Szürke Állomány, Blog az agyműködésről

Az idegsejtekből induló dróton, az axonon a jel egy 2msec-ig tartó 80mV-os feszültségugrás formájában terjed. Ez úgy alakul ki, hogy amikor a sejtesten a membránpotenciál értéke (a serkentés eredményeként beáramló Na⁺ és Ca²⁺ ionok hatására) kellően pozitívvá válik (tüzelési küszöb ~45mV), akkor feszültségre érzékeny Na-csatornák nyílnak meg és a Na⁺ ionok elkezdenek egyensúlyi potenciáljuk (+20mV) irányába áramlani, azaz beáramlanak a sejtbe, pozitívvá teszik azt.

Ha az idegsejtek csak jeleket továbbítanának, mint egy hálózati kábel, nem sok érdekeset csinálnának, a túlélést nemigen segítenék elő, mint ahogy a hálózati kábelen küldött zokni megrendelés sem válik útközben szerelmesverssé. Az idegsejtek funkciójuk szempontjából legfontosabb tulajdonsága, hogy összegzik a rájuk érkező jeleket és ezáltal egyszerű számítási feladatok elvégzésére képesek.

rovat: #könyvajánló

Karácsony előtt jelent meg Stanislas Dehaene: A rugalmas agy - Miért tanulunk hatékonyabban, mint a gépek?  című könyve magyarul, Jakabffy Éva és Imre fordításában, a Typotex kiadó gondozásában.
Dehaene francia megismeréskutató-neuropszichológus a tudatosság idegrendszeri alapjait vizsgálja és meghatározó jelentőségű eredményekkel járult hozzá a tudatosság kialakulásának megértéséhez. 2014ben megjelent könyvét olvasva fogalmazódott meg bennem ennek a blognak a gondolata. Eredményei segítettek összekapcsolni az általam művelt és ismert neurobiológiát, az idegsejtek működését a pszichológiával, az emberi agy magasabb rendű működésével. Ezáltal vált lehetővé, hogy az agy szerveződési szintjein végigsétálva bemutathassam az idegsejtek összjátékából hogyan alakul ki a tudatos agyműködés.

rovat: #agyséta

Az idegsejtek közötti jelátadási procedúra az eddigiek alapján feleslegesen bonyolultnak tűnhet. Joggal kérdezhetné meg az Olvasó, hogy minek ez az egész elektromos jelből kémiai, majd vissza jelátadás? Miért is nem elektromosan kommunikálnak az idegsejtek?

Mint az előző bejegyzésben vázoltuk, az agykéreg összes területe kölcsönös (reciprok, oda-vissza) összeköttetésben áll egy hozzá társult talamusz maggal, melyen keresztül az agy többi részével tart kapcsolatot. Ennek egyik eleme, hogy az agykéreg 6. rétegében található serkentő sejtek (R6 sejtek) axonjaikon információt küldenek a talamusz megfelelő magjába, ahol szintén serkentő sejtek találhatók. Ezek a sejtek az érzékszervek felől (a feldolgozási láncban alulról) érkező információt ötvözik az agykéregből érkező (felülről) információval.

Karácsony előtt jelent meg Hádinger Nóra első szerzőségével (hogy ez mit jelent azt majd a végén) az Acsády László vezette Talamusz Kutatócsoport figyelemre méltó munkája az idegtudományok csúcs folyóiratában a Nature Neuroscience-ben. Azt írták le, hogy az egér frontális agykérgéből indul egy olyan vetítő pálya a talamusz felé, mely a többi agykéreg területből nem.

OOOKKÉÉÉ… És akkor? Azt tudjuk mi az egér, de mi az a frontális agykéreg és mi az a talamusz?

Folytatjuk a durva részt. A membránpotenciál kialakulásánál vannak még bonyolultabb dolgok, ugyanis a sejthártyában található csatornák és pumpák képesek megváltoztatni egyrészt az egyes ionok esetében a sejthártya átjárhatóságát, másrészt a koncentráció különbség ellenébe is képesek ionokat szállítani (meg is teszik, hiszen a sejtek belsejében pontosan meghatározott ionkoncentrációkat kell beállítani a finnyás fehérjék miatt). Szerencsére a fizikusok kitalálták hogyan lehet viszonylag egyszerűen számolni a membránpotenciált.

Kicsit el kell merüljünk abban is, hogy pontosan mik az ionáramok és a feszültségek, amelyek a sejthártyán folynak és kialakulnak, majd összegződnek. Tengerből jöttünk (az ősóceánban alakultak ki az első sejtek) és tengervízből vagyunk. Testünk sejtjeiben a Na⁺, K⁺, Ca²⁺ és Cl^- ionok hasonló sűrűségben (koncentráció) találhatók meg, mint az ősóceánban, hiszen az első óriásmolekulák (makromolekulák) a fehérjék és a nukleinsavak ott alakultak ki és megfelelő működésükhöz ezekre az ionokra van szükségük megfelelő koncentrációban.

Itt az ideje, hogy visszatérjünk a sok technika után az agyműködésről szóló #agyséta szálra. A leges-legalapabb idegtudományi tudnivalókat foglalom ma össze: Hogyan összegzik az idegrendszer alap építőkövei az idegsejtek a rájuk érkező jeleket és hogyan válaszolnak rájuk?