Előző cikkünkben Hájos Norberttel, a Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet tudományos tanácsadójával, a Lendület Hálózat-Idegélettan Kutatócsoport vezetőjével beszélgettünk a csoport félelmi memórianyomok rögzülését és előhívását illető vizsgálatairól, amelyet a Nemzeti Agykutatási Program 2 támogatásával végeznek. Most folytatjuk a beszélgetést, amelyet otthagytunk abba, hogy a félelmi szignál beérkezésekor az egész agykéregnek új üzemmódba kell kapcsolódnia.

A cikk első részét itt olvashatják.

 

Ezt az „átkapcsoló-rendszert” kívánja a kutatócsoport felderíteni. Ennek érdekében építettek egy olyan új mérőállomást, amelynek segítségével kétfoton mikroszkóp alatt tudnak célzottan egyedi idegsejtekről ingerületet elvezetni, majd a kísérlet végén jelölőanyagot bejuttani a mért sejtbe, ami lehetővé teszi az idegsejt későbbi azonosítását. Ezzel a módszerrel azt vizsgálták, hogy a különböző idegsejtek milyen aktivitást mutatnak, amikor az állatot fájdalmi inger éri. A fájdalmi jel az egyik leghatékonyabb instrukciós szignál egy memórianyom kialakításhoz. A társításos tanulási modellek legelfogadottabb formája a Pavlov-féle kondicionálás: ezt kísérletesen egy kondicionálódobozban valósítják meg, amelynek talapzata egy rács. Az állat először egy semmleges hangot hall, majd rögtön utána enyhe áramütést kap a rácson keresztül. Az áramütés kellemetlen az állatnak, de maradandó károsodást nem okoz.

Miután többször társították az adott hangot a fájdalomingerrel, az állat már más kontextusban is olyan reakciót fog mutatni, amint meghallja a hangot, mintha az elektromos sokkot várná. Ez a viselkedési válasz annak a bizonyítéka, hogy kialakult a félelmi memórianyom az agyban. A kutatók felfedezték, hogy abban a pillanatban, amikor az állat enyhe áramütést kapja a lábára, az agykérgében átkapcsolódik az idegi működés. A kísérleteket először altatott állatokon végezték, mert altatásban ugyanúgy megtörténik az idegrendszer átkapcsolása, mint éber állatban. Ez egyáltalán nem meglepő, ha belegondolunk abba, hogy ha álmunkban ér minket valamilyen veszélyes inger, akkor azonnal felébredünk. Vagyis e rendszer ébresztőként is funkcionál, ha arra van szükség.

Mégis jelentős technikai továbblépés volt, amikor már éber állatból is képesek voltak ilyen sejtszintű elvezetést megvalósítani, de nemcsak 10-15 percig, ahogy azt a világ néhány laborjaiban már korábban megvalósították, hanem egy teljes órán keresztül.

„Ez azért áttörés az idegtudományban, mert ennek a módszernek a segítségével immár hosszabb kísérleteket is meg tudunk tervezni, és 60-70 percig is képesek vagyunk egyetlen idegsejt elektromos aktivitását nyomon követni az állat viselkedése közben – mondja Hájos Norbert. – Ezáltal például megvizsgálhatjuk, hogy tanulás alatt mi történik az agyban. Korábban nem volt rá mód, hogy éber állatban olyan idegsejtből mérjünk elektromos aktivitást, amit mi magunk választunk ki, azaz a célzott mérés nem volt megoldott. Ezekből a kísérletekből megtudtuk, hogy az elektromos sokk által okozott idegi működés átkapcsolása mögött nagyon sztereotíp szekvencia áll: kötött az idegsejttípusok aktiválódásának a sorrendje.”

A kutatócsoport két olyan idegsejttípust is talált, amelyek minden állatban leghamarabb aktiválódnak, amint érzékeli a negatív ingert. Ezek gátlósejtek, viszont van egy jelentős különbség közöttük. Az egyik gátlósejttípus csak más gátlósejteket idegez be, míg a másik gátlósejttípus döntően a serkentő idegsejtek dentritfáját (az ingerületek fogadására szolgáló rövid nyúlványokat) célozza meg. Vagyis az elektromos sokk hatására két párhuzamos rendszer kapcsol be azonnal. Ennek eredményeként a gátlósejteket gátló idegsejtek aktivitása miatt a serkentősejtek lehetőséget kapnak megszólalni az időleges gátlástalanodással. A másik gátlósejt viszont e serkentősejteket gátolja 50-100 milliszekundumon keresztül, ezáltal előkészíti a sejtet arra, hogy releváns információ beérkezése esetén a serkentősejt mindenképpen kisüljön, azaz részt vegyen az újonnan létrejövő idegi aktivitásban.

Vagyis végeredményben mindkét sejttípus előkészíti a körülményeket ahhoz, hogy a serkentősejt tüzelhessen, csak más-más módon. A kutatások jelenlegi fázisában a tanulási szakaszt vizsgálják, amikor a memórianyomok kialakulnak, de Hájos Norbert szerint meglepő lenne, ha nem működne hasonló mechanizmus az emléknyomok előhívása közben is. Az averzív ingerre adott viselkedési reakció mindenesetre azért lehet ilyen hatékony, mert az agykéreg szinte minden hálózata egyidőben kap jelet arról, hogy fel kell készülnie egy másik üzemmódba való átkapcsolásra.

Az átkapcsolás 100-500 milliszekundumon belül megtörténik. Ha ebben az időben releváns információ érkezik a külvilágból és/vagy a memóriából, amelyek együttesen segíthetnek a veszély elkerülésében, akkor az idegrendszer erre a fontos információ-csomagra fog fókuszálni, és felhasználja a megfelelő viselkedés kialakításához. Jelenlegi tudásunk szerint nagyon széles időablak áll rendelkezésre ahhoz, hogy a kritikus időablakban érkező ingereket társítsa az állat az averzív stimulusokkal. Vagyis az idegrendszernek sok lehetősége van olyan ingereket találni, amelyek felhívhatják később az állat figyelmét a közeledő veszélyre. Ezek az ingerek érkezhetnek a fájdalmas hatás előtt és után is. Akár a fájdalomérzet előtt egy órával történt események is asszociálódhatnak a negatív ingerrel, mert egészen addig az emlékezetünkben tartjuk őket, hátha később még szükségünk lesz rájuk.

A fájdalmi inger után is kb. egy óra van arra, hogy vele társítható ingereket érzékeljünk. Ettől függetlenül, időben minél közelebb van a fájdalomhoz a semleges inger, az asszociáció annál könnyebb lesz. Ezért igaz például az a bölcsesség, miszerint, „ha leesel a lóról, ülj vissza mihamarabb.” Ha ugyanis a ledobott kezdő lovas nem száll vissza a lóra abban az időablakban, amikor a negatív inger és a semleges ingerek között asszociáció tud kialakulni, akkor a balesetet elszenvedőben kialakul az averzív memórianyom a lovaglással szemben, és jó eséllyel ez azt okozza, hogy többé nem fog lóra ülni. A félelmi memórianyom kialakulását azonban meg lehet előzni valamilyen pozitív élménnyel (visszaüléssel és fennmaradással). A pozitív emlék nem engedi létrehozni a negatív memóriát.

„A memórianyomok bevésődésével lehet játszani, és erre tág időkeret áll rendelkezésünkre – mondja Hájos Norbert. – E memórianyomok átírását használják a pszichoterápia során is, amikor a negatív emlékeket akarják „felülírni”. Ez nem azt jelenti, hogy az ember elfelejtené a rossz emléket, de megtanul vele együtt élni.”