A harmadik Science cikkről

Nyiri Gábor csoportjának és eredményeiknek történetét nem ez a cikk hivatott közzétenni, de múlt nélkül nincs jelen, így mégis csak vissza kell lépnünk néhány évet, legalább 2019-ig. Ekkor ugyanis két Science cikket is megjelentettek. Az egyiknek megosztott első szerzője az akkor hatodéves orvostanhallgató Zichó Krisztián volt, aki a most megjelent harmadik Science cikk első szerzője, és még PhD hallgató.

Kezdjük azonban a beszélgetést Sebestény Réka hatodéves orvostanhallgatóval, aki ugyan harmadik szerzője ennek a mostani Science közleménynek, de Nyiri Gábor, a csoport vezetője és a munka levelező szerzője úgy gondolta, Krisztián és Balog Boldizsár második szerző mellett Réka is kapjon szót, tekintve, hogy egy ekkora munkának még a harmadik szerzője is alapvető felfedezésekkel segítette a munkát.  

- Diákkörösként bekerülni egy cikkbe, ráadásul előkelő helyen, harmadik szerzőként, nagy elismerés, az pedig, hogy ez egy Science cikk, igazán nem sokaknak adatik meg. Az biztos, hogy megdolgoztál érte, hiszen a többiek véleménye szerint is megérdemelted ezt a helyet. Egy cikk elfogadása sok mindenen múlik. . .  

- Egy Science cikké pedig bizonyára még több mindenen! De áttörést jelentő felfedezést tettünk, hiszen azonosítottunk egy eddig ismeretlen agymagot, ráadásul rávilágítottunk funkcionális szerepére is, méghozzá olyan kulcsfontosságú folyamatokban, mint a jutalmazás, motiváció és averzió. Mindezt interdiszciplinális megközelítésben, robusztus módszertant alkalmazva, optogenetikát, fotometriát, elektrofiziológiát és viselkedési kísérleteket ötvözve értük el. Ez szerencsére a Science számára is meggyőző volt.

- Mikor kezdtél a témában dolgozni, milyen kísérleteket végeztél? 

- Krisztiánnal a projekt kezdetétől, amikor felfedeztük ezt az új sejtcsoportot, együtt dolgoztam. Hozzájárultam a projekt anatómiai és viselkedési eredményeihez, számos sztereotaxiás műtétet végeztem, és szinte minden viselkedési kísérletben segítettem.

- Mennyire érezted fontosnak az összedolgozást Krisztiánnal és a többiekkel is?

- Egy ilyen munka folyamatos együttműködést igényel. Nem csak együtt dolgozunk, de folyamatosan megvitatjuk az egyes eredményeket, és ötleteket cserélünk a további kísérletekhez. 

- Emlékszer arra a pillanatra, amikortól úgy éreztétek, túl vagytok a nehezén, minden a helyére került?

- Személy szerint nem gondolom, hogy teljesen elégedett lehet az ember, amíg a projektet végül el nem fogadja egy folyóirat. Mindig, minden egyes lépésnél aggódsz, mi sülhet el rosszul. Nyilvánvaló, hogy van egyfajta elégedettség és öröm, amikor egy hosszú viselkedési kísérlet végén az eredmények igazolják azt, amit feltételeztél, de az igazi megkönnyebbülés csak a legeslegvégén érkezik. 

- Mit tanultál a cikk megírása közben, mi volt a te feladatod?

- Számomra ez volt az egyik első alkalom, hogy tanúja és részvevője voltam egy cikk, ráadásul egy ilyen kivételes kaliberű cikk megírásának és összeállításának. Rengeteget tanultam belőle. Betekintést nyertem abba, hogyan lehet komplex tudományos eredményeket világos és hatásos módon felépíteni, hatékonyan együttműködni egy multidiszciplináris csapattal, és hogyan kell kezelni a bírálók visszajelzéseit. Ez egy kihívásokkal teli, de rendkívül eredményes tapasztalat volt, amely elmélyítette a tudományos kommunikációról szerzett ismereteimet, és megtanított arra, mennyire fontos a pontosság és az egyértelműség a kutatási eredmények bemutatásában. Írási feladatom elsősorban az ábraleírások elkészítésében volt.

- Egy klinikai jelentőségű agymagot-agysejtcsoportot azonosítottatok. Szerinted számíthatunk még számos hasonló felfedezésre? Milyen technikai előrelépésre számítasz?

- Az idegtudomány és a képalkotó technikák töretlen fejlődését látva úgy gondolom, hogy az elkövetkező években is számíthatunk áttörő felfedezésekre. Az optogenetika, fotometria és a fejlett molekuláris profilozás egyre pontosabbá válásával pedig valamivel könnyebbé válhat az új agyi struktúrák és hálózatok azonosítása, és elsősorban a klinikai jelentőségűek részletesebb tanulmányozása is. 

- Mi lesz az általatok most alkalmazott technikákkal?

- Valószínűleg még hosszú ideig nélkülözhetetlenek maradnak, hiszen mély betekintést nyújtanak a neuronális hálózatokba mind anatómiai, mind funkcionális szinten. Az új technológiák természetesen még hatékonyabbá tehetik őket.

Balog Boldizsár végzős PhD-hallgató, ami azt is jelenti, négy évvel hosszabb ideje dolgozik már Nyiri Gábor csoportjában, mint Réka. Ez pedig ott, ahol a kutatást senki sem veszi félvállról, bizony sokat jelent. 

Boldizsár arra a kérdésre, szerinte mi minden kellett ahhoz, hogy a Science elfogadja kéziratukat, ezt válaszolta:

- Elsőként az kellett, hogy rátaláljunk az SVTg (szubventrikuláris tegmentum) sejtpopulációra és ráébredjünk a fontosságára! Kellett hozzá, hogy az utolsó szerzők végeláthatatlannak tűnő pályázatírással és tanácsokkal is egyengessék a kísérletek útját. (Köszönet illeti a pályázatokat kiíró szervezeteket is a pályázati forrásokért.)  Asszisztenseinknek – Emőke, Kati és Nándi - is köszönjük a rengeteg segítséget. Emellett szükség volt jó ötletekre, de tapasztalatra is ahhoz, hogy kiválasszuk közülük a legfontosabbakat és legesélyesebbeket. Szükség volt minden résztvevő kitartó munkájára is, ami ugyan nem újdonság, hiszen minden rangos cikkhez kellenek, ahogy némi szerencse is, hogy jó hipotéziseket állítsunk fel, és a mérési adatok tömegében megtaláljuk a legizgalmasabb eredményeket.

- Minden tudományos folyóirathoz felfedezéseket, új hipotéziseket küldenek be, melyek jelentősége természetesen igen különböző. A Science hírhedten magas követelményeinek eleget tenni egy kevésbé jelentős felfedezés esetében eleve idő-pénz-energiapocsékolás. Szerinted mi volt az, amit legjobban díjaztak-elismertek?

- Már a munka kiinduló ötlete is erős volt, és újabbnál újabb módszereket alkalmaztunk. Ezek közé tartozott a retrográd pályakövetés, szálfénymérés (fiber photometry), in vivo és in vitro elektrofiziológia, egysejt-RNS-szekvenálás (single-cell RNA sequencing). Ezeknek a módszereknek a kombinálásával pedig olyan kérdéseket tudtunk vizsgálni, melyeket korábban nem lehetett. Méréseink szerencsére meglepő eredményeket hoztak és hipotéziseink is jók voltak!

- Világos – bár megcsinálni nem lehetett könnyű! Mikor kezdtél el ebben a projektben dolgozni?

- Az SVTg sejtpopulációval a 2022-ben elkezdett aktivitásmérő kísérletek volt az első munkám. Az általam mért eredmények közül a legfontosabb az, hogy az SVTg sejtek pozitív és negatív ingerekre is aktiválódnak.

- Ennek mi lehet az oka-értelme?

- Úgy gondoljuk, hogy a jó élmények megélése közben az SVTg gátolja a rossz élményekkel kapcsolatos hálózatokat, biztosítva ezzel, hogy meg tudjuk élni a jó élményeket. Érdekes módon az SVTg a negatív élmények közben is aktiválódik, valószínűleg megvédve ezzel az állatokat a félelem pánikká fokozódásától. 

- Mi volt a te feladatod ebben a hatalmas projektben?

- Legtöbbet a kísérletek megtervezésén, elvégzésén és eredményeik kiértékelésén, leírásán dolgoztam, de az ezekhez szükséges módszerek új eszközeinek megtervezésével, megépítésével, működésük ellenőrzésével is sok időt töltöttem. Jó tapasztalat volt. Megtanultam belőle, hogy a jövőben hogyan tudom még hatékonyabbá tenni munkámat. Amikor hosszú kísérletsorozatok eredményét egy ábrába sűrítjük, akkor tanuljuk meg igazán, hogy a következő, hasonló kísérletben mire érdemes még figyelni.

- Újszerű módszereitek mellett a szerzők sorrendjének meghatározását is másképp döntöttétek el, mint ahogy ez a csoportoknál általában történik.

- A szerzők sorrendjét az alapján döntöttük el, hogy a cikkben leírt eredményekhez összességében ki hány százalékos arányban járult hozzá. Egy táblázatban közösen rögzítettük mindenki feladatonkénti hozzájárulását, és az összesítés kiadta a szerzői sorrendet. Nekem tetszik ez a megközelítés!

- És mi a véleményed a közös munkáról, a feladatok megosztásáról?

- A mi kutatásainkban a kísérletek nagy munkaigénye miatt meglepő és releváns eredményt alkotni egyedül nem lehet, ezért fontos összedolgozni. Együtt ötleteltünk, kísérleteztünk, beszéltük meg az eredményeket.

- Mi volt számodra a “legizgalmasabb” kísérlet?

- Az agyi aktivitás mérése. Eközben valós időben látom az egér agyműködését, így olyan ez, mintha olvasnék a gondolataiban. Amikor láttuk a jeleken, hogy ezek valóban az SVTg aktivitással függnek össze, nagyon örültünk, hogy a kísérletet jól terveztük meg, a módszert pedig megfelelően használtuk!

- Megtaláltatok, azonosítottatok – elneveztetek – egy   klinikai jelentőségű agymagot/agysejtcsoportot, a SVTg (szubventrikuláris tegmentumot). Réka bizonyára nincs egyedül véleményével, hogy számíthatunk még hasonló felfedezésekre. De mennyire lesz ebben szerepe a mikroszkópiának? Többen "leírták" már, mint olyan módszert, mely fénykorán régen túl van...

- Az újabbnál újabb módszerek segítségével olyan részletességgel tudjuk feltérképezni az agyat, amilyennel néhány tíz évvel ezelőtt nem lehetett volna. Ilyen szempontból a mai idegtudomány szerintem kicsit olyan, mint a földrajzi felfedezések kora volt, bőven van még mit felfedezni. Az apró egér-agyterületek azonosításához mikroszkópra mindig is szükség lesz, új képeket pedig mindig kell majd készíteni, mert például a retrográd pályakövetést mikroszkópiával, immunhisztokémiával vagy akár szálfényméréssel kombinálva, rengeteg felfedezni való van. Persze, ma már nem lehet egyetlen immunfestéssel és képalkotással nagy cikket írni.

Egyértelmű, hogy Zichó Krisztián fontos megfigyelései kellettek ahhoz, hogy ez a munka sokak összefogásával megszülessen. Vajon mi újat tudhatunk meg tőle?

- Szerinted mi keltette fel a Science szerkesztőinek érdeklődését?

- Egy igazán fontos és érdekes dolgot találtunk. Az általunk leírt, eddig ismeretlen agytörzsi sejtmag az egyik legalapvetőbb magasabb rendű kognitív funkciókat is alapjaiban befolyásoló dolgot vezérel, a jutalmazást. 

- A jutalmazás-büntetés szerepe valóban alapvető, habár fontosságát eddig mintha nem vették volna annyira komolyan, mint a büntetését. Miért nem sikerült eddig még felfedezni ezt a területet?

- Ez valóban érdekes, hiszen a 20. század végére az agyat régiók, magok és pályák szintjén nagyon jól feltérképezték. Szerintem is ritkaságnak mondható, hogy csak most sikerült leírnunk ezt a jelentős sejtszámmal és funkciójában is meghatározó agytörzsi magot. Gondolom, ez is hozzájárult, hogy kéziratunk felkeltette a Science szerkesztőségének érdeklődését, és végül jó elbírálásban részesült.

- Munkatársaid is kiemelték az alkalmazott módszerek sokféleségét és új voltát!

- Ezt a ritka és érdekes dolgot, amit találtunk, rendkívül sokfelől közelítve, a lehető legrészletesebben írtuk le. Rengeteg módszert használtunk, az anatómia és mikroszkópia kombinálásától a genetikai és elektrofiziológiai kísérleteken át, egészen a szálfotometriás és optogenetikai viselkedéskísérletekig. Az eredményekből egy 120 oldalas kézirat született 8 fő-és 21 kiegészítő ábrával, valamint 12 nagy táblázattal. 

Már a munka nagysága és sokszínűsége is felkelthette a szerkesztőség érdeklődését!

- Természetesen csak utánatok, de kalapot emelek a bírálók előtt is, akik ilyen nem mindennapi módszertannal és hatalmas terjedelemben benyújtott cikk bírálatára vállalkoztak!

- Nem volt könnyű dolguk, az biztos, de most mégis inkább azokat emelném ki, akiknek úgy érzem, személyes köszönettel is tartozom!  

Boldizsárt, aki amellett, hogy elvégezte a fotometriás méréseket és azok elemzését, egy olyan mozgásdetekciós szenzort fejlesztett ki, amivel az állatok megdermedését - amikor valamilyen váratlan ingerre mozdulatlanná merevednek – tudtuk elemezni. Rékát, akinek rengeteg munkája van több száz egér műtétjének elvégzésében, amikor vírust és/vagy optikai szálat alkalmaztunk, és nagy része van az anatómiai és viselkedéskísérletek kivitelezésében és kiértékelésében.

Brunner Jánosnak és Szabadics Jánosnak köszönhetjük a gyönyörű in vitro elektrofiziológiai méréseket, melyekkel leírtuk e sejtek alapvető tüzelési tulajdonságait, és ők gyűjtötték számunkra azoknak a sejteknek genetikai állományát, melyek szekvenciáját Charlotte határozta meg végül a Zürichi Egyetemen Földy Csaba laborjában. Takács Virág gyönyörű elektronmikroszkópos képei, mérései és sejtrekonstrukciói további részleteket tártak fel e sejtek anatómiai kapcsolatairól. Barth Albert in vivo elektrofiziológiai méréseivel sikerült kimutatnunk, hogy e pálya mennyire gyorsan és hatékonyan képes gátolni a laterális habenulát (LHb). Orosz Áronnak a c-Fos kísérletek kivitelezését és számos képalkotásbeli munkát köszönhetjük, Sebők Hunornak pedig az anatómiai számolási-számítási munkákban való segítséget. 

Aliczki Manó és Mikics Éva érdeme, hogy végül sikerült megvalósítanunk egy optogenetikai önadagolási kísérletet. Ezzel bemutattuk, hogy e sejtek stimulálása hasonló önadagolást vált ki, mint a jutalmazóközpontnak számító dopaminerg sejtek stimulálása. Ez az eredményünk is ennek a magnak fontosságát és különlegességét bizonyítja.

Továbbá sokat köszönhetünk asszisztenseinknek is (ahogyan azt Boldizsár is kiemelte), akik lehetővé tették a munka gördülékenyebb kivitelezését.

Azonban Gábornak tartozom a legnagyobb köszönettel, mert ő az, aki biztatott, hogy e sejteket érdemes lesz vizsgálni, és együtt találtuk ki és terveztük meg a legtöbb kísérletünket az elejétől a végéig.

- Egy cikkben, különös tekintettel a széles összefogással megvalósított munkákra, a köszönetnyilvánítás nem csak helyénvaló, de elengedhetetlen. Itt pedig ennek kapcsán még a használt módszerekről, sőt, néhol az eredményekről is sok mindent elárultál.

Alkalmazott módszeretek részletei honlapunk legtöbb olvasója számára valószínűleg nem lennének könnyen érthetők, de bizonyára ki tudsz valamit emelni, ami segít megértetni, milyen volt ezen a projekten dolgozni!

- 2022 elején láttuk meg az előttünk még senki által le nem írt és általunk elnevezett SVTg agytörzsi magot. Sok mindent kitaláltunk, hogy megfejtsük, mi a funkciója, és a legmeglepőbb talán az volt, hogy nagyon erős viselkedésbeli válaszokat tudtunk ezen mag által kiváltani mind a stimulálásával, mind a gátlásával. Jó ideje csinálok már viselkedéskísérleteket, ennyire erős hatásokat azonban ritkán látni, és olyankor mindig megörül neki az ember. :)

A legnehezebbek talán a szálfotometriás mérések voltak. Korábban egyikőnk sem csinált még ilyen mérést, így a módszertani kihívás is jelentős volt, ezért a megoldásban én is igyekeztem Boldizsárnak segíteni. 

Ezeknek a sejteknek emberben való azonosítása sem ment gördülékenyen, így jól emlékszem rá, hogy roppant mód örültem, amikor a DAB-hívás után emberi metszeteken is megláttam ezeket a megfestett SVTg sejteket a mikroszkóp alatt.

- Réka azt mondta, szerinte addig nem örülhet valaki igazán, míg egy projekt eredménye nincs elfogadva. Egyet tudsz ezzel érteni?

- Alapjában véve igen. Ez a projekt nagyon sokrétű volt, minden részétől vártunk egy-egy fontos eredményt a projekt elejétől egészen a kézirat beadásáig. Minden egyes különféle módszerrel végzett eredménynek nagyon örültünk, mert tudtuk, hogy ezt még előttünk senki nem látta, de nem volt olyan pont, amikor hátra lehetett volna dőlni. 

- Gábor csoportjáról szinte 2019-ig, első Science cikketek megjelenéséig, többen azt gondolhatták, a lehető legmagasabb szinten alkalmazzák a különböző mikroszkópos módszereket, keményen dolgoznak és szép cikkeket írnak, de az általuk használt technikákkal igazán nagy felfedezéseket nemigen lehet tenni. Azóta erre az elhamarkodott véleményre ugyancsak rácáfoltatok! 

- A mikroszkópia jelentős részben járult hozzá felfedezéseinkhez, az adta az alapját, de eredményeink és mondanivalónk számos funkcionális kísérleten is alapszik. Úgy gondolom, hogy a funkciót érdemes először feltárni és megérteni, ami után viszont fontosnak tartom a klasszikus anatómiai mikroszkópos módszereket, melyekkel a sejtek elhelyezkedése, azok vetítési mintázata, a sejtek közötti kapcsolatok és azok változása vizsgálható. Éppen ezért szerintem a mikroszkópia a rendszer-idegtudomány (system neuroscience) nélkülözhetetlen módszere marad még egy jó darabig.

- Hogyan tovább?

- Úgy látjuk, hogy számos felfedezetlen része van még az agytörzsnek (magok, pályák, sejtcsoportok), amelyek nem csupán vegetatív funkciókkal bírnak, hanem jelentős hatással vannak hangulatunkra, érzelmeinkre, kogníciónkra is, ezáltal szerepük lehet számos pszichiátriai betegség kialakulásában is. Ráadásul úgy véljük, hogy ezen területek kutatása valóban fontos lehet, ha ez a munkánk is a Science-ben került közlésre.

A már ismert laterodorzális tegmentum sejtjei pirossal, a locus coeruleus sejtjei türkiz színnel vannak jelölve. A jobb oldalon az emberi agytörzsben azonosított SVTg idegsejteket a fekete nyilak jelzik az agymetszeten.