„A mi kutatócsoportunk alapvetően ideghálózatok működésével foglalkozik. Elsősorban azt szeretnénk megtudni, hogy hogyan történik a félelmi memórianyomok feldolgozása a központi idegrendszerben – mondja Hájos Norbert, Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet tudományos tanácsadója, Lendület Hálózat-Idegélettan Kutatócsoport vezetője. – Jó példa erre az idegi feldolgozásra az, hogy ha megyünk az utcán, és egyszer csak előttünk leesik egy cserép virág az egyik erkélyről, akkor egyetlenegy ilyen tapasztalat után megtanuljuk, hogy azon az útszakaszon jobban kell figyelnünk, mert balesetet szenvedhetünk. Vagyis azonnal megtanultuk, hogy a baleset helyszíne potenciális veszélyforrást rejt.”
Az előbbi példánál maradva, az esetleges sérülés mértékével arányosan nő a memórianyom ’erőssége’, azaz mennyi ideig tudjuk majd felidézni az adott eseményt. Sőt nagy szöveti károsodás esetén szinte minden, a balesethez kapcsolódó körülmény rögzül, az évszaktól és az általunk hordott ruhától kezdve a velünk lévő személyeken át a pontos helyszínig. Ez a fajta tanulás evolúciósan rendkívül stabil stratégia, hiszen a következő sérülés akár halálos kimenetelű is lehet. Tehát egyetlen rossz tapasztalatból meg kell tanuljuk, hogy hogyan tudjuk elkerülni a jövőbeni veszélyt. Vagyis rendkívül adaptív e tanulási forma, a túlélés pedig közvetlenül függ tőle.
Éppen ezért ez olyan alapvető tanulási stratégia, amely az összes gerinces és gerinctelen állat sajátja, a halaktól az emberig, csigától az ecetmuslicáig. A kutatócsoport vizsgálatai abból az elképzelésből indultak ki, hogy az ember és más emlősök agyában a mandulamag (amigdala) nevű terület felelős a félelmi memórianyomok kialakulásáért. Azt kezdték vizsgálni, hogy milyen hálózati mechanizmusok hozzák létre e memórianyomokat, az amigdalához kapcsolódóan.
„Amikor elkezdtük e neuronhálózatot kutatni, csakhamar kiderült, hogy az amigdala idegsejthálózatai a tankönyvekben leírtakkal ellentétben máshogy vannak huzalozva – folytatja Hájos Norbert. – A saját megfigyeléseink alapján az idegi hálózatok az amigdalában sokkal bonyolultabban vannak összekapcsolva, ami felvetett egy nagyon fontos kérdést: ha nem is olyan az amigdala kapcsolatrendszere, mint ahogy azt a tudományos közösség elfogadja, akkor mégis hogyan működik a rendszer?”
A mandulamagot több részre tagolhatjuk. A korábbi elfogadott modell szerint az amigdala oldalsó (laterális) részébe érkeznek a különböző információk, ahol az asszociációs vagy társításos tanulás lezajlik, azaz pl. egy kellemetlen, fájdalmas inger egy semleges ingerrel összekapcsolódik egy memórianyommá. Ezután a laterális mag idegsejtjei továbbítják az információt a többi magnak, ahol megtörténik a további feldolgozás, és kialakul az adott helyzettel kapcsolatos megfelelő válaszreakció. A válasz többféle lehet. Az emberek 80 százaléka például egy kígyó hirtelen látványára hátra ugrik, tíz százalékuk megdermed, a maradék pedig nem ijed meg a kígyó. A kígyó megpillantása közben a Pavlov-féle társításos tanulási modell szerint az ember megjegyzi a külső körülményeket, például, hogy az erdő mely részén találkozott a kígyóval. Ez a memórianyom segíti az egyedet a helyes döntés meghozatalához, ha újra az adott erdőben jár.
Hájos Norbert és kutatócsoportja azt találta, hogy e tanulásért felelős kellemetlen inger nemcsak a mandulamag laterális magját serkenti, hanem más amigdalamagokba is beérkezik a fájdalmi inger ugyan abban az időpillanatban. Ez az inger instrukciós szignálként működik, amely tájékoztatja az amigdalát arról, hogy itt valami fontos tanulnivaló történt, úgyhogy „hozza létre” a vonatkozó memórianyomot.
„Nekünk az első nagy felfedezésünk tehát az volt, hogy a memórianyom feldolgozása az amigdalamagokban párhuzamos felépítésű rendszerben történik, nem pedig sorosan. Ez olyan felfedezés volt, amely sok más kérdést felvetett, és így jutottunk el azokhoz a kutatásokhoz, amelyeket a Nemzeti Agykutatási Program keretén belül végeztünk, és végzünk ma is – mondja a kutatócsoport-vezető. – Ha feltételezzük, hogy az amigdalában ez a fájdalmi instrukciós jel egyszerre hat több amigdalamagra, akkor elképzelhető, hogy e szignál az egész agykéreg működését is megváltoztathatja. Amikor valami fájdalmas tapasztalatban van részünk (például rálépünk egy legódarabra), a másodperc tört része alatt megváltozik a teljes viselkedésünk. Viszont ahhoz, hogy egy ilyen kellemetlen inger azonnal át tudja kapcsolni a teljes idegi működést, nem elég a mandulamag.”
Az egész agykéreg működésének egyszerre kell átkapcsolódnia. Megáll a mozgás, abbamarad a tevékenységünk, felkiálthatunk, odanézünk, hogy megvizsgáljuk a fájdalom forrását, vagyis azonnal teljesen új viselkedési mintázat jön létre. Ez viszont a kérgi hálózatok működésének szinte azonnali megváltozását igényli. A Nemzeti Agykutatási Program keretében a kutatócsoport azt kezdte vizsgálni, hogy az idegrendszerben melyek azok a neuronhálózatok, amelyek lehetővé teszik, hogy nagyságrendileg 0,3 másodperc alatt az egyed abbahagyja az addigi tevékenységét, és egy új, fókuszált elkerülőviselkedést kezdjen.
