A budapesti Természettudományi Kutatóközpont (TTK) munkatársai azonosítottak egy olyan idegsejttípust, ami meghatározza félelem és félelmi emléknyom kialakulását. Kísérleti állatokban ezen sejtekből kiinduló agyi pályák célzott kikapcsolása képes volt megakadályozni a negatív memórianyomok kialakulását. Ezek a kísérletek hosszabb távon olyan mentális betegségek pontosabb megértéséhez és terápiájához segíthetnek hozzá, mint például a szorongás vagy a depresszió. Eredményeik az idegtudomány legrangosabb folyóiratában, a Nature Neuroscience-ben jelentek meg.
A modern társadalmak egyik legnagyobb egészségügyi problémáját a különböző mentális betegségek jelentik, például a ma már szinte népbetegségnek számító depresszió vagy a szorongás. Ezért számos nagy volumenű kutatás fókuszál ezen betegségek mögött meghúzódó agyi folyamatok feltárására. Az TTK Hálózat és Viselkedés Neurobiológia kutatócsoportja is ilyen kutatásokkal foglalkozik, modellállatként speciális (genetikailag módosított) egereket használva.
Mátyás Ferenc kutatócsoportjában Barsy Boglárka és Kocsis Kinga vezetésével egy ősi agyterület (a talamusz) speciális sejtcsoportját azonosították, amelyek kiemelt szerepet játszanak a félelmi-tanulás szabályozásában. Korábban széleskörűen elfogadott nézet szerint egy másik ősi agyterület, az amigdala felelős a félelmi tanulás szabályozásáért. Ebben a modellben a talamusz csak továbbítja a különböző ingereket (hang, fájdalom) az amigdalába, ahol végső soron megtörténik ezek összekapcsolása, asszociációja (tanulás). Azonban a mostani kísérletek szerint a tanulás már a jelen tanulmányban azonosított talamikus idegsejtek szintjén végbemegy, röviddel (néhány ezredmásodperccel) a környezeti ingerek megjelenése után és az amigdalába a már feldolgozott információ jut el.
A kísérletsorozat első része ezen sejtek specifikus azonosítása volt anatómiai és molekuláris biológiai módszerekkel. Kiderült, hogy ezek a sejtek (ellentétben a környezetükben lévő többi sejttel) nagyon szoros kapcsolatban állnak az amigdalával, és képesek annak aktivitásának a befolyásolására is. Miután sikerült meghatározni ezeknek a sejteknek genetikai profilját, lehetőség nyílt az idegsejtek rendkívül pontos manipulálására különböző molekuláris biológiai, genetikai és technikai eszközök kombinálásával.
Az egyik ilyen módszer az ún. optogenetika volt. Ez egy viszonylag új, de ma már nagyon széleskörűen elterjedt idegtudományos módszer melynek lényege, hogy a vizsgálni kívánt idegsejtekbe olyan fehérjéket juttatnak be, amelyek fényre érzékenyek. Ezeknek a fehérjéknek a segítségével pedig megfelelő hullámhosszúságú fény használatával lehetséges a sejtek és az azokból kiinduló agypályák aktiválása, illetve gátlása, időben nagyon nagy (akár ezredmásodperces) pontossággal, élő állatokban is.
A kutatások második részét ilyen optogenetikai kísérletek alkották. A vizsgálatok során a kísérleti állatok egyszerre hallanak egy semleges hangot és kapnak egy enyhe fájdalmi ingert (tanulási szakasz). E két inger társítása révén a kísérleti kontrol állatok későbbiekben a fájdalmi inger hiányában is elkerülő (félelmi) viselkedést mutatnak, ha meghallják ugyanazt a semleges hangot (előhívási szakasz). (Tulajdonképpen ez a félelmi tanulás, mely a Pavlovi kondicionálás mintájára fejlesztették ki.) Azonban, ha optogenetikai módszerekkel gátolták a fent említett idegsejtekből az amigdalába tartó agyi pályát (thalamo-amigdaláris pálya) a tanulás alatt, akkor a kísérleti állatok nem mutattak elkerülő magatartást, sem a kondicionálás, sem pedig az előhívás során, vagyis egyáltalán nem alakult ki bennük félelem. Ez a jelenség azzal magyarázható, hogy ennek a pályának a gátlása megakadályozta a negatív emléknyomok létrejöttét, amely alapja a félelmi válaszreakció kialakulásának.
A kutatások eredményei hosszú távon akár terápiás módszerek kifejlesztéséhez is hozzájárulhatnak azáltal, hogy egy eddig azonosítatlan idegsejtcsoportot helyezett a félelem kialakulásáért felelős agyi hálózatba. Ezen felül nagyban pontosítják a már említett betegségek patológiájáról alkotott képünket is.
A Nature Neuroscience-ben most megjelent cikk vezető szerzője Mátyás Ferenc 2015-ben alakította meg saját kutatócsoportját a Nemzeti Agykutatási Program (NAP) támogatásával. A tanulmány kísérletes része a Természettudományi Kutatóközpontban zajlott két munkatársának, Barsy Boglárka és Kocsis Kinga jelentős hozzájárulásával, hazai és nemzetközi kollaborációs segítséggel.
