehát egy különleges hatszögletű elrendezésben „alkot” belső térképet azáltal, hogy a környezetből érkező különböző információkat integrálja.

Az ötvenes éveinek elején járó Moser házaspár célja annak kiderítése, hogy pontosan miképp keletkezik környezetünkről egy belső térkép az agyban a rácssejtek, a helyzetérzékelő sejtek és más, a téri tájékozódásban szerepet játszó sejtek segítségével.

Annyi bizonyos, hogy a különleges sejteket tartalmazó agyterület pontosan az, ahol a memória és a téri tájékozódási képesség elvesztésével járó Alzheimer-kórban az idegsejtek jelentős mértékben vesznek el. Mivel hasonló sejtek az emberi agyban is vannak, a kísérleti állatok belső térképéről nyert információk egyszer majd idegrendszeri betegségek gyógyításának az alapját képezhetik.

Olvasson tovább: