Egyedülálló agytérkép készült az idegsejtek kapcsolatairól

2008.09.23. 9:40

Egy nemzetközi kutatócsoport tagjai megalkották az agykéreg idegsejtjeinek kapcsolatait ábrázoló térképet. Az egyedülálló térkép segítségével feltárult egy ezidáig ismeretlen, különlegesen szövevényes sejtkapcsolatokkal behálózott agykérgi terület, amelynek fontos szerepe lehet a két agyfélteke feladatainak összehangolásában. A tudósok új, sejtkapcsolatokat modellező módszeréből a jövőben külön tudományterület fejlődhet, amely segíthet megérteni az emberi idegrendszer rendkívül összetett működését.

Svájci és amerikai kutatók Patric Hagmann, a Lausanne Egyetem neurológus professzorának vezetésével a jelenleg az agy tanulmányozására használt diagnosztikai képalkotó módszereket ötvözve modellezték a tudatos tevékenységért felelős agykéreg idegsejtjeinek kapcsolatait. Az így született különleges térképen olyan agykérgi területet fedeztek fel, ahol a sejtkapcsolatok sokkal sűrűbben jelennek meg, mint a környező részeken. A kutatók úgy vélik, a sejtkapcsolatok sűrűsége az agykéreg működésében betöltött központi szerepet tükrözi.

Az agykéreg kapcsolódási térképe

Az idegsejtek aktivitását legjobban MRI készülékkel követhetik nyomon a szakemberek (az MRI-ről részletesen lásd korábbi írásunkat). Ám az MRI önmagában a működést, vagy épp annak hiányát nem magyarázza. A kutatók ezért olyan eljárást fejlesztettek ki, amivel mind orvosi, mind tudományos szempontból több információ nyerhető az agy működésének hátteréről.

Hagmann professzor és munkatársai kiindulásként öt önkéntes bevonásával kétfajta MRI-t készítettek. Az egyikkel (nagy felbontású T1-súlyozott MRI) leképezhető az agy háromdimenziós felszíne, illetve idegsejtjeinek aktivitása, a másikkal (diffúziós spektrum MRI) színkódok formájában jellemezhető az adott területen futó idegrostok iránya (lásd: ábra, 1. pont: a kék szín az agy alsó része felé, a vörös a jobb- és baloldal irányába, a zöld pedig az előre-, illetve hátrafelé irányuló rostokat jelenti.).

Forrás: http://biology.plosjournals.org/perlserv/?request=get-document&doi=10.1371%2Fjournal.pbio.0060159&ct=1

Az így kapott felvételeken elkülönítették a fehér, illetve a szürkeállományt (a szürkeállomány tartalmazza az idegsejtek úgynevezett sejttesteit, míg az idegsejtek nyúlványai, amelyek az idegeket alkotják, a fehérállományt hozzák létre), majd tisztán anatómiai jellemvonások alapján azonosítottak 66 agykérgi régiót. Ezeket a régiókat aztán tovább osztották egyénenként jellemző, az agyműködés szempontjából kitüntetett, összesen 998 apró területre (lásd: ábra 3-4. pontjai).

A fehérállományon belül a szakemberek meghatározták a rostrendszerek lefutását (traktográfia), majd mindezek alapján kiszámították a kapcsolódási pontokat a 998 apró agyterület között. Eredményül egy olyan hálózatot kaptak, amely feltárja az agykéreg sejtjeinek kapcsolatrendszerét (lásd: ábra 5. pont).

A különleges térkép fontos működésbeli egységet azonosított az agykéregben

A térképen megjelent egy különösen gazdagon kapcsolt régió, amely az agy középvonalában, az agykéreg hátulsó részén közrefogja mindkét féltekét. A kutatók azt is megfigyelték, hogy ez az agyterület pihenés közben mutatja a legnagyobb aktivitást, ami arra utal, hogy az információáramlás koordinálásában központi szerepet tölt be.

A kutatók méréseik alapján megbizonyosodtak arról is, hogy minél összetettebb szerkezetet mutatnak a sejtkapcsolatok, annál nagyobb mértékű sejtaktivitás, működés figyelhető meg az adott területen. A szakemberek szerint úgy is fogalmazhatunk, hogy ha sikerül feltérképezni egy adott régióban az idegsejtek kapcsolatainak szerkezetét, azzal megjósolható a működés minősége is.

A működés hozzárendelése az idegpályákhoz lehetőséget nyújt az idegrendszeri eredetű elváltozások - mint amilyen Alzheimer-kór vagy az autizmus - tanulmányozására is. Ehhez a jövőben még pontosabb, nagyobb felbontású térképeket készítését tervezik a szakemberek különböző korú egészséges és idegrendszeri eredetű betegségben szenvedő önkéntesek vizsgálatával.

A térképek összehasonlításával várhatóan magyarázni lehet majd az adott betegség kialakulásának okait, megfigyelhetőek lesznek a betegség előrehaladtával végbemenő idegrendszeri változások, s talán hatékonyabb kezelések is lehetővé válnak. Számítógép segítségével tetszőlegesen módosítható például a feltárt idegsejtkapcsolatok szerkezete, azon keresztül pedig modellezhetőek az előidézett működésbeli változások.

A kutatók szerint mindezek segítségével a jelenlegi ismeretekhez képest rengeteg új információ nyerhető majd a jövőben az agyműködésről. Hagmann professzor szerint felfedezésük egy új tudományágat indíthat útjára, az úgynevezett konnektomikát, amely az agy sejtjeinek kapcsolatait kutatja, értelmezi majd.

Eredeti cikk: Hagmann et al. Mapping the Structural Core of Human Cerebral Cortex. PLoS Biology, 2008; 6 (7): e159 DOI: 10.1371/journal.pbio.0060159

KAPCSOLÓDÓ CIKKEK