Észak-Magyarország, 1994. április (50. évfolyam, 77-101. szám)
1994-04-26 / 97. szám
A SZELLEM VILAGA-Magyarország keddi melléklete * 1994. Tudomány Az emlékezés „vegykonyhája” Az amygdala sokrétű kapcsolatain alapulnak azok a működések, amelyekkel ez az agyterület részt vesz az emlékezet kialakulásában. Feltehetően az amygdala és a hipotalamusz közötti összeköttetések teszik lehetővé, hogy az érzékietek érzelmi színezetet nyerjenek. E kapcsolatokon keresztül, az amygdalából az érzőpá- lyáknoz visszafutó összeköttetések aktiválása útján az érzelmek a tanulást is befolyásolhatják. Az amygdalából az agykérgi érzőmezőkbe futó pályák léte magyarázhatja azt is, hogy egy inger miképpen hívna! elő egyszerre több emléknyomot, például egy ismerős étel illata nyomán külseje és íze is felidéződik. Megújuló idegsejtek Fernando Nottebohm, a New York-i Rockefeller Egyetem kutatója és munkatársai tizenöt éven át keresték a kanárik agyának azt a területét, amelyben az énektanulás végbemegy. Munkájuk során arra az őket is meglepő eredményre jutottak, hogy a kanárik előagyában egész életük folyamán képződnek új idegsejtek (neuronok). Ez ellentmond annak az eddigi ismeretnek, hogy az állatok agyának idegsejtjei- a halakét és a rágcsálókét kivéve- az ivarérettség elérése után nem újulnak meg. A kutatók azt találták, hogy az idegsejtek a kanárik előagyának egy kis területén képződnek, s onnan legalább két hét alatt arra a (HVc-vel jelölt) területre vándorolnak, amely minden jel szerint az énektanulásnak a központja. Termelődésüknek mértéke alapján a HVc idegsejtjeinek negyvenkilenc nap alatt meg kellene duplázódniuk. Az új sejtek nyilvánvalóan elhaltakat váltanak fel. A kutatók azt is fölfedezték, hogy az énektanulási központ neuronjainak a száma az évszakok szerint változik. Tavasszal, a párzást megelőzően, amikor a dalolás fontos „csáberő”, e központban több neuron van, mint nyáron, a párzás után. (Ez a változás a nőstényekben is végbemegy, holott a nőstény kanárik nem énekelnek. Utóbb kiderült, hogy a törpepapagájokban és az örvös galambokban is megújulnak ugyanezek az idegsejtek, s Nottebohm már arra is gondol, hogy vajon nem érvényes-e ez más állatokra is, sőt, az emberre szintén? Még ha a válasz e kérdésre nemleges volna is, nem lehetne-e a madáragy vizsgálatával szerzett tapasztalatok alapján az emberi agyban mesterségesen serkentem a neuronok újraképződését, és - például - ezen az úton sérült agyakat gyógyítani? (Science) Nikotin és az agy Az alkoholizáláshoz és a kábítószerszedéshez hasonlóan a dohányzás is szenvedély. A nikotinhoz annyira hozzászokik a szervezet, legfőképp az agy, hogy muszáj újra és újra rágyújtani. A dohányfüstben lévő számos égéstermék rövidebb-hosszabb idő múltán helyrehozhatatlanul károsítja a szervezetet. Akkor miért nem dobja el mindenki? Erre a válasz a nikotin, amely vegyi anyag rabul ejti az embert. Minden dohányosban közös agyi mechanizmus révén jelenik meg az a magatartás, amely a rágyújtásra készteti az embert. Eszerint a nikotin amolyan jutalomfélének számít. Az agyban ni- kotinreceptorok vannak, ezek az idegsejtek felszínén helyezkednek el, s amint nikotin kötődik hozzájuk, jellegzetes biokémiai változások indulnak meg a sejtekben. Ezek ismeretétől és a további kutatásoktól azt remélik a kutatók, hogy sikerül majd olyan anyagokat szintetizálni, amelyek utánozni fogják a nikotin bizonyos hatásait, s eközben nem idéznek elő nemkívánatos mellékhatásokat. (Élet és Tud.) Idegi érzékelés Merőben új eljárást dolgoztak ki az Ulmi Egyetem biofizikusai jelimpulzusok regisztrálására az idegsejtekben. Egyetlen idegsejtet helyeztek el egy mikroszkopikus kicsiny- ségű szilícium-kapcsoló áramkörre, mely viselkedését tekintve egy tér- vezérlésű tranzisztornak felel meg. Hy módon a kutatóknak sikerült a sejtben az elektromos potenciál változásait a térhatású tranzisztorban lévő áramfolyammal összekapcsolni. Midőn az idegsejt elektromosan ingerlődött, az idegjelzéseket az elektronikus érzékelő segítségével mérni lehetett. A kapcsolókor „kapuját” - a szigetelt felületet, amelyre az idegsejt felfeküdt - az ulmi biofizikusok véleménye szerint tízmilliomod milliméter átmérőjűre lehetett leszűkíteni. Ilyen mérési érzékelőkkel első ízben vált lehetővé jelzésimpulzusokat mérni az ideghálózatban vagy egyetlen idegsejt különböző elágazásainál. (Élet és Tudomány) * - '’CsW-N'::*-'1» :«s-w fsa:». Xftsw; Az emberi agy kicsiny térfogata ellenére is rendkívül hatékony emlékezettel rendelkezik. Memóriánk befogadóképessége oly hatalmas, hogy életünk minden tapasztalatát elraktározhatja. S egy elraktározott emléknyom az egymással társított képek, hangok, illatok, ízek és tapintásérzetek, sőt a kapcsolódó érzelmek egész sorát egyaránt magába foglalhatja. De hogyan működik a memória bonyolult rendszere? Erre próbáltak válaszolni a Tudomány (Sciéntific American) című folyóiratban megjelent dolgozatukban Mortimer Mishkin és Tim Appenzeller. írásukat rövidítve közöljük. A memória fizikai alapját jelentő mintegy 100 milliárd agyi idegsejt és ezek kapcsolatrendszere fantasztikusan bonyolult. Az elmúlt húsz év folyamán sikerült azonosítanunk a memóriával kapcsolatos idegi struktúrákat, feltérképeznünk ezek kapcsolatait, és azt is igyekeztünk felderítem, hogy egy emléknyom elraktározása, felidézése, illetve más élményekhez való kapcsolása során miféle kölcsönhatásba lépnek egymással e sejtcsoportok. Más kutatók nyomon követték az egyedi idegsejtek elektromos és kémiai tulajdonságainak változásait. Az emlékezés végső soron molekuláris történések sorozata. Elveszett emlék A memóriával kapcsolatos jelenlegi elképzeléseinket megalapozó vizsgálatok jó része az olyan betegekről készült esettanulmányokon alapul, akik agyuk meghatározott területével kapcsolatos betegség következtében bizonyos mértékig elveszítették tanulási vagy emlékezőképességüket. A további, elsősorban makákó majmokon végzett kísérletek anatómiai, élettani és vi- selkedéstani vizsgálatokat ötvöznek. Az idegsejtek finom jeltovábbító nyúlványaiba, az axonokba juttatott nyomjelző molekulák segítségével sikerült feltérképezni azokat az idegsejthálózatokat, amelyek révén bizonyos agyi területek szerepet kaphatnak az emlékezés folyamatában. Az idegsejtek elektromos tevékenységét, illetve e sejtek glukózfelvételét megmérve pedig sikerült kimutatni, hogy a tanulási feladatok végrehajtása során mely agyi területek aktivizálódnak. A gond csak az, hogy a makákó agya csupán negyedakkora, mint legközelebbi rokonunkéba csimpánzé; a csimpánz agya viszont négyszer kisebb az emberi agynál. A méret növekedésével pedig az agy bonyolultsága is egyre nő. Bár a makákók- ban megvizsgált agyi területeknek kivétel nélkül megfeleltethető az emberi agy egy-egy részlete, elképzelhető, hogy feladatuk az evolúció előrehaladtával eltérővé vált. Az emléknyomok túlnyomó többsége érzékszervi benyomásokon alapul. Az agy a szemből érkező információkat a látópálya mentén érzékletté összegzi. Valószínű, hogy a többi érzékszerv által szolgáltatott információk feldolgozása is hasonló. Ismerjük már az emlékezettel kapcsolatos főbb idegpályákat. E pályák a halántéklebeny belső felszínénél elhelyezkedő két agyi képletből: a tengeri csikóhalhoz hasonló alakú, s annak görög nevét viselő hippocampusból, valamint az amygdalának nevezett magcsoportból indulnak ki. Epilepsziás betegekkel kapcsolatos megfigyelések már régebben is sejteni engedték, hogy a hippocampus fontos szerepet játszik az emlékezetben. Azoknak a súlyosan epilepsziás betegeknek a gyógyulásában, akiknél az epilepsziás góc az agy halántéklebenyi területén helyezkedik el, az ötvenes évek óta végső lehetőségként e lebeny egy részének műtéti eltávolításához folyamodnak. E gyógymód alkalmazásának kezdetén megfigyelték, hogy a műtét után egyes betegek súlyos amnéziába estek. Emlékezetkiesésük egyrészt általános jellegű volt, azaz az összes érzékszervi tapasztalással kapcsolatos emlékezetet érintette, másrészt „előreható” módon jelentkezett, a betegek a műtét előtti emléknyomaikat megőrizték, ám új emléknyomokat már nem voltaic képesek kialakítani. Az ilyen jellegű emlékezetkiesés a műtét során sérült hippocam- pusszal függ össze. Kiderült viszont, hogy állatokban pusztán a hippocampus eltávolításával nem idézhető elő ilyen általános jellegű emlékezetkiesés. Amikor egy kísérletsorozatunkban a hippocampus helyett az amygdalát vettük vizsgálat alá, megállapítottuk, hogy ez az agyi képlet éppen olyan fontos szerepet játszik az emlékezet kialakulásában, mint a hippocampus. A vizuális felismeréssel kapcsolatos emlékezet közvetítésében az amygdala és a hippocampus egyenértékűnek tűnik feltehetően helyettesítheti egymást. Az amygdala és a hippocampus a limblkus rendszer két fontos területe; sérülésük nem az egyetlen olyan ideg- rendszeri károsodás, amely teljes emlékezetvesztést eredményez. Egyes betegeknél a károsodás a köztiagyban következett be. Ez a magcsoport két fő részből áll: a ta- lamuszból és a hipotalamuszból. Az egyes krónikus alkoholistáknál megfigyelhető általános emlékezetvesztés, az úgynevezett Korsakoff- szindróma esetében a köztiagynak az agy középvonalához közel eső részei károsodnak. A köztiagyi magoknak az emlékezetben játszott szerepét bizonyító klinikai megfigyeléseket erősítik azok az anatómiai adatok, amelyek szerint a köztiagy kapcsolatban áll a hippocam- pusszal és az amygdalával. A további kutatások alátámasztották, hogy a köztiagy és a limbikus rendszer elemei valóban egy memóriakör részei, és nem egymástól függetlenül vesznek részt az emlékezettel kapcsolatos folyamatokban. Megmenekült emlék Az emléknyomok valószínűleg nem kizárólag, sőt nem is elsősorban az említett memóriakörökben rögzülnek. Ugyanis a korábban rögzült emléknyomok a limbikus rendszer károsodása ellenére is és elérhetők maradnak, ami azt jelzi, hogy ezeknek az emléknyomoknak az idegpályák alsóbb átkapcsoló állomásain is rögzülniük kell. Az emléknyomok rögzülésének legvalószínűbb helyei azok az agykérgi területek, ahol az érzékietek kialakulnak. A kéreg alatti memóriakörök ezek szerint egyfajta visszacsatolásban állnak az agykéreggel. Miután a feldolgozott érzékszervi inger aktiválja az amygdalát és a hippocam- pust, a memóriakörben futó információnak vissza kell térnie az agykérgi érzómezőbe. Ez a visszacsatolás feltehetőleg erősíti, és tárolja is a folyamatot elindító érzékszervi inger idegrendszeri képét, amely valószínűleg több, egymással meghatározott módon kapcsolódó ideg- sejtegyüttesben rögzül. A memóriakörökből kiinduló visszacsatolás eredményeként az ilyen idegsejt- csoportok szinapszisai feltehetően olyan változásokat szenvednek, amelyek eredményeképpen megőrződik az idegsejtek között kialakult kapcsolatmintázat, és így az érzékiét tartós emléknyommá alakul. Az emléknyom a későbbiekben akkor hívódik elő, ha az adott idegsejtcso- portot újra aktiválja az az érzékszervi inger, amely a kapcsolat- mintázatot korábban létrehozta. Emlékezés - modellben A visszacsatolás magyarázatát részben a bazális előagyi kolinerg rendszer adja meg. Az acetil-kolin nevű ingerületátvivő anyag minden valószínűség szerint fontos szerepet játszik az emlékezet létrejöttében és működésében. Az emlékezet kialakulásának egyik lehetséges modellje tehát a következő: az érzékszervi inger által aktivált kéregalatti memóriakörök acetil- kolint szabadítanak fel az agykéreg érzőterületeit elérő bazális előagyi rostokból; az acetil-kolin olyan sejteken belüli változások sorát indítja meg, amelyek módosítják az agykérgi érzőterületek szinapszisait, megerősítenek bizonyos idegsejtek közötti kapcsolatokat, és így fizikai alapokon nyugvó emléknyomokká alakítják át az érzékieteket. Az amygdala ugyanazon területeitől, amelyekben az érzékszervi bemenetele összpontosulnak, rostok futnak az emocionális válaszok forrásának tartott hipotalamuszhoz is. Az érzékietekkel összefüggő emléknyomot nemegyszer éppen egy másfajta érzéklet hívja elő. Ha ismerős hangot hallunk a telefonban, rögtön felidéződik bennünk a hívó fél arcáról kialakult képi emlékünk. A különböző ingermodalitásokkal kapcsolatos emléknyomok előhívásához alighanem elengedhetetlenül szükséges, hogy az egyes érzetek emléknyomait tároló agykérgi területek között valamiféle információcsere álljon fenn. Úgy tűnik, ezt az információcserét is az amygdala közvetíti. Sőt, amygdala hiányában a kísérleti állatok nem féltek többé az emberektől, és a kellemetlen érzetektől, például a csípéstől sem. Másirányú rejtély volt, hogy miért képesek azok a betegek is a tanulásra, akik olyan súlyos emlékezetkiesésben szenvednek, hogy a néhány perccel korábban látott személyeket sem képesek felismerni. Kiderült, hogy létezik egy másfajta tanulási rendszer is, amely független a limbikus memóriaköröktől. E rendszer legfontosabb eleme az inger-válasz kapcsolat ismétlődése. E tanulási forma, amelyet „szokásnak” neveztünk el, nem-kognitív jellegű, hiszen nem ismereteken, de nem is emléknyomokon alapul; lényege az inger és a válasz közötti automatikus kapcsolat. A szokások kialakulása egy ősibb agyterülethez kötődik, hiszen az egyszerű testfelépítésú állatok is képesek megtanulni, hogy automatikus válaszokat adjanak az ingerekre. A tanulás legtöbb típusához valószí(N) aggjáték Dobos Klára Gondolatban elváltam az agyamtól. Muszáj volt, azért, hogy tisztán-pusztán róla elmélkedhessem. Persze minden hiába, ez a „segítsége” nélkül nem megy. Hogy ez már skizofrénia'?Nem, talán még nem, csak egy izgalmas játék, melyben megpróbáltam elvonatkoztatni magam az agyamtól, az agyam magamtól. Legalábbis azt az élő masszát, amit mi agynak nevezünk, melynek milliárdnyi idegsejtjén keresztül „rohangálnak” az impulzusok, utasítva minket a különböző cselekedetekre. De kit minket? Volna az agyunknak saját élete? (S röhög magában harólagondolkozunk...) Tud önmaga gondolkozni? Vagy önmaga vagyunk mi?... Jópofa dolog. Mi testünkkel kiszolgáljuk őt (mert persze ő is a szívünk áltál él), cserébe segít a „rendszernek” fenntartani egyensúlyát, feedback-ek (visszacsatolások) útján tudja és irányítja a szervezet működését. A csodálatos számítógép ott a koponyánkban mindent elraktároz, amit életünk során hallunk, látunk, tapasztalunk. Számítógép... Tulajdonképpen kicsit riasztó is ez. De talán megnyugtató, hogy az agy „tervezője” sokkal profibb volt, mint a mi agyunk által tervezhető számítógép... Persze a tudósok azt mondják, nem az agyban van a hiba, az tökéletes, hanem abban, ahogy használjuk. Rengeteg kihasználatlan területe van még. Talán kell néhány évszázad (ezred) hogy teljesen megismerjük. Lehet, akkor majd másképpen értékeljük azokat a kulcsszavakat mint: idegsejt, sejt- nyúlványok, membránpotenciálok, s kevésbé csodálkozunk azon, hogy ebből lesz a fájdalom, a félelem érzése, hogy olvasunk, írunk, beszélünk, s általa tudjuk: most élünk, majd meghalunk... Professzori kérdések Szentágothai professzor Fotó: Laczó József Miskolc (ÉM) - Szentágothai János profesz- szor, az MTA rendes tagja nemrégiben előadást tartott Miskolcon az Akadémiai Bizottság Székházában, Agykutatás és tudati illetve kognitív működések címmel. (A magasabb- rendű, általában tudatosságot igénylő megismerési folyamatokat és az e folyamatokhoz csatlakozó gondolkodást nevezzük kognitív működéseknek, amelyben döntő szerepet játszik a beszéd.) A professzor azzal kezdte előadását, hogy feltette a következő kérdéseket: kik vagyunk; mi a helyzetünk a világegyetemben; miben vagyunk mások, mint más élőlények; merre tartank, tartsunk? Ezekre a kérdésekre a vallások próbáltak megfelelni, de a tudomány nem adhatja át teljesen a válaszadás jogát. Nyilvánvalóan azért vagyunk akik vagyunk, mert más az agyunk. Ezért nagyon fontos az agyműködések megismerése. Ma már ott tartunk, hogy a százmilliárd idegsejt minden egyes kapcsolata elemezhető, csakhogy hiába tudjuk, melyik területről hová mennek az impulzusok, nem érünk vele túl sokat. Tudjuk, hol vannak azok a területek, amelyek a szó kimondására tesznek képessé, de hogy mi tesz beszédre képessé, az nem világos. Ezért Székely Györggyel feltették azt a kérdést, jól közelítenek-e az idegsejtekhez. Az idegrendszer elvi szerkezetével kezdtek foglakkozni, amit ha csupán reflexek láncolataként fogunk fel, mint azt hirdették, nem tudjuk a működését maradéktalanul megérteni. Úgyhogy amerikai és magyar kollégáival most új látószögből néznek az agyra. Folyamatokról, hatásokról, a rendszerről szól majd az a könyv, amely jövőre megjelenik.
