Összes kutatási terület
Nincs megjeleníthető elem
A depresszió - diagnózisa szerint legalább 2 hétig tartó állapot, vezető tünete a letargia és/vagy az öröm-érdeklődés elvesztése - a világon leggyakrabban előforduló pszichiátriai rendellenesség.
A mediális szeptum modulálja a hippokampusz oszcillációit a théta ritmuson túl is
In vivo hálózat mérés
A glucagon-like peptid-1 (GLP-1) egy inkretin hormon. A proglukagon poszttranszlációs feldolgozásából származik. Ezt a prohormont három sejtpopuláció termeli, a bélnyálkahártya neuroendokrin L-sejtjei, a hasnyálmirigy Langerhans-szigeteinek ß-sejtjei és a nucleus tractus solitarii (NTS) és a medulla oblongata intermedier retikuláris magjában található neuronális populáció.
A neuroendokrin stresszválaszt a hipotalamo-hipofizis-mellékvesekéreg rendszer szabályozza. A hipotalamusz paraventriculáris magjában találhatók azok a corticotropin-releasing hormont (CRH) szintetizáló neuronok, melyek integrálják a központi idegrendszer egyéb területeiről származó stresszel kapcsolatos információkat és képesek a megfelelő hormonális stresszválasz elindítására. Stressz alatt ugyanakkor megváltoznak a vegetativ működések, az anyagcsere, az immunfolyamatok és a magatartás is. Kutatásaink célja, hogy feltárjuk azokat a szabályozó mechanizmusokat és neuronális hálózatokat, amelyek koordinálják a stresszválasz egyes elemeit, valamint kimutassuk a hipotalamuszon kívüli, CRH-t expresszáló neuronok szerepét a stressz-integrációban.
A Parkinson-kór krónikus, progresszív neurodegeneratív állapot; a nigrostriatális dopaminerg pálya degenerációja és neuroinflammáció jellemzi.
Gyors 3D szkennelés viselkedő egérben
Csoportunk új kutatási iránya a védekező viselkedés hátterében álló hálózati mechanizmusok feltárása.
Az idegsejtek átmenetileg kialakuló, egyidejű aktivitása általi információ kódolás elve, az ‘assembly’ hipotézis, már régóta az idegtudomány egyik központi tétele. Assembly-nek hívjuk az időben összehangolt aktivitást mutató idegsejtek csoportját. A hipotézis szerint egy állat cselekedetei sokkal hatékonyabban megjósolhatók a neuronok összehangolt aktivitási mintázatából, mint az egyedi idegsejtek inger- vagy eseményhez kötött tüzeléséből. A nagyagy kérgi és hippokampális hálózatokkal ellentétben, a kéreg alatti modulációs magokban átmenetileg kialakuló populációs mintázatokról még rendkívül keveset tudunk, és nem ismerjük ezen aktivitási mintázatok viselkedési eseményekhez való kapcsolódását sem. Jelen kutatási témánkban a medián raphe-ban (MR) kialakuló assembly-k azonosítása, jellemzése a célunk. A MR fontos forrása a szerotoninnak, ami szinte a teljes agykérget szabályozva fontos szerepet játszik figyelmünk és érzelmeink alakításában, befolyásolva ezáltal szinte az összes kognitív folyamatot. Hipotézisünk szerint a kéreg alatti modulátoros assembly-k összehangolt működése alapvető fontosságú a különböző környezeti változásokra adott adaptív viselkedési válaszok kialakulásában. Ezen összhang megbomlása az életminőséget jelentősen rontó, a társadalom jelentékeny részét súlytó betegségek, mint pl. depresszió, szorongásos kórképek kialakulásához vezethet.
Míg a HPT tengely biztosítja a keringő pajzsmirigyhormon szintek stabilitását, a pajzsmirigyhormon-transzporterek, metabolizáló enzimek, receptorok és co-regulatorok összetett gépezete biztosítja, hogy a helyi pajzsmirigyhormon hatás megfeleljen a különböző szövetek igen változó igényeinek.
A mediális talamusz és a frontális agykéreg alkotta kapcsolatrendszer fontos szerepet játszik a munkamemória, különböző kognitív folyamatok, az alvás-ébrenlét szabályozásában, illetve az agykérgi oszcillációk kialakításában.
Ebben a projektben az emberi talamusz szinaptikus szerveződését vizsgáljuk.
Két-foton uncaging
A kéreg alatti moduláció az agykérgi működés nélkülözhetetlen összetevője, és végső soron kulcsfontosságú az adaptív viselkedési válaszok kialakulásában. A kéreg alatti moduláció folyamatában fellépő zavarok pszichiátriai betegségekhez vezethetnek. A pszichiátriai kórképek kutatásában az egyik kulcsfontosságú, de nagyrészt figyelmen kívül hagyott terület, a kéreg alatti moduláció agykérgi visszacsatolással történő szabályzása. Kutatási projektünkben azt vizsgáljuk, hogy a medián raphe működését hogyan befolyásolja a prefrontális kéreg és mi ennek a kérgi visszacsatolásnak a szerepe az emlékezet-vezérelt viselkedési válaszok létrejöttében. Ezen szabályzó mechanizmus megértése segíthet azonosítani a hiányzó láncszemet abban a folyamatban, amely a normális kéreg alatti modulációtól a kóros működéshez, ezzel pedig pszichiátriai kórképek kialakulásához vezet.
Az absence epilepszia kialakulásában és fenntartásában érintett talamokortikális hálózati elemek szerepének tisztázása a célunk
Laboratóriumunk gyógyszerrezisztens epilepszia miatt eltávolított agykérgi szövetet vizsgál, azt rövid post mortem idejű, neurológiai betegségben nem szenvedő kontroll alanyokból származó mintával hasonlítjuk össze. Ennek menetét a honlap “Módszerek” fülén mutatjuk be.
A gyógyszerrezisztens epilepszia három fő oka tumor, a hippocampalis sclerosis és a fokális kortikális dysplasia, és leggyakrabban a temporalis lebenyben alakul ki. Csoportunk és annak elődje számos, interneuronokban és azok kapcsolataiban észlelt elváltozást leírt a hippocampalis sclerosis-sal vagy anélkül kialakult temporalis lebeny epilepszia esetén. Aktuálisan fő vizsgálati területünk a fokális kortikális diszpláziához társuló epilepszia. Ennek keretében leírtuk a parvalbumin-tartalmú periszomatikus beidegzés változásait, és intezíven kutatjuk a cannabinoid-rendszer károsodásait, a mikrogliák és a vér-agy gát elemeinek eltéréseit ebben a betegségben.
A skizofrénia egy komplex idegrendszeri fejlődési rendellenesség, amely a világ népességének körülbelül 0,5-1%-át érinti, és a rokkantság 10 leggyakoribb globális okának egyike. A legtöbb mentális rendellenességhez hasonlóan a skizofréniát is genetikai, környezeti és társadalmi kockázati tényezők kombinációja okozza, amelyek a génexpressziós szinteket és molekuláris útvonalakat szabályozó epigenetikai mechanizmusok révén kapcsolódnak egymáshoz. Bár a skizofrénia patofiziológiája még mindig nem teljesen tisztázott, egyre inkább tudatosul, hogy az immunrendszer összetevőinek diszregulációja alapvetően összefügg a betegséggel.
Ebben a projektben a talamusz szerepét vizsgáljuk a motoros tanulásban.
Hozzájárulásaink más kutatócsoportok munkáihoz
Ebben a projektben a bazolaterális amygdala lokális kapcsolatait vizsgáljuk.
Célunk feltárni a szinapszisok funkcionális sokféleségének hátterében álló molekuláris különbségeket, melyek hozzájárulhatnak például a neurotranszmitter felszabadulás sejtspecifikus tulajdonságainak illetve a szinapszisok rövid távú plaszticitásának kialakításához. E kérdéseket in vitro elektrofiziológia, kétfoton képalkotás, fény- és elekrtonmikroszkópiás immun lokalizáció kombinációival vizsgáljuk.
Az aktív kutatások és a klinikai tapasztalatok azt mutatják, hogy a Sars-Cov-2-re adott ellenőrizetlen immunválaszt sok esetben pusztító citokinvihar jellemzi (Chaolin Huang 2020). A morbiditás és a mortalitás részben ennek a gyulladásos válasznak a következménye a szervezetben (Ye Q 2020). A betegség lefolyása ismert, hogy terhes nőknél súlyosabb (Kathryn M Moore 2021), azonban a SARS-CoV-2 hatása a fejlődő magzatra jelenleg nem tisztázott. Esettanulmányok azt mutatják, hogy a vertikális átvitel ritka, azonban több tanulmány is alátámasztja, hogy méhlepényi és magzati fertőzések előfordulhatnak (Chen H 2020), (Dong L 2020), (Patanè L 2020). A közelmúltban a Covid-19 fertőzés számos klinikai manifesztációjáról is beszámoltak az idegrendszerben (Desforges M. 2020), (Bohmwald K. 2018).
Napjainkra ismertté vált, hogy a pajzsmirigyhormon (PMH) hatás az agyban kompartmentalizált; a glia sejtek felelősek a PMH kettes-típusú dejodáz (D2) általi aktivációjáért és a hormon neuronokhoz való eljuttatásáért, míg a neuronok intracelluláris PMH szintjüket hármas-típusú dejodáz (D3) által katalizált inktiválációval szabályozzák.
Kutatásaink célja, olyan módosított baktériumok előállítása, melyek a traszkingdom interferencia révén képesek befolyásolni egyes gyulladásos citokinek vagy más gyulladásos mediátorok szintézisét az emlős gazdaszervezetben. A modell lényege, hogy a módosított baktériumok speciálisan tervezett kis hajtű RNS-t (small hairpin RNA) kódolnak, melyek képesek az RNS interferencia révén a gyulladásos citokin expressziójának csökkentésére.
A hipotalamusz-hipofízis-pajzsmirigy tengely (HHP) negatív pajzsmirigyhormon (PMH) visszacsatolást biztosító beállításai („set-point”) a fejlődés során a teljes élettartamra rögzülnek, azonban az optimális szöveti működéséhez szükséges PMH szintek kor-függően változnak. Ehhez a változó igényhez azonban a HHP tengely visszacsatoláson alapuló szabályozása a fix set-point megváltoztatásával nem tud alkalmazkodni, ami hozzájárulhat a szöveti működés korfüggő zavarainak kialakulásához. Célunk annak vizsgálata, hogy léteznek-e olyan mechanizmusok, melyek a HHP tengely rögzült set-point-ja ellenére hozzájárulhatnak a szövetspecifikus PMH háztartás korfüggő szabályozásához. E kérdést különböző korú Pajzsmirigyhormon Indikátor (THAI) egerekben vizsgáljuk.
A prefrontális kéreg számos magasabb rendű kognitív folyamatban játszik szerepet.
A SARS-CoV2 vírus által okozott fertőzés idegrendszeri következményei és neuroimmunológiai vonatkozásai.
A purinerg diszfunkció részt vesz a mánia és a depresszió kóros folyamatában, de a lényegi összefüggés nem teljesen tisztázott. A purinerg P2X7 receptor (P2X7R) aktivációja központi szerepet játszik a gyulladásban, a mikroglia aktivációjában és az IL-1β felszabadulásában, valamint aktiválja az NLRP3 inflammaszómát. Megvizsgáltuk, hogy a d-amfetamin (AMPH) gyulladásos profilú-e, és a P2X7R-nek van-e hatása az IL-1β-n keresztül ebben a modellben.
Célunk olyan sejt-típus specifikus celluláris és molekuláris útvonalak alaptudományi azonosítása, amik a hipotireózis tiroxin (T4) monoterápiájára rosszul reagáló betegcsoport tüneteinek hátterében állnak. E betegek TSH-ja a terápia hatására normalizálódik, mégis a szöveti hipotireózis kognitív funkciókat, ill. az energiaháztartás szabályozását kedvezőtlenül érintő tüneteitől szenvednek.
A bazális előagyi kolinerg neuronok aktivitásában bekövetkező korfüggő változások in vivo vizsgálata pavlovi kondicionálási feladat során
A 17β-ösztradiol (E2) nemi hormon, mely elsősorban az petefészek érő tüszőiben termelődik. A szérum E2-szintjének ciklikus változása a menstruációs ciklus során hatást gyakorolnak a női reproduktív szervekre. Az E2 fontos szerepet játszik a limbikus és agykérgi funkciók fenntartásában is. A menopauza környékén, amikor az E2-szint lecsökken, megnő a kognitív és hangulati zavarok előfordulása, ami hormonpótló terápiával megelőzhető. A Laboratórium egyik hangsúlyos kutatási területe azon molekuláris mechanizmusok megismerése, amelynek révén az E2 az agykérgi és limbikus struktúrákra hatva megőrzi a jó hangulatot, a tanulási képességet és a memória feldolgozás képességét. Az E2 klasszikus hatásait két ösztrogén receptor izoforma, az ERα és az ERβ közvetíti. Ezek ligand-függő transzkripciós faktorok, amelyek E2 jelenlétében szabályozzák a génexpressziót. A prefrontális agykéreg (PFC) és a hippocampus a szteroid hormonok jelátvitelének ismert célpontjai.
Gyors, három dimenziós képalkotás kétfoton- mikroszkópia segítségével élő, viselkedő állatok neuron hálózatairól
A gonadotropin-releasing hormone hormon (GnRH)-t szintetizáló neuronok a hypothalamus végső kimeneti útvonalát képviselik a reprodukció neuroendokrin szabályozásában. A pulzatilis GnRH-szekréció szabályozza az agyalapi mirigy két gonadotropin, az LH és az FSH hormonjának szintézisét és felszabadulását, amelyek viszont a gonád funkciókat irányítják. A gonadális szteroid hormonok képesek pozitív és negatív visszacsatolási hatást gyakorolni a GnRH-idegsejtek működésére. Az Endokrin Neurobiológiai Laboratórium egyik fő kutatási területe a GnRH idegsejtek alkotta neuronhálózat idegi és hormonális szabályozó mechanizmusok megismerése.
A gyermek szociális környezetében bekövetkező káros hatások - például a bántalmazás vagy elhanyagolás - jelentősen módosíthatják az agy fejlődését, és fokozzák a későbbi pszichés zavarok kialakulásának kockázatát, különösen a szociális viselkedés zavaraival járó pszichiátriai betegségek tekintetében. A korai szociális stressz különböző transzlációs, klinikailag releváns modelljeinek vizsgálatával az a célunk, hogy feltárjuk az érzelmi szabályozásban szerepet játszó agyterületek érési folyamataiban bekövetkező változásokat és azok hosszú távú funkcionális (viselkedési) következményeit, lehetővé téve a háttérben álló idegrendszeri mechanizmusok megértését és új molekuláris célpontok azonosítását.
A legtöbb ember élete során legalább egy alkalommal traumatikus eseményt él át. Míg a traumát átélők többsége hosszú távú következmények nélkül felépül, azok 10-30%-ánál egy összetett, súlyos és tartós mentális tünetegyüttes, a poszttraumás stressz zavar (PTSD) alakul ki, amely alapvetően csökkenti az életminőséget. A PTSD-ben szenvedő pácienseknél alkalmazott terápiás megközelítések a mai napig nem megoldottak megfelelően. A trauma által kiváltott PTSD kialakulására sérülékeny egyének azonosítása és az ezt a populációt szelektíven célzó kezelési stratégiák alkalmazása nagy klinikai kihívást jelent és komoly terápiás potenciált jelent. A trauma által kiváltott hosszú távú káros viselkedési változásokat csoportunk transzlációs laboratóriumi állatmodell alkalmazásával vizsgálja, mely során célunk a sérülékenység viselkedési markereinek és azok neurális korrelátumainak azonosítása.
In vivo kétfoton [Ca2+] képalkotással vizsgáljuk a hippocampális piramissejtek aktivitásának jellegzetességeit az állat virtuális valóságban történő navigációja közben. Ezt követően a vizsgált sejteket in vitro elektrofiziológiai és posthoc anatómiai vizsgálatoknak vetjük alá, melyek során az intrinsic és szinaptikus tulajdonságok illetve a korábban mért in vivo aktivitás közötti korrelációkat kersünk.
Az ASD egy összetett idegrendszeri fejlődési állapot, amelyet környezeti és genetikai tényezők kölcsönhatása okoz. A közelmúltban az anyai vírusfertőzések a terhesség alatt és azok immunológiai következményei, mint az idegrendszeri fejlődési zavarok kockázati tényezői, különös érdeklődésre tartottak számot a kutatásban.
Bár központi szerepet játszik az agyi érzelemszabályozásban, az amygdalával kapcsolatos ismereteink még mindig hiányosak.
Különféle feszültség- és ligandfüggő ioncsatornák elhelyezkedésének és sűrűségének meghatározása hippocampalis piramissejtek meghatározott szubcelluláris kompartmentjeiben kvantitatív fény és elektronmikroszkópos immunokalizáció segítségével. Eredményeink alapján modellek létrehozása, melyekkel funkcionálisan tesztelhető predikciókat tudunk generálni a speciális ioncsatorna eloszlások funkcionális következményeiről. Modelljeink funkcionális előrejelzéseinek tesztelésére in vitro elektrofiziológiai és képalkotó megközelítéseket alkalmazunk.
Kutatási tevékenységünkkel hozzá kívánunk járulni annak megértéséhez, hogy a különböző endokannabinoid jelátviteli útvonalak hogyan szabályozzák a szinaptikus plaszticitás bizonyos formáit.
Spontán neuronhálózat aktívitás mérése in vivo
A különböző stresszorokkal való megküzdés elengedhetetlen feltétele a sikeres túléléshez és boldoguláshoz. Mindebben a kognitív és érzelmi folyamatok integrációja zajlik, amit összetett neurális hálózatok végeznek. Patológiás körülmények között a megküzdés túlzottan passzív-elkerülővé válik, mely meghatározója a szorongásos-depresszív zavaroknak. Állatmodellek segítségével a mögöttes agyi mechanizmusok jobban megérthetők, beleértve az egyéni sebezhetőség mechanizmusait is. Rágcsáló modelleket alkalmazva (transzgén egerek, korai életkori stresszorok, sejttípusok manipulációi) vizsgáljuk, hogy a szorongásos-depressziós jellemzők hátterében milyen molekuláris, sejtszintű, vagy neurális hálózatbeli változások azonosíthatók.
A születés körüli oxigénhiányos állapot hatására kialakuló hipoxiás-iszkémiás enkefalopátia (HIE) következtében évente mintegy egymillió újszülött hal meg a világon, a maradandó idegrendszeri károsodást elszenvedők száma pedig ennél is sokkal nagyobb. Még enyhébb kórlefolyás esetén is a HIE hosszú távon neurodevelopmentális betegségekhez, viselkedési, kognitív és pszichiátriai zavarokhoz vezethet. Kutatásunk célja, hogy a HIE hosszú távú hatásainak hátterében álló agyi betegségmechanizmusok transzlációs preklinikai vizsgálatával új potenciális terápiás célpontokat találjunk, illetve olyan biomarkereket azonosítsunk, melyek és a későbbi pszichés zavarok iránti fokozott kockázatot előre jelezhetik.
Legújabb tanulmányunk a Nature Communications folyóiratban bemutatja az általunk kidolgozott PharmacoSTORM módszert.
Az axonok jelfeldolgozásban játszott szerepéről
Az Európai Keretprogramok (5-7) támogatásával együttműködünk e tudományterület kiemelkedő európai kutatólaboratóriumaival, hogy új neuronális és hormonális mechanizmusokat tárjunk fel, amelyek központilag szabályozzák az anyagcserét. Ezek a vizsgálatok számos, új szabályozó mechanizmus létére derítettek fényt:
A szervezet és a környezet közti határfelületeket számos mikroorganizmus népesíti be, melyek összeségét mikrobiomnak nevezzük. A mikrobiom által termelt anyagok, különleges anyagcseretermékeik döntő módon befolyásolják a gazdaszervezet működését. A szervezetben a legnagyobb és legösszetettebb a bélben élő mikroorganizmus közösség, a bél mikrobiom, melyet hozzávetőleg 1015 db mikroorganizmus alkot és becslések szerint legalább 1500-2000 különböző faj képviselteti magát. A mikrobiom összetételét számos tényező befolyásolja: a születés módjától, a táplálkozáson át az antibiotikum kezelésig. A mikrobiom összetételét befolyásolni lehet élő baktériumok bevitelével (ezek a probiotikumok), speciális baktérium tápanyagok bejuttatásával (ezek a prebiotikumok) és e két dolog együttes alkalmazásával (ezek a szimbiotikumok).
VIP interneuronok aktiválása a kéregben jutalmazás és büntetés által
A környezetszennyezéssel rohamosan nő azon anyagok, az ún. endokrin diszruptorok mennyisége, melyek a hormonháztartás, köztük a pajzsmirigyhormon (PMH) háztartás működését kedvezőtlenül befolyásolják.
Az egészséges viselkedés, és a függőséghez hasonló betegségek megértéséhez elengedhetetlen a jutalmazásért felelős agyterületek felderítése.
2009-ben leírtuk a kéreg alatti neuromoduláció egy új formáját a medián raphe (MR) - hippokampusz kapcsolatban, amely képes szelektíven és gyorsan aktiválni a hippokampális gátló neuronok egy alcsoportját. A moduláció e rendkívül hatékony formájának funkciója még ismeretlen a hippokampusz reprezentációinak alakításában. Kutatási projektünkben azt szeretnénk megismerni, hogy a fontos eseményhez kapcsolódó kódolási minták alakulását és újjászerveződését hogyan befolyásolja a MR által vezérelt gyors gátló moduláció.
Ebben a projektben a talamusz szerepét vizsgáljuk a stressz által kiváltott viselkedésbeli változásokban.
Centrális és szisztémás gyulladásos mechanizmusok és mikroglia szerepe a gyakori idegrendszeri betegségekben.
A HPT tengely elsődlegesen a pajzsmirigyhormonok vérben keringő szintjének stabilitásáért felelős, ami a szövetek biológiai működéséhez, többek között az agy fejlődéséhez, a szív- és érrendszeri, csont- és májműködés fenntartásához, a táplálékfelvétel és az energiafelhasználás szabályozásához elengedhetetlen.
A tatabányai Szent Borbála Kórházzal együttműködve szkizofréniával diagnosztizált páciensek agyi mintáit vizsgáljuk a halált követően, amit idegrendszeri betegséggel nem érintett kontroll alanyokkal hasonlítunk össze. A minták fixálása röviddel a halált követően történik, így azok alkalmasak a finom szerkezeti eltérések kimutatására is.
Ebben a projektben az agykéreg és a talamusz közötti kölcsönhatások sokféleségét vizsgáljuk.
A DG and CA3 agyterületek közötti kapcsolat sejtes elemeiről
Életünk során elkerülhetetlen, hogy számunkra fenyegetést jelentő szituácókkal nézzünk szembe. A hippokampusz fő, serkentő sejtei, a piramissejtek, az állatok környezetében található helyszínekre és a meglepő, kiemelkedő fontosságú ingerekre vannak hangolva. Ezáltal alakul ki az úgynevezett kognitív térkép a hippokampuszban, ami kulcsfontosságú a viselkedés irányításában. Laboratóriumunkban azt vizsgáljuk, hogy létezik-e a fenyegető ingerekre specifikus kódolási mechanizmus a hippokampuszban.
Egy széleskörű európai felmérés alapján az összes mentális betegség közül a szorongásos zavarok előfordulása magasan a leggyakoribb, mintegy 34%-ra tehető. Magas előfordulási gyakorisága, illetve súlyos egyéni és társadalmi hatásai ellenére a betegségcsoport hátterében álló neurobiológiai mechanizmusok máig nem teljesen ismertek. Ennek következtében a farmakoterápiás kezelés jelenleg nem kielégítő hatékonyságú, azonban az állatkísérletes kutatások során ígéretesnek bizonyuló új gyógyszercélpontok jelentős százaléka hatástalannak bizonyul a humán klinikai tesztelési fázisok során. Hipotézisünk szerint ennek egy lehetséges magyarázata, hogy a preklinikai szorongástesztek csak az időben fluktuáló és a környezeti hatások által erősen befolyásolt állapotszorongást képesek mérni, így nem alkalmasak a szorongásos betegségek magtünetét képező magas vonásszorongás modellezésére, így hatékonyabb farmakoterápiás célpontok felfedezésének elősegítésére.
Az egyik legfontosabb endokannabinoid molekula az anandamid. Ebben a kutatási projektben az anandamid nem-kanonikus szintézis enzimeinek, az Abhd4-nek és a Gde1-nek a jellemzésére törekszünk és meghatározzuk az agyban betöltött sokrétű élettani funkcióikat.
Vizuáls érzet helyreállítás 3D fotostimulációval
A mikroglia-neuron és mikroglia-vaszkuláris interakciók molekuláris anatómiájának, funkciójának és mediátorainak vizsgálata.