Szürke Állomány, Blog az agyműködésről

Az #agyseta rovat háttérbe szorult mostanában, de szükség van további technikai alapozásra egy hamarosan bemutatandó cikkhez. Hogy adjunk egy barackot a virtuális élménynek, ma az agykutatók fegyvertárának egyik legújabb és legnagyobb ágyúját mutatom be, az Optogenetikai módszereket.

A Dehaene könyv kapcsán érkezett a kérdés.

Nem vagyok etológus, de szerintem tartani fog egy kutyától és kergetni fogja az egeret. A részletek már kérdésesebbek. A macska ösztönösen óvakodik egy nagyobb testű másiktól, még ha ragadozó is és megpróbálja megfogni ami nála kisebb, mivel ragadozó.

De ezeknek a reakcióknak az ösztönös része nagyon elnagyolt lehet, hiszen a genom nem tud precíz viselkedéseket kódolni, az alap reakciókat tanulással finomítani kell.

Egy idegsejt ~20000 szinapszison keresztül kap jeleket, melyeket a dendritjein folyó elektromos áramokká alakítja. Az idegsejtekben a jelösszegzés során ezen kívül még további ionáramok alakulnak ki, melyek a jelerősítésben vagy ha szükséges jelgyengítésben, finomításban játszanak szerepet.

Hogyan vizsgálható a működő agy?

Intézetünk kutatói is részt vesznek a Dana Alapítvány Brain Awereness Week kezdeményezésének magyarországi eseményeiben (Budapest, Debrecen, Pécs, Szeged) az Agykutatás Hete keretében.

A hálózatok duruzsolásának kihallgatására alkalmas módszerek után, ma az egyedi idegsejt viselkedését vizsgáló elektrofiziológiai módszerek kerülnek sorra.
A következő lépés az úgynevezett juxtacelluláris elvezetés. Juxta = közeli, azaz a sejtek közvetlen közeléből vezetünk el egy vékony üvegkapillárissal (~0.5µm).

Ugyan az anatómia fegyvertárából az elektronmikroszkópokat még nem tárgyaltuk, de a változatosság kedvéért kóstoljunk bele az élettan módszereibe is. Mivel az idegsejtek elektromos jeleket használnak, az agyműködés meghatározó kutatómódszere az elektrofiziológia. Bemelegítésként tehát vegyük is át, hogy milyen módszerek használ, és melyikkel mit tudhatunk meg az agyműködésről?

A háttérben szorgosan dolgozunk, hogy a SzürkeÁllomány felhasználóbarátabb és interaktívabb legyen. Sajnos ez részben a programozóink sebességétől és anyagi lehetőségeinktől függ. Két dolgot is megoldottunk a téli szünet alatt!

Az idegsejtekből induló dróton, az axonon a jel egy 2msec-ig tartó 80mV-os feszültségugrás formájában terjed. Ez úgy alakul ki, hogy amikor a sejttesten 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.