Szürke Állomány, Blog az agyműködésről

Tegyétek félre magatoknak a szeptember 27-28 napokat, mert idén is lesz Kutatók Éjszakája

Aki átugrotta az előző bejegyzést, melyben alaposan cikornyáztuk az idegsejtek jelfeldolgozását annak legyen annyi elég, hogy a sejthártyában, az alapvető jeltovábbító és jelintegráló feladatokat ellátó alap Na+, K+, Cl- és Ca2+ csatornákon kívül számtalan, sejttípusokra jellemző, finomabb működést lehetővé tevő csatorna található, melyeket különböző állapotokba kapcsolva megváltoznak a sejtek jelfeldolgozó tulajdonságai és ezáltal a sejtekből alkotott hálózatok számos feldolgozási módba kapcsolhatnak.

Az előző bejegyzésben bemutatott új szereplők, a további ioncsatornák, a jelterjedésre két ellentétes irányban hathatnak. Amennyiben a serkentés (depolarizáció) hatására további Ca2+ és Na+ csatornák nyílnak meg, akkor ezek felerősítik a serkentés hatását. A beérkező jelek a terjedés során felerősödnek, hatékonyabban aktiválják a sejtet.

Rossz hírem van. Eljutottunk arra a szintre, ahol a továbbiakhoz a leegyszerűsített idegsejt modell már elégtelen. Egy valós idegsejt összetettsége úgy viszonyul az eddig bemutatottakhoz, mint egy bicikli egy önvezető autóhoz. Az alapelveket a bicikli szépen bemutatja; hogyan kell elindulni, kanyarodni megállni, azaz hasznos jószág, de nem tud egy családot messzire, gyorsan, magától elvinni. Aki fáradtnak érzi magát átugorhatja ezt a részt, nem feltétlenül szükséges, bár jól jön, a továbbiak megértéséhez.

A gátlás másik változója, hogy a gátlósejt axonfelhője (az axon végtalpak és az általuk alkotott szinapszisok) a célsejtek (az esetek 90%-ban serkentő sejtek) mely részeit fedi le, azaz a jelintegráció melyik lépésébe szól bele a gátlás. Kezdjük a jeláramlás irányának elején, a dendriteken.

Túl egy nyári pihenésen és egy halott számítógépen és az ezt követő újra-telepítés gyötrelmein, folytatjuk az #agysétát, az agykérgi működés stabilitásának beállításába fontos gátlósejtek viselt dolgainak bemutatásával.

Az első funkcionálisan fontos szempont, ami szerint a gátlásokat csoportosítjuk, az, hogy honnan érkezik a gátlósejtektre a bemenet.  Egy másik hálózatból vagy a helyi hálózatból, ezek szerint a gátlás lehet előrecsatolt vagy visszacsatolt. Az agyban nem minden területen van szükség kifinomult előre és visszacsatolt gátlásokra, ugyanis számos agyi területen (főleg a kéreg alatti területeken) csak előrecsatolt serkentő (esetleg gátló vagy moduláló) kapcsolatok vannak, hiányoznak a visszacsatolt serkentő körök, melyekben veszélyes szintre emelkedhetne az aktivitás. Emiatt, gátlás nélkül is megbízható ezen területek működése. Az agykéreg működéséhez azonban elengedhetetlenek a masszív serkentő-serkentő sejt kapcsolatrendszerek, hiszen ezekben a kapcsolatokban tárolódik a memória, és a körkörös kapcsolatok eredménye a feldolgozás, a gondolkodás.

Annak bemutatásához, hogy milyen módokon szabályozzák a gátlósejtek a serkentő sejtek működését, és ezáltal az agykérgi hálózatok stabilitását, ismételjük át gyorsan hogyan is történik az idegsejteken a jelintegráció (alapjaiban ez minden sejttípuson hasonló), azaz, hogyan lesz a sejtekre érkező serkentő és gátló szinaptikus áramok kölcsönhatásából (bemenő jelekből) akciós potenciál (kimenő jel).

Eddig főleg a serkentő kapcsolatrendszerekről volt szó, hiszen a serkentő sejtek aktivitásmintázata kódolja az információt, kapcsolataikban tárolódik a memória. Egy kicsit meg kell világosítani miért van szükség gátlósejtekre, mi a szerepük.

Említettem fentebb, hogy egy csak serkentő elemekből álló, ráadásul erősen visszacsatolt rendszer egy igen veszélyes rendszer. Nehéz olyan aktivitási szintet beállítani, hogy az aktivitás a visszacsatolás hatására ne nőljön exponenciálisan a végtelenségig.

Az információ áramlás fent részletesett irányaiból, az ősibb kéregterületek (archikortex: hippokampusz) szerkezetéből és a kérgi rétegek everzióval való fejlődésének tényéből, ki lehet bogarászni hogyan bonyolódott az evolúció során az agykéreg. Itt megint egy figyelmeztetéssek kell hogy éljek: egy kicsit spekulatív rész következik, de ha ezt észben tartjuk a spekuláció megengedhető.