Virtuális utazás az agykéregben - videó

Egy új képalkotó módszer segítségével a korábbinál jóval nagyobb részletességgel sikerült feltérképezni és számba venni az agyban található idegsejtek közti kapcsolatok sokaságát. Az eljárással lenyűgöző felvételeket készítettek a módszert feltaláló amerikai kutatók.

Egy egészséges emberi agy mintegy 200 milliárd idegsejtet, azaz neuront tartalmaz, melyek több száz trillió (milliárdszor milliárd), szinapszisoknak nevezett kapcsolatot alkotnak egymással. Ezeken a szinapszisokon át haladnak az elektromos impulzusok egyik neurontól a másikig, és vagy növelik, vagy csökkentik annak valószínűségét, hogy a következő idegsejt is kisüsse saját impulzusát. "Csak az emberi agykéregben több mint 125 trillió szinapszis zsúfolódik össze" - mondja Stephen Smith, az új eljárás kidolgozásának vezetője, a Stanford Egyetem orvostudományi fakultásának professzora. Ez a szám 1500 Tejút méretű galaxisban lévő csillagok számának felel meg.

Mostanáig őrült ötletnek tűnt az agykéreg összetett áramköreinek feltérképezése. Az agyban lévő szinapszisok olyan közel helyezkednek el egymáshoz, hogy még a legjobb hagyományos fénymikroszkóppal sem lehetett megbízhatóan elkülöníteni őket. Az array (elrendezési) tomográfiának nevezett új eljárással azonban a kutatók képesek megszámolni, sőt típusuk szerint csoportokba rendezni a szinapszisokat.

A Smith és munkatársa, Kristina Micheva által kidolgozott módszer során 70 nanométer vékonyságú szeleteket vágnak egy agyszövetdarabból - jelen esetben egy egér agykérgéből. Ez olyan hihetetlen vékony metszet, amelyet 700 hidrogénatom elméletileg egymás mellé helyezett sora adna. A metszeteket ezután antitestekkel festik meg, amelyek 17 különféle szinapszishoz kötődő fehérjéhez kapcsolódnak. A kötődés után az antitestek úgy módosulnak, hogy fény hatására eltérő színekben ragyognak.

Virtuális utazás az egér agykérgében. Az array tomográfiával készült képek sorát mozgófilmmé alakították. A neuronok zöld színűek, a különféle színű pontok pedig a szinapszisok (Stephen Smith engedélyével)

A szinapszisokhoz kapcsolódó, színesen ragyogó antitestekről több lépésben nagyszámú, rendkívül nagy felbontású fényképet készítenek, amelyet egy újonnan fejlesztett számítógépes program értékel, és állít össze virtuális háromdimenziós képpé, amelyet a kutatók elforgathatnak, s "belehatolva" szinte utazhatnak az agy belsejében.

Ily módon szemlélve az agy átfogó összetettsége szinte hihetetlen, mondja Smith. "Egy szinapszis önmagában inkább egy mikroprocesszorhoz hasonló - memóriatároló és információfeldolgozó elemekkel - és nem egy szimpla be/ki kapcsolóhoz. Egy szinapszis valójában akár 1000 molekuláris méretű kapcsoló sorát tartalmazhatja. Egyetlen emberi agyban több kapcsoló van, mint amennyi számítógépes, routeres és internetes kapcsolat létezik a Földön" - mondja a kutató.