Tangózó neuronok

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.

Az azonban, hogy ez miként történik, az továbbra is élénk vita tárgya, egy nemzetközi kutatócsoport nemrég közelebb került a kérdés megválaszolásához, számolt be az ELTE.

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. E kísérletekből kiderült, hogy a térbeli elhelyezkedésünket jelző rácssejtek a gamma oszcillációnak köszönhetően térben és időben is összehangoltan működnek.

A gamma oszcilláció egyes esetekben természetellenes, mint például az epilepsziás rohamokban, és ez megváltozott viselkedéshez is vezet, emiatt is vizsgálták e jelenséget epilepsziás betegek segítségével. A vizsgálatok során kiderült, hogy az idegsejtek kisülései egy bizonyos ritmust követnek, s ennek mérésével egy térkép készíthető. A mérések és a térkép megmutatta, hogy miként koordinált az aktivitás – a kutatók ezt a tangóhoz hasonlították, ahol a tánclépések ugyan kötöttek, de a vezető szabadon vezeti partnerét a táncparkett egész területén. A neuronok tüzelése révén készített térkép alapján a kutatóknak sikerült azt is megjósolni, hogy hol tartózkodik a játékos avatárja, egy méteres pontossággal!

„Ilyen gyors és precíz fáziskoordinációt, mint amit most demonstráltunk, téri feladatban még nem figyeltek meg – mondja Nádasdy Zoltán, a kutatás vezetője. – Nekünk ez azért sikerült, mert kidolgoztuk, miként lehet a tüzelési fázist 2 dimenzióban kiszámítani és ábrázolni az avatár mozgásából.”

A felfedezés nemcsak magyarázatot ad arra, hogyan kódolja a gamma ritmus révén 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.