Honnan tudjuk, hogy hol vagyunk?

nobel-prize-grid-cells-diagram-place-cells-rat-human-640x353

Az eukarióta génszabályozás, fájdalomérzékelés és a genomi kópiaszám-variánsok voltak a legesélyesebb témák az idei fiziológiai és orvosi Nobel díj átadón a Thomson Reuters idézettség alapján készített predikciója szerint.  Végül azonban egyik tipp sem volt még csak a közelében sem a valódi nyerteseknek.

A 2014-es orvosi Nobel díjat ugyanis az agy helyzetmeghatározó rendszerének feltérképezéséért megosztva kapta John O'Keefe (UCL), valamint May-Britt Moser és Edvard I. Moser (Kavli Institute) (azt hiszem, hogy Curie-ék óta nem volt példa házaspár-Nobelre, én legalább is nem leltem nyomát).

O’Keefe mutatta ki először, hogy egyes idegsejtek tüzelése megfelel egyfajta kognitív leképezésnek. Az 1970-es években végzett kísérletei során a hippocampus piramis sejtjeinek a működését vizsgálva, arra próbált választ kapni, hogy mit kódolhatnak. Az első eredmények zavarbaejtőek voltak: a vizsgálati alanyokat képező patkányoknak mindenféle ingert adott és ugyan tüzeltek a sejtek, de nem talált összefüggést a különböző szenzoros ingerek, az állat viselkedése (eszik, fut, szaglászik) és a vizsgált sejtek tüzelése között. Egészen addig, amíg le nem rajzolta, hogy hol van az állat a "kísérleti arénában", amikor a sejtek tüzelnek.

Place_Cell_Spiking_Activity_Example

Ekkor ugyanis kiderült, hogy a sejtek egy része akkor tüzel, amikor az állat egy jól meghatározott részén van a kísérleti területnek, azaz a hippocampalis idegsejtek egy kognitív térképet alkotnak. Tehát A pontban x sejt tüzel, B pontban pedig y sejt tüzel - azaz a sejtek aktivitása megfeleltethető az állat helyének, ezért is nevezzük ezeket a sejteket "place" sejtnek. (Érdekes magyar vonatkozás egyébként, hogy ugyanezen sejteket tanulmányozzák a BRAIN-díjas Somogyi Péter oxfordi laboratóriumában is.)

A Moser házaspár (akik maguk is O'Keefe laborjában dolgoztak egy ideig) erre tett rá egy lapáttal tíz évvel ezelőtt: a hippocampusszal szoros kapcsolatban álló terület, az entorhinális kéreg sejtjeiben azt mutatták ki, hogy az itt található sejtek aktivitása egy szimmetrikus térhálót képez a térképen. Ha az itt levő sejtekbe (ezeket grid sejteknek nevezzük) elektródát teszünk, és hagyjuk, hogy az állat csavarogjon a kísérleti arénában, akkor azt látjuk, hogy a sejtek térbeli tüzelésének valamiféle rendszere van. És ha a tüzelési pontokat felrajzoljuk, az is láthatóvá válik, hogy ezek a pontok egyenlő oldalú háromszögek csúcsaiban helyezkednek el. Így az egymás melletti sejtek révén egyfajta belső koordinátarendszer alakul ki, amelyik révén az állat folyamatosan tudja érzi a helyzetét és mozgásának irányát. 

Mosers-gridcells

Magyarán a grid sejtek egyfajta koordinátarendszert képeznek, ahol irányt, távolságot érzünk, és ezekre jön rá a place sejtek aktivitása, amelyik egy-egy adott térben a pontos pozíciót jelöli ki. A két eredmény nagyban hozzájárult, hogy megismerjük miként képezi le és használja az emlős agy a világot. 

Akit részletesebben is érdekel a Moser házaspár munkássága, annak ajánlom még a Nature friss és hosszú profil-cikkét.

(Az első kép innen származik, a második a Wikipédiáról, a harmadik pedig a Nature cikkéből. Köszönet Rancz Edének, előző podcastünk vendégének a poszt megírásában nyújtott segítségéért.)

Népszerű
Uralkodj magadon!
Új kommentelési szabályok vannak 2016. január 21-től. Itt olvashatod el, hogy mik azok, és itt azt, hogy miért vezettük be őket.