A dendritek (idegsejt-nyúlványok) és a memória közötti kapcsolatot emeli ki ERC-pályázatának címe. Ez azonnal felkelti az érdeklődést, hiszen mindenkit érdekel, hogyan jön létre az emlékezés – bár a memóriáról többnyire nem az idegsejtek faágakként elágazó nyúlványai jutnak az eszünkbe.

Makara Judit

Az én utam pedig éppen a dendritek felől vezet a memória felé. A dendriteket idestova tíz éve vizsgálom, mikroszkóp alatt, agyszeletekben, és az eredményeink alapján hipotéziseket állítunk fel arról, hogy miért is hasznosak az idegsejt számára.

Azt persze tudjuk, hogy a dendritek fogadják az információt más sejtektől a kapcsolódási helyeken, a szinapszisokon át. A legtöbb agykérgi idegsejtnek kiterjedt dendritfája van: egyenként akár tíz-húszezer szinaptikus kapcsolatot is kaphatnak. A dendritek maguk is rendelkeznek elektromos tulajdonságokkal, amelyek befolyásolják, hogy „mit kezdenek egymással” a szinapszisokon keresztül létrejövő elektromos jelek, és hogyan jutnak el a sejttesthez, ahol a kimeneti jel képződik. Ezekben a nyúlványokban sokféle feszültségfüggő ioncsatorna is kifejeződhet, és ha sok szinapszis egyszerre szólal meg – és együtt elég erős feszültségválaszt vált ki –, akkor bizonyos ioncsatornák bekapcsolódhatnak a dendritben. Befolyásolhatják a válasz további alakulását, a kimeneti jelet, a kódolást – ez pedig végső soron kapcsolatban állhat például a tanulással, a memóriával.

Hol játszódnak le ezek a folyamatok?

Az utóbbi időben a hippokampusz (a halántéklebenyben lévő agyterület) úgynevezett CA3 régiójának idegsejtjeiben vizsgáljuk a dendritek működését. A hippokampusz központi szerepet játszik az epizodikus emléknyomok – adott helyen, környezetben, időben lejátszódó történések – létrejöttében, tárolásában és előhívásában. A hippokampusznak az a része, ahol a méréseinket tervezzük, a hipotézisek szerint az ún. aktivitásmintázat szétválasztásban és kiegészítésben is részt vehet. Mi most indulunk el az egyes idegsejtek működésének megértésétől a tanulás és a memória ezen hálózati alapjainak vizsgálata felé.

A dendritek vizsgálata csak az utóbbi évtizedekben kezdődött el.

Részben azért, mert ezek nagyon vékony struktúrák, és nehéz vizsgálni a működésüket. Még Amerikában, posztdokként tanultam meg egy technikát, amellyel - agyszeletben - mesterségesen, különféle mintázatokban stimulálhatjuk az egyedi szinapszisokat egy vizsgált idegsejtben. Ezzel részletesen fel tudjuk térképezni, hogy melyik dendrit hogyan tud hozzájárulni a jeltovábbításhoz. Azt is megmutattuk, hogy a dendritek tulajdonságai módosíthatók: a sejt „megtanulhatja” a dendritjei szabályozását – hogy ingerlékenyebbek vagy kevésbé ingerlékenyek legyenek –, ami beleszólhat a szinaptikus jelek erősítésébe, gyengítésébe, tehát az idegsejt válaszának kialakításába.

Fluoreszcens festékkel láthatóvá tett idegsejt (egy korábbi vizsgálatban). Az A ábra téglalapjában kijelölt egyik dendrit a B ábrán kinagyítva jelenik meg. A kísérletben a számmal megjelölt dendrittüskéket ingerelték

Mi az ERC-projekt újdonsága?

A legnagyobb újdonság, azt hiszem, az, hogy most már szeretnénk az eddig agyszeletben vizsgált folyamatokat élő állatban követni – miközben „viselkedik”, mozog a térben, meg kell jegyeznie, hol van, hol fog jutalmat kapni –, hogy megtudjuk, mi történik a kognitív folyamatok során a dendritekben, és ehhez néhány új mérési eljárást is felhasználunk majd. Bár a hippokampuszról egyre több az élő állatból származó, nagy felbontású, sejtszintű képalkotási mérési adat, ezek főleg más régiókra vonatkoznak.

Az ERC-támogatást a kutatás kimenetele szempontjából „kockázatos”, mégis fontos eredményeket ígérő munkákra szánják. Ez a kutatás nem rejthet túl nagy kockázatot, hiszen minden új információ, összefüggés fontos a memóriafolyamatok megértéséhez.

Igen, én is azt gondolom, hogy tanulságos lesz a vizsgálat, akár megerősíti, akár cáfolja az eddigi elméleteket. A CA3 hálózatra vonatkozó klasszikus elméletek általában nem veszik figyelembe a dendritek működését, tehát csak a szinapszisokon át érkező jelek és a sejtek kapcsolata alapján próbálják modellezni a folyamatokat: mintha a dendrit egyfajta „fekete doboz” lenne. Legrosszabb esetben azt igazoljuk, hogy igazuk van, de nem erre számítok.

Az agyszeletekből és az élő állatos kísérletekből származó eredmények összekapcsolása már „rizikósabb”. Az agyszeletekben nagyon változatosak a dendritek elektromos tulajdonságai. De nem világos, hogy vajon az élő állat jelfeldolgozásában is megjelenik-e ez a változatosság, illetve van-e plaszticitás, vagyis változásra való képesség? Ha igen, az arra utalhat, hogy az élő állat idegsejtjeiben aktívan hangolható, hogy mennyire ingerelhetők a dendritek, ami pedig befolyásolja, hogy milyen mértékben vesznek részt a sejtválaszban, a kódolásban – a tanulásban.

Az orvostudományi kutatások kapcsán mindig felvetődik a kérdés, hogy megjelenik-e az új tudás a gyógyításban. 

Mindenki ezt szeretné, de egy rendkívül bonyolult struktúra működésébe nehéz beavatkozni úgy, hogy csak a kiválasztott mechanizmusra hassunk.

Mégis, ha sikerül feltérképeznünk, hogy mire jók a dendritek, egy későbbi projektben érdekes lenne megvizsgálni, hogyan módosul az idegsejtek működése a finom memóriazavarral vagy akár csak az idősödéssel járó emlékezetromlás egérmodelljeiben. Ha igaz a hipotézis, hogy a sejt bemenete és kimenete között a dendritek is jelfeldolgozási szintet képviselnek, akkor ez a szint is sérülhet. Ezt eddig nem igazán vették figyelembe – de a remélt eredmények még mindig ahhoz szükségesek, hogy megértsük, hogyan működik és hogyan romlik el egy rendszer.

Nagy munka áll a csoport előtt.

Nem megvalósíthatatlan a feladat, amit vállaltunk, de a sok teendő miatt szeretném a csoportomat (amely három posztdoktor kutatóból, egy PhD-hallgatóból, egy asszisztensből és egyetemi diákokból áll) bővíteni, szeretnék még új, tehetséges munkatársakat találni.

Hogyan segített az NKFI Hivatal áthidaló pályázata az ERC-grant elnyerésében?

Az áthidaló támogatásnak köszönhetően az elmúlt két évben fenntarthattam a laboromat, és a kutatások alapján változtattam a korábbi pályázaton, más kérdésekre helyeztem a hangsúlyt, újdonságnak számító in vivo mérésekre vállalkozhattam. Úgy gondolom, az áthidaló pályázat nagyon jó kezdeményezés, mert a fókuszált támogatás motiváló, és valóban növeli az ERC Grant elnyerésének esélyét.