Vizsga előtti este már ne tanuljunk, inkább aludjuk ki magunkat – hangzik a jó tanács, amelyet szinte egyik egyetemista sem tart be. Pedig lehet benne valami, hiszen a világ egyik vezető magyar agykutatója szerint az alvás elengedhetetlen az új ismeretek rögzüléséhez. Ebben pedig az agy csikóhalra emlékeztető része játssza a főszerepet.
Máig megoldatlan rejtély a memória idegi háttere. Sejtjük, hogy a hosszú távú emlékképek az agy idegsejtjei (neuronjai) között létrejövő új kapcsolatok révén rögzülnek, ennek mechanizmusát azonban alig ismerjük. Arról is csak feltételezéseink vannak, hogy miként kódolják az új kapcsolatok az elraktározott képeket, hangokat, illatokat és ismereteket. A rövid távú memória működését még ennyire sem értjük. Annyi azonban biztos, hogy a pillanatnyi emlékezetben és az új ismeretek tanulásának szervezésében fontos szerepet játszik az agy hippocampus nevű része, amely nevét – alakja után – a tengeri csikó latin nevéről kapta. A hippocampus pedig alvás közben működik igazán.
– A hippocampus valószínűleg elengedhetetlen a tanuláshoz, de nem szükséges az emlékek felidézéséhez. Az éber állapotban megtanult ismereteket alvás közben újra és újra felidézi a hippocampus, tehát a tanulás során aktív idegsejtek működnek (a tudományos szóhasználat szerint: tüzelnek) ismét – mutatja Csicsvári József, az Oxfordi Egyetem anatómiai neurofarmakológiai intézetének munkatársa kísérletei eredményeit a Bécs melletti tudományos és technológiai kutatóintézet (IST Austria) épületében. Csicsvári hamarosan ebben az alig néhány éve egy régi kórház épületéből átalakított intézetben folytatja munkáját. Rajta kívül alig néhány biológus, informatikus és matematikus dolgozik itt.
Hogy ezt a mechanizmust felfedezzék, a kutatóknak az idegsejtek elektromos viselkedését detektáló érzékelőket, úgynevezett mikroelektródákat kellett ültetniük a kísérleti patkányok hippocampusába, méghozzá sokat, hiszen a patkány alig négy milliméter hosszú hippocampusa 300 ezer idegsejtet tartalmaz. Az emberi hajszál vastagságának negyedét kitevő fémelektródákból négyes kötegeket készítenek úgy, hogy az elvezetések harminc-negyven mikrométer távolságra essenek egymástól. Majd ezeket, hasonlóan a számítógépes csipekhez, egy lapkára forrasztják, aztán együtt ültetik be őket a patkányok agyába. Közülük Csicsvári inkább a fekete-fehér egyedekkel szeret dolgozni, mert szerinte azok okosabbak. Az elektródák köteges elrendezése azért előnyös, mert így egy elektródanégyes segítségével több idegsejt tüzelése is rögzíthetővé válik a háromszögelés elvének segítségével.
A hippocampus egyik kitüntetett feladata a térbeli emléknyomok tanulása. A patkányok (amelyek agyába már beültették az érzékelőket, és azok vezetékei rögtön számítógépbe juttatták a mért adatokat) hippocampusának mindig azonos idegsejtjei aktívak, amikor az állat a kísérleti láda (aréna) adott helyén tartózkodik. Kissé leegyszerűsítve tehát így lehet megtalálni azt a néhány idegsejtet, amely emlékezett rá, hogy az állat járt már korábban az aréna azon részében. E neuronokat helysejteknek is hívják.
– Minden arénáról kialakul az idegsejtek alkotta térkép az állat hippocampusában, és ha visszahelyezzük egy már ismert arénába, újra felidézi az elraktározott térképet. Tehát ugyanazok az idegsejtek tüzelnek az aréna bizonyos helyein, mint korábban – mondja Csicsvári József. – Az életkorral a patkányok emlékezőtehetsége is romlik. Az öregebb patkányok gyakran nem emlékeznek rá, hogy jártak már az arénában. Ilyenkor nem a tanulás során aktív sejtek tüzelnek, hanem újra ki kell alakulnia a térképnek, tehát újra kell tanulniuk a helyszín részleteit.
A hippocampus feladata az embernél is hasonló, de etikai okokból természetesen egészséges emberek agyába nem szabad elektródákat ültetni. A neurológiai betegséggel küzdő betegek azonban esetleg gyógyulásukat köszönhetik e műszereknek. A kaliforniai egyetem Los Angeles-i részlegén epilepsziás betegek hippocampusába ültettek elektródákat, majd arra kérték őket, hogy bolyongjanak egy számítógépes játék háromdimenziós labirintusában. Amint megtanulták az útvesztő térképét, az egyes folyosókon járva ugyanazok a sejtek tüzeltek a hippocampusukban. Akinél ez nem működött, valamilyen elváltozásra derülhetett fény.
Bár rengeteg neuron segítségével tanuljuk meg gyakran bejárt útvonalainkat, ez nem jelenti azt, hogy minden új helyszín megismerésekor új, addig nem működő sejtek kezdenek tüzelni, és raktározzák el a térképet. Az idegsejtek segítségével kódolható információmennyiség megsokszorozható, ha két vagy több sejt együttes tüzelése raktározza az ismeretet. Így egyetlen sejt több memórianyom kezelésében is részt vehet. És itt van szerepe a már említett alvásnak. Alvás közben ugyanis ugyanazok az idegsejtek tüzelnek együttesen, mint tanulás során. Az elmélet szerint ez a memórianyomok elraktározódásának folyamata.
Csicsvári József és munkatársai fölfedezték, hogy a kiemelt fontosságú helyszínek megjegyzéséhez elengedhetetlen, hogy a patkány szundíthasson egyet, miután feltérképezte környezetét. A patkányokat ekkor olyan arénába helyezték, amelynek padlójába számos lyukat fúrtak, közülük háromba pedig táplálékot rejtettek. Az állatoknak többször megengedték, hogy megkeressék az ételt. Azok már a második próbálkozás alkalmával hajszálpontosan a korábban talált eleség helyszínére szaladtak, tehát gyorsan megtanulták annak elhelyezkedését. Ezután a patkányok aludni tértek, hippocampusuk sejtjeinek aktivitását pedig figyelemmel kísérték a kutatók. Ha egy-egy helysejt sokkal aktívabb volt a többinél, az azt jelentette, hogy az állat jól megjegyezte az eleség helyét. És valóban, ezek a patkányok ébredésük után kevesebbet keresgéltek az üres lyukakban, hiszen emlékeztek az étel helyére. De a kísérlet nem minden eredménye magyarázható jelenlegi tudásunkkal.
– Az emlékek hosszú távú raktározásához az idegsejtek közötti kapcsolatok átrendeződésére, az úgynevezett plaszticitásra van szükség. Ha ezt gyógyszerrel megakadályoztuk, az alvó patkányok elfelejtették az eleség helyét. Alvás előtt azonban emlékeztek rá, pedig akkor sem rendeződhettek át a kapcsolatok – mondja Csicsvári József. – Nem tudom megmondani, hogy miért nem kell plaszticitás a rövid távú térbeli emlékek megőrzéséhez. Lehet, hogy létezik másfajta plaszticitás is, amelyet még nem ismerünk, így blokkolni sem tudjuk.
Csicsvári a memória alapvető agyi folyamatait kutatja, eredményei nem közvetlenül gyógyszerekben, új orvosi eljárásokban testesülnek meg. Alapkutatást végez, és ezt, ellentétben pályatársaival, nem is titkolja. Természetesen ez az attitűd megnehezítheti a kutatási támogatások elnyerését, hiszen manapság az iparilag azonnal hasznosítható tudományos eredmények számítanak értékesnek. Számára ideális választásnak tűnik az IST Austria, amelynek doktori iskolája január 15-ig magyar fiatalok jelentkezését is várja. Itt csak alapkutatást folytatnak, pénzbeli támogatást ugyan elfogadnak cégektől, de „cserébe” nem nyújtanak semmilyen eladható terméket.
– Félelmetes volt látnom egy alvással foglalkozó agykutató-konferencián, hogy a résztvevők közül mindenki valamilyen betegséggel foglalkozott, csak én vizsgáltam az egészséges agy működését. De kérdem én: hogyan tudunk új gyógymódokat találni, hogyan ismerjük föl az agyi elváltozásokat, ha nem ismerjük az egészséges agy jellegzetességeit? – teszi föl a kérdést Csicsvári József. – Ezért jöttem ide, ahol a „kíváncsiság hajtotta kutatás” a mottó, itt nem kell azt mondanom, hogy ilyen vagy olyan betegség ellenszerét keresem. Remélem, hogy Bécsből szorosabban együtt tudok majd működni a magyarországi agykutatókkal, és magyar diákokkal is dolgozhatok majd.
2011. január 8.
