Új Szó, 2022. május (75. évfolyam, 100-125. szám)
2022-05-25 / 120. szám
141 TUDOMÁNY ÉS TECHNIKA 2022. május 25. | www.ujszo.com Tangózó neuronok - így működik az agyunk Tüzelési ráta térkép Fázis térkép tüzelési ráta 9 0.8 Hz tüzelés fázisa aktuális tüzelés fázisa Gamma mező potenciál lehetséges tüzelés fázisa Az ábrán a színes foltok a fázisokat és azok téri összefüggéseit mutatják. A térnek azok a pontjai, ahol a sejtek egy bizonyos fázisban tüzelnek (a képen a fekete síkon azonos színnel jelölve), hasonló mintát mutatnak, mint a rácssejtek tüzelése. (Fotó: elte) ÖSSZEFOGLALÓ Tudósok egy csoportja a gamma-oszcilláció újabb funkcióját fedezte fel a neurális kódolásban. Sikerült bizonyítaniuk, hogy agyunk idegsejtjei erre a ritmusra hangolódva kódolják a teret és navigálnak minket. Ez megerősíti azt a feltevést, miszerint a gyors ritmus a szükséges előfeltétele minden magasabb rendű agyi funkciónak. Az eredményhez Nádasdy Zoltánt és kutatótársait a fáziskódolás elmélete segítette. Minden állat navigál a térben, sőt mi, emberek a navigációt tökélyre fejlesztettük, és technológiánk egy jelentős részét is ennek szolgálatába állítottuk. Valóságos, virtuális és információs terekben navigálunk egyvégtében, és bár gyakran elveszítjük azt a bizonyos „fonalat”, agyunkban neuronok ezrei biztosítják, hogy mégis elérjük úti célunkat, majd visszataláljunk a kiindulópontunkra. A kutatók egy ideje tudják, hogy a bennünket körülvevő teret agyunk idegsejtjei kódolják, és a jelekből a mediális temporális lebeny (a hippokampusz és az entorhinális kéreg közösen) megalkotja a környezet neurális modelljét. A modellben a sejtek úgy jelzik aktuális koordinátáinkat, mint a Google-térképen az a bizonyos kék pont. De hogy ez miként történik, az továbbra is élénk vita tárgya. Egy nemzetközi kutatócsoport nemrég közelebb került a kérdés megválaszolásához. Rágcsálókon végzett nagyszámú kísérlet bizonyította be, hogy téri pozíciónkat a hippokampusz sajátos neuronjai, az ún. helysejtek kisülése jelzi. Ezek a sejtek azt a helyet képviselik, amelyen a mozgásban lévő személy éppen áthalad. A kisülések sorozatából rekonstruálni tudja agyunk az útvonalat, amelyet a személy megtesz. Ehhez egy koordináta-rendszert alkalmaz, amelyet a kutatók 2005- ben meg is találtak a hippokampuszszal szomszédos entorhinális kéregben. A tudóscsoport ezt a területet kezdte el vizsgálni. Epilepsziás betegek temporalis lebenyébe több tucat elektródát ültettek be, köztük olyan mikroelektródákat is, amelyek lehetővé tették egyedi neuronok aktivitásának követését. A betegek tablettel a kezükben számítógépes játékokat játszottak, ily módon a virtuális környezetben hajtottak végre tájékozódási feladatokat - mindezt elektródákkal az agyukban. Erre azért volt szükség, mert ágyhoz kötött embereknek nehéz mozgást igénylő feladatot adni, mentálisan azonban ők éppen annyira terhelhetők. Az eljárással a kutatók az epilepsziás rohamok helyének meghatározása mellett a betegek téri navigációját és emlékezetét is tesztelni tudták oly módon, hogy közben a klinikai adatok rögzítése egy pillanatra sem szünetelt. A kísérletek célpontjai az entorhinális kéregben található sajátos neuronok, az ún. grid- vagy rácssejtek voltak. A rácssejtek arról ismertek, hogy a térnek periodikusan ismétlődő rácspontjaiban tüzelnek. A betegek játékát figyelve a kutatók azt is látták, hogy ezek a sejtek nemcsak a tér meghatározott pontján, de meghatározott időben is tüzelnek. Hogyan lehetséges ez? Hogyan engedelmeskedhet egy sejt egyszerre mindkét szabálynak? A kutatók megint csak a régi kérdéssel találták szemben magukat: mi teremti meg a neuronok közti összhangot? Amikor a számítógépes játékban az avatár szisztematikusan halad egy vonal mentén, gondolták a kutatók, akkor a tüzelések helye és ideje összhangba kerülhet oly módon, hogy térben és időben is periodikus mintázatot képez. Amikor azonban az avatár összevissza mozog, akkor az idői és a téri periodicitás konfliktusba kerül. Kivéve, ha mindkettőt egy közös agyi ritmus tartja összhangban, és ez a ritmus elég gyors ahhoz, hogy egy periódusa alatt a téri pozíció nem sokat változik. Egyetlen ilyen folyamatos és gyors ritmusa van az agynak, a gamma-oszcilláció. Nádasdy Zoltán, a kutatásról beszámoló cikk első szerzője már korábban felvetette, hogy az idegtestek közötti információcsere nem véletlenszerű időpontokban történhet, mint ahogy azt korábban vélték: az agyban a sejtek tüzelési mintázatát - vagyis az akciós potenciálok idejét és helyét - egy ritmus, a gamma-oszcilláció szabályozhatja. Megalkotta a fáziskódolás izgalmas elméletét, amely a gamma frekvenciájának rögzítése után pontos becslést ad a gamma terjedésére és sebességére, megjósolja a gamma-fázis késését az agykérgen belül vagy az agy távoli részei között, továbbá az oszcillációk terjedéséből következő hálózati tulajdonságokat is jelzi. Amikor ezek az oszcillációk természetellenesek, a viselkedés megváltozik, ez történik epilepsziás rohamokban is - a kutatók ezért is kezdtek epilepsziás betegeket vizsgálni. A vizsgálat során az ELTE PPK tudományos főmunkatársa austini kollégáival azt is látta, hogy a kisülések fázisa a gamma-ritmushoz képest bizonyos téri pontok környezetében konstans, majd attól eltávo-A modellben a sejtek úgy jelzik aktuális koordinátáinkat, mint a Googletérképen az a bizonyos kék pont (Shutterstock) lodva szisztematikusan változik, és bizonyos távolságra megint állandó lesz. Ebből a ritmusból pedig egy idő múltán létrejön egy kömyezetspecifikus térkép. Az ábrán a színes foltok a fázisokat és azok téri összefüggéseit mutatják. A térnek azok a pontjai, ahol a sejtek egy bizonyos fázisban tüzelnek (a képen a fekete síkon azonos színnel jelölve), hasonló mintát mutatnak, mint a rácssejtek tüzelése. Azonban, míg ez utóbbi a tüzelés gyakoriságának változását ragadja meg, az előbbi a tüzelés fázisát. Ezek a sejtek tehát oly módon koordinálják tüzelésüket a gamma-oszcillációkkal időben is és térben is, mintha szigorúan koreográfiáit tánclépéseket tennének. A jelenséget leginkább a tangóhoz lehet hasonlítani, ahol a tánclépések ugyan kötöttek, de a vezető szabadon vezeti partnerét a táncparkett egész területén. Ha a neuronok így kódolják a teret, akkor a kisülés fázisából megjósolható az avatár pozíciója, feltételezték a kutatók. Ez így is történt. A téri pozíciót plusz-mínusz 1 virtuális méter precizitással jelezni tudták előre a fázisból - ez pedig pontosabb, mint a helysejtek és rácssejtek alapján történő pozíciódekódolás. És ha ez a kód ilyen jól olvasható számunkra, akkor nagy valószínűséggel a neuronok is olvassák. „Ilyen gyors és precíz fáziskoordinációt, mint amit most demonstráltunk, téri feladatban még nem figyeltek meg - mondja Nádasdy Zoltán. - Nekünk ez azért sikerült, mert kidolgoztuk, miként lehet a tüzelési fázist 2 dimenzióban kiszámítani és ábrázolni az avatár mozgásából.” Az áttörő megfigyelés nemcsak a fáziskódolás elvét támasztja alá, de választ ad arra kérdésre is, mi a kód kiolvasásának időalapja. Ez pedig nem más, mint a gamma-ritmus. Amennyiben ez így van, akkor a kutatók a gamma-ritmus egy újabb funkcióját fedezték fel a neurális kódolásban. A felfedezés nemcsak magyarázatot ad arra, hogyan kódolja a teret agyunk, de közelebb vihet az agyi zavarok gyógyításához is. A gamma-ritmus az ízeltlábúaktól a gerincesekig, a rovaroktól a főemlősökig mindenhol megtalálható, így az embernél is. Az evolúció során stabilan minden agytípusban megjelenő ritmusnak minden bizonnyal kulcsszerepe van az idegi információ kódolásában, s ezt várhatóan további kutatások is bizonyítani fogják. A tanulmány a Science Advances 2022. május 4-i számában jelent meg. (ELTE) A világ nagyvárosai növekvő szárazsággal néznek szembe Londontól Pokingen át Újdelhiig a nagyvárosok világszerte a klímaváltozás miatt a szárazság egyre növekvő kockázatával nézhetnek szembe a Christian Aid most publikált jelentése szerint. A jótékonysági szervezet arra figyelmeztetett, hogy a vízhiányt leginkább a szegények fogják megérezni olyan városokban, mint a zimbabwei Harare és az afganisztáni Kabul. A szervezet nemzetközi alap létrehozását szorgalmazza az éghajlati károk és veszteségek kompenzálására. A jelentés kiemelte, hogy a világ vízkészletének kevesebb mint 3 százaléka ivóvíz, és ennek nagy része a gleccserekben és jégsapkákban van. A vízkészlet mindössze 0,01 százaléka található a tavakban, folyókban, víztározókban és víztartó rétegekben, ahol könnyen hozzá lehet férni, miközben a világ vízfelhasználása a 20. században a népességnövekedés ütemének több mint kétszeresével nőtt. A világ népességének több mint fele városokban él - 2050-re ez az arány várhatóan 68 százalékra emelkedik de a vízhiány okozta feszültség már most is sok helyen érzékelhető. A 2018 óta tartó hosszú aszály miatt napokon belül a dél-afrikai Fokváros lehet a világ első olyan nagyvárosa, ahol kifogy a víz. Újdelhiben pedig a perzselő hőhullám közepette állnak sorba az emberek vízért. A jelentés szerint Londonban és Délkelet-Angliában is elfogyhat a víz 25 éven belül. A súlyos aszály a brit főváros gazdaságának napi 330 millió fontjába kerülne. Londonban már most is csak feleannyi eső esik, mint New Yorkban, és a klímaváltozás várhatóan növelni fogja az aszályok gyakoriságát és intenzitását a régióban. A növekvő népesség miatt ez komoly terhet róhat London elöregedő vízellátó rendszerére. A világ tíz nagyvárosának ivásra, mosásra és élelmiszer-termelésre használt vízellátását vizsgáló jelentés szerzői arra figyelmeztettek, hogy az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentése és az aszályok növekvő kockázatának megfékezése nélkül a szegényebb réteget sújtja majd leginkább a klímaváltozás. A Christian Aid szerint előfordulhat, hogy az alacsonyabb jövedelmű városlakóknak végül sokkal többet kell fizetniük a magánszolgáltatóktól származó vízért, a szegényebb országokban a városok sebezhetőbbek, mivel kevesebb forrással rendelkeznek az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodáshoz, a vízhiány pedig konfliktusokat okozhat. A szervezet felmérése szerint a megkérdezettek 36 százaléka támogatja, hogy a gazdag országok fizessenek az aszály hatásainak korlátozásáért. A Nagy-Britanniát megviselő hőhullámok nyomán a több mint 2200 megkérdezett brit majdnem fele (49 százalékuk) azt mondta, hogy most már aggódik az aszály hatása miatt, de közel kétharmaduk (64 százalékuk) hozzátette, hogy nem kapott arról tájékoztatást, hogy hogyan védekezhetne ellene. Nushrat Rahman Chowdhury, a Christian Aid munkatársa, a jelentés társszerzője elmondta: „Az aszály nem újdonság, de az elmúlt 30 évben a globális felmelegedés miatt megnőtt az intenzitása és gyakorisága”. Hozzátette: az aszály és vízhiány a világ legszegényebb embereinek életét és megélhetését fenyegeti, holott ezek azok a közösségek, amelyek legkevésbé felelősek az éghajlati válságért. „Ahhoz, hogy ezt az igazságtalanságot kezelni tudjuk, nemcsak a kibocsátást kell csökkenteni, hanem pénzügyi támogatást is kell nyújtanunk azoknak a veszteségeknek a kompenzálására, amelyekhez nem lehet alkalmazkodni” - hangsúlyozta. Chowdhury azt is elmondta, hogy az ENSZ idei egyiptomi klímaváltozással kapcsolatos tárgyalásain sürgetik majd, hogy a veszteségek és károk finanszírozására szolgáló alap minél előbb létrejöjjön. (MTI) A világ tíz nagyvárosának ivásra, mosásra és élelmiszer-termelésre használt vízellátását vizsgáló jelentés szerzői arra figyelmeztettek, hogy az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentése és az aszályok növekvő kockázatának megfékezése nélkül a szegényebb réteget sújtja majd leginkább a klímaváltozás (Shutterstock)
