· Kutatásunk egyik iránya a neuronok szubcelluláris információfogadó- és feldolgozó elemeinek, a dendritnyúlványok és dendrittüskék működésének megismerése. Az emlős idegsejtek nagy része sok ezer szinaptikus bemenetet (inputot) kap, melyek a kiterjedt dendrifán helyezkednek el, jelentős részük pedig specializált nyúlványokra, dendrittüskékre érkeznek. A dendritek passzív és aktív elektromos tulajdonságai jelentősen befolyásolják a szinaptikus inputok feszültségválaszainak összegzését. A dendritműködés molekuláris elemeinek megismerése ezért elengedhetetlen a kognitív funkciókkal és viselkedéssel kapcsolatos hálózati komputációk megértéséhez.

A dendritek és dendrittüskék nemlineáris tulajdonságai részben a membránjukban kifejeződő feszültségfüggő ioncsatornáknak köszönhetők. Ezek az ioncsatornák bizonyos korrelált inputmintázatok beérkezése esetén aktiválódhatnak, és megváltoztathatják a dendrit – és ezáltal esetleg a sejttest – feszültségválaszát. Ez lehetővé teszi a sejt számára, hogy bizonyos tér- és időbeli inputkombinációkat specifikusan felismerjen, feldolgozzon, illetve válaszoljon ezekre. A sejt ioncsatornák aktivitásfüggő szabályozása pedig az egész rendszert dinamikusan változtathatóvá teszi.

Kísérleteinkben rágcsáló agyszeletben, in vitro multifoton képalkotó és input stimuláló módszerek valamint elektrofiziológiai mérések kombinálásával igyekszünk pontosabban megérteni a hippokampusz különböző principális sejtjeinek általános és specifikus dendritikus jelfeldolgozó mechanizmusait és az általuk kiváltott hatásokat.

 

·  Kutatásunk másik irányában az idegsejtek működését éber, tanulási feladatokat végző egerekben figyeljük meg in vivo multifoton imaging technikával. Régóta ismert, hogy térbeli navigáció során a hippokampális piramissejtek egy része a tér meghatározott pontjain mutat nagy aktivitást (“helykódoló” sejtekként viselkednek), és ezen sejtek aktivitásának összessége egyfajta belső térképet alkot a környezetről. Még keveset tudunk azonban arról, hogy milyen rövid-és hosszútávú sejtszintű mechanizmusok segítik elő a térbeli tanulás során a sejt kódolási tulajdonságainak kialakulását a hippokampusz különböző területein, továbbá hogy a neuronok által alkotott hálózat aktivitási dinamikája hogyan képezi le a a környezet térbeli és egyéb olyan tulajdonságait, amelyek egy feladat megoldásában fontosak lehetnek. 

Kísérleteinkben a fejrögzített állatok virtuális valóság környezetekben hajtanak végre olyan tájékozódási feladatokat, amelyekben meg kell tanulniuk, hol és milyen szabályok szerint juthatnak jutalomhoz. A tanulás különböző fázisaiban a neuronok aktivitását genetikailag kifejezett Ca²⁺ szenzorok segítségével monitorozzuk, amelyek az expresszió módjától függően lehetővé teszik akár nagyszámú sejtpopuláció, akár pedig szubcelluláris elemek (dendritek, axonok) aktivitásának mérését. 

 

Célunk, hogy a különböző szinteken megfigyelhető jelenségeket egy koherens képbe foglaljuk, az egyedi idegsejtek és szubcelluláris alkotóelemeik működésétől az általuk alkotott hálózat információkódolási dinamikájáig. 

 

Kutatásunkat jelenleg a következő pályázatok támogatják:

 

ERC Consolidator Grant

NAP3.0 program