Különleges idegsejt oldhatja meg az emberi agy nagy rejtélyét

2018.08.27. 17:01

Az emberi aggyal kapcsolatos egyik legizgalmasabb kérdés egyben az agykutatók számára a legnehezebb is: mi teszi annyira egyedülállóvá legfontosabb szervünket az élővilágban? Ennek a megválaszolásához jutott közelebb egy amerikai és magyar kutatók együttműködésével született új publikáció, amely az egyik legrangosabb tudományos lapcsalád oszlopos tagjában, a Nature Neuroscience című szakfolyóiratban látott napvilágot.

A tudomány még mindig nincs teljesen tisztában azzal, hogy mi teszi annyira különlegessé az emberi agyat – kezdi Edl Lein, az Allen Agytudományi Intézet munkatársa – „ha a sejtek és az agyi hálózat szintjén vizsgáljuk a kérdést, az már jó kiindulópont, és ehhez ráadásul új eszközök is a rendelkezésünkre állnak.”

Lein és kollégái a Szegedi Tudományegyetem biológusával, Tamás Gáborral együttműködve találtak egy olyan új típusú idegsejtet, amit eddig sem az egerekben, sem más laboratóriumi kísérletekben használt állatokban nem figyeltek meg.

Forrás: Science Photo Library/KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Kateryna Kon/Science Photo Libra

Még nem értik, mit csinál, de valószínűleg csak bennünk van jelen

Tamás és a Szegedi Tudományegyetem egyik doktorandusza, Boldog Eszter „csipkebogyó neuronoknak" keresztelte el az új sejteket – a kutatók elmondása alapján a névadást az inspirálta, hogy az egyes agysejtek axonjai (az idegsejtek sajátos szerkezetű leghosszabb nyúlványai) sűrű kötegekben rendeződnek a sejt központi része köré, így az leginkább a vadrózsa áltermésére emlékeztet.

A csipkebogyó neuron digitális rekonstrukciójaForrás: Tamas Lab, University of Szeged

Az újonnan talált sejtek az idegsejtek egy speciális osztályába, az úgynevezett gátló neuronok közé tartoznak, amelyek feladatukat tekintve más agysejtek működését korlátozzák.

A most közölt tanulmány természetesen nem állítja biztosra, hogy az újonnan talált agysejtek kizárólag az emberre jellemzőek, de mivel hasonló neuronok nincsenek jelen a rágcsálók agyában, és emellett a specializálódott idegsejtek szűk csoportjába tartoznak, nagyon valószínűvé teszi, hogy csupán nálunk vagy a főemlősöknél is meglévő sejttípusról beszélhetünk.

„A kutatók egyelőre nem igazán értik, hogy ezek a különleges sejtek mit is csinálnak az emberi agyban, az viszont, hogy az egerek agyában nincsenek jelen, nagyon jól mutatja, miért rendkívül nehéz lemodellezni a különféle emberi agybetegségeket laboratóriumi állatok esetében” – magyarázta Tamás.

A kutatócsoport munkájának egyik következő állomása az lesz, hogy megvizsgálják bizonyos neuropszichiátriai betegségekkel diagnosztizált halottak agyszöveteit, hátha a csipkebogyó neuronok esetleges elváltozásai választ adhatnak egyes agybetegségek kialakulásának okára.

Emberi idegsejt illusztrációjaForrás: Science Photo Library/PIXOLOGICSTUDIO/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Pixologicstudio/Science Photo Li

Két eltérő megközelítés is ugyanahhoz a felfedezéshez vezetett

Az amerikai kutatók két olyan ötvenes éveiben meghalt páciens agyszöveteit használták fel a vizsgálatok során, akik önként ajánlották fel a testüket a tudomány számára. A mintákat az agykéregből, vagyis az agy lebenyeinek külső rétegéből, annak is a legfelsőbb szekciójából nyerték. Ez a régió felel az olyan magasabb rendű funkciókért, mint például a tudat vagy számos olyan képesség, amely csak fajunkra jellemző. Az említett agyterület testméretünkhöz viszonyítva jóval nagyobb, mint más állatoknál.

Ez az agy legkomplexebb része, általánosságba véve a természet legbonyolultabb struktúrájának tekintjük – mondta Lein.

A Szegedi Tudományegyetem laboratóriumában Tamás és kollégái az idegtudomány klasszikus megközelítését alkalmazva a sejtek alakját és elektromos tulajdonságait vizsgálják. Ezzel párhuzamosan az Allen Agytudományi Intézetben azt a génkészletet keresik, aminek tagjai a különböző humán agysejteket differenciálják, és alapvetően megkülönböztethetővé teszik például az egerek agysejtjeitől.

Néhány évvel ezelőtt Tamás az Egyesült Államokba utazott, hogy az ott dolgozó szakmabelieknek bemutassa a specializált emberi agysejtekkel kapcsolatos eredményeit. A vizit során derült csak ki, hogy mind a magyar kutatók, mind Lein csoportja ugyanazt a sejttípust találták meg, csupán a felfedezéshez vezető technikák tértek el drasztikusabban egymástól. A két kutatócsoport végül úgy döntött, kooperál egymással.

Az amerikai kutatók azt találták, hogy a csipkebogyó sejtek olyan különleges géncsoportot aktivizálnak, amelyet még nem láttak az egéragy tanulmányozása során. A szegedi tudósok pedig megfigyelték, hogy a speciális neuronok szinaptikus kapcsolatokat létesítenek az agykéreg másik részén található idegsejtekkel, az úgynevezett piramissejtekkel.

Piramissejtek illusztrációjaForrás: Science Photo Library/JUAN GAERTNER/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Juan Gaertner/Science Photo Libr

Ez az első olyan tanulmány, amely az agykéreg kutatásának két, gyökeresen különböző módszerét kombinálja a sejttípusok vizsgálatához – mondta Rebecca Hodge, az Allen Agytudományi Intézet vezető kutatója, a publikáció egyik szerzője – „önmagába véve is hatékony a két technika, de külön-külön nem adnak teljes képet arról, mit is csinálhatnak a sejtek. Együtt alkalmazva őket viszont olyan információkat közölhetnek egy sejtről, amik összességében elárulhatják, miként működik az az agyban.”

Nem egy hétköznapi autóban ülünk

Ami különösen egyedi a csipkebogyó neuronban, hogy a sejtpartnerének egy specifikus részéhez kapcsolódik, ez pedig arra utal, hogy együtt nagyon specializált módon koordinálják az információáramlást.

„Ha a gépjárművekben található fékként gondolunk a gátló idegsejtekre, a csipkebogyó neuronok lehetővé teszik, hogy az autónk bizonyos megállóknál lassítson" – szemléltette a sejtek működését Tamás – „példának okáért ezek (a csipkebogyó neuronok- a szerk.) olyan fékek, amik csak az élelmiszerbolt előtt lépnek működésbe, ilyennel pedig nem minden kocsi (vagy állati agy) rendelkezik." Vagyis a rágcsálók olyan „autóban ülnek”, ami nem tud a bolt előtt leparkolni.

Hogyan tovább?

A kutatás egyik következő lépcsőfoka az lesz, hogy megnézik, vannak-e az agy más részein is csipkebogyó neuronok, emellett azt is vizsgálni fogják, milyen szerepet játszanak a különféle agyi rendellenességek megjelenésében. Habár nem tudni, csak és kizárólag az emberekben fordul-e elő, annyi bizonyos, hogy a továbbiakban nem tekinthetjük az egereket tökéletes modellállatoknak az agyi betegségek – különösképp a neurológiai zavarok - kutatása során.

Agyunk nem egy szokatlanul nagyra nőtt egéragy – figyelmeztetett Trygve Bakken, a publikáció elkészítésében résztvevő egyik kutató – „az elmúlt években ezt már sokan megjegyezték, de a mostani tanulmány számos szemszögből is körüljárta az állítást."

Forrás: Science Photo Library/JOHAN SWANEPOEL / SCIENCE PHOTO LIBRARY/Johan Swanepoel / Science Photo

„Több szervünk funkcionálása is modellezhető állatok segítségével. Azonban ami leginkább megkülönböztet minket az állatvilágtól, az agyunk teljesítménye. E tulajdonság tesz minket emberré. Összességébe véve az ember működését nagyon nehéz leutánozni egy állati rendszerben – foglalta össze a kutatás főbb megállapításait Tamás Gábor.