Mi a talamikus működés lényege, miért fontos a megértése, és milyen idegrendszeri kórképek új módszereken alapuló gyógyításához járulhatnak hozzá az ezzel kapcsolatos eredmények? Erről is beszélt akadémiai székfoglalóján Acsády László neurobiológus, az MTA levelező tagja.

A sokféleség minden biológiai szerveződési szinten megfigyelhető jelenség az anyagcsere-folyamatoktól az ökoszisztémákig. A sokféleség minden bizonnyal nagyban fokozza az élő szervezetek alkalmazkodóképességét a gyorsan változó környezeti feltételek között.

Az idegrendszer sokfélesége legkönnyebben az idegsejtek sokféleségében érhető tetten. Az idegsejtek a teljes emberi szervezet mindössze 0,3%-át alkotják, mégis e 0,3% sokkal többféle sejttípusból áll, mint a maradék 99.7%. Akár egy idegrendszeri területen belül is, anatómiailag és működés tekintetében is több tucat eltérő sejttípus fordulhat elő. E sejtek egymás között rendkívül sokféle kapcsolatot alkotnak, és ez a sokféleség az alapja a komplex idegi működéseknek. A címben szereplő talamusz azonban kivételt képez. Jelenlegi ismereteink szerint a talamuszt egyféle idegsejt alkotja, amelyek egymással nem lépnek kapcsolatba.

A talamusz a gerinces idegrendszer „találmánya”. A legmagasabb idegrendszeri funkciókért felelős agykéreggel együtt fejlődött ki. A szerveződés során úgy alakult, hogy a legtöbb, a környezetre és az élőlény belső állapotára vonatkozó információ a talamuszon keresztül jut el az agykéregbe. Az agykéreg a talamusz nélkül el van vágva a külvilágtól. Emellett a bemeneti működés mellett az agykéreg normális működéséhez szükség van a talamusszal zajló folyamatos párbeszédre, illetve a talamuszon keresztül történik visszajelzés az agykéreg kéreg alatti területekre gyakorolt hatásáról. Hogyan lehetséges e komplex szerep végrehajtása egyféle idegsejttel?

Az Acsády László vezetésével a Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetben (MTA Kiválósági Intézet) működő Thalamus Kutatócsoport eredményei alapján kijelenthető, hogy a talamusz sokfélesége a bemenetek sokféleségében rejlik. E sokféleség legalább három dimenzióban valósul meg. Először: az agykéreghez képest a talamusz rendkívül sokféle agyterületről kap bemenetet. Másodszor: e sokféle bemenet morfológiailag és funkcionálisan sokféle serkentő és gátló idegvégződést alkot. Harmadszor: a különböző eredetű és típusú idegvégződések sokféleképpen kombinálódhatnak a talamusz területén. Ezzel az elrendezéssel a talamuszban az idegrendszerben egyedülálló módon egy mozaikos elrendezés valósul meg, amelyben az egymás mellett lévő talamikus területekre (vagy akár sejtekre is) más-más kapcsolódási elv jellemző. A legtöbb idegrendszeri területen ugyanis ún. moduláris elrendezést találunk, ahol egy adott kapcsolódási struktúra (bármennyire bonyolult is) ismétlődik az agyrégión belül.

Ezek alapján megállapítható, hogy a talamusz az idegrendszer szinte minden komplex működését érintő funkcióját úgy valósítja meg, hogy még mielőtt az agykéreg felé továbbítaná, az adott funkciónak megfelelően súlyozza és kombinálja az idegrendszer különböző területeiről érkező információkat. Az egyféle idegsejt pedig lehetővé teszi a rendszer belső állapottól függő egységes szabályozását, ami ezen állapotnak (pl. alvás, ébrenlét, figyelem, szorongás, öröm stb.) megfelelően szabályozza a talamikus integrációt és információtovábbítást.

Komplex funkciói ellenére a talamusz nagyon kevéssé ismert terület. A legújabb eredmények például arra utalnak, hogy a talamusz területén is előfordulhatnak különböző sejttípusok. Az Acsády László és kutatótársai által leírt egyedi bemeneti és kimeneti tulajdonságokkal jellemezhető sejttípus egyik fő funkciója az agytörzsi és hipotalamikus ébresztő szignálok továbbítása a teljes előagy területére.

A kutatók azt remélik, hogy a talamikus működés megértése új dimenzióba helyezi az agykérgi működés megértését, és ezzel együtt megnyitja a lehetőséget a talamokortikális rendszert érintő, a modern társadalom működését rendkívül súlyosan befolyásoló idegrendszeri kórképek (pl. alvászavar, skizofrénia, Parkinson-kór, autizmus, krónikus fájdalom, tudatzavar) új módszereken alapuló gyógyítására.

A címlapkép forrása: mta.hu/Szigeti Tamás