Felfedezték, hogyan tangóznak az agy idegsejtjei

Agyunk idegsejtjei egy közös ritmusra hangolódva kódolják a teret és navigálnak minket - állítja egy hazai vonatkozású nemzetközi kutatócsoport. Az úgynevezett gamma oszcilláció bizonyos szempontból egyfajta táncra, leginkább a tangóra hajaz.

A kutatók korábban már kimutatták, hogy a bennünket körülvevő teret agyunk idegsejtjei kódolják, és a jelekből a mediális temporális lebeny megalkotja a környezet neurális modelljét. Ebben a modellben a sejtek úgy jelzik aktuális koordinátáinkat, mint a Google-térképen az a bizonyos kék pont. Továbbra is élénk tudományos vita tárgya azonban, hogy ez miként történik. Az ELTE közleménye szerint ezt a kérdést vizsgálta austini kollégáival Nádasdy Zoltán, az ELTE Pedagógiai és Pszichológiai Kar (PPK) tudományos főmunkatársa. Az eredményhez a fáziskódolás elmélete segítette a kutatókat.

Hogyan tájékozódunk a térben?

A térben elfoglalt pozíciónkat a hippokampusz sajátos neuronjai, az úgynevezett helysejtek kisülése jelzi. Ezek a sejtek azt a helyet képviselik, amelyen a mozgásban lévő személy éppen áthalad. A kisülések sorozatából rekonstruálja agyunk azt az útvonalat, amelyet a személy megtesz. Ehhez egy koordinátarendszert alkalmaz, amelyet a kutatók 2005-ben meg is találtak a hippokampusszal szomszédos entorhinális kéregben. A tudóscsoport ezt a területet kezdte el vizsgálni úgy, hogy epilepsziás betegek temporalis lebenyébe több tucat elektródát ültettek be, köztük olyan mikroelektródákat is, amelyek lehetővé tették egyedi neuronok aktivitásának követését.

A térérzékelésért felelős neuronok ritmusra kommunikálnak, mintha csak tangóznának. Fotó: Getty Images

A betegek tablettal a kezükben számítógépes játékokat játszottak, ily módon a virtuális környezetben hajtottak végre tájékozódási feladatokat. Az eljárással a kutatók az epilepsziás rohamok helyének meghatározása mellett a betegek téri navigációját és emlékezetét is tesztelni tudták. A kísérletek célpontjai az entorhinális kéregben található sajátos neuronok, az úgynevezett grid-, avagy rácssejtek voltak. A rácssejtek arról ismertek, hogy a térnek periodikusan ismétlődő rácspontjaiban tüzelnek. A betegek játékát figyelve a kutatók azt is látták, hogy ezek a sejtek nemcsak a tér meghatározott pontján, de meghatározott időben is tüzelnek. Ez alapján felvetődött a kérdés, hogy mi teremti meg a neuronok közötti összhangot.

A neuronok tánca tangóhoz hasonlít

Nádasdy Zoltán, a kutatásról beszámoló cikk első szerzője már korábban felvetette, hogy az idegtestek közötti információcsere nem véletlenszerű időpontokban történhet, mint ahogy azt korábban vélték. Az agyban a sejtek tüzelési mintázatát egy ritmus, a gamma oszcilláció szabályozhatja. A szakember megalkotta hát a fáziskódolás elméletét, amely a gamma hullám frekvenciájának rögzítése után pontos becslést ad annak terjedésére és sebességére, megjósolja a gamma fázis késését az agykérgen belül vagy az agy távoli részei között, továbbá az oszcillációk terjedéséből következő hálózati tulajdonságokat is jelzi. Amikor ezek a gamma hullámok természetellenesek, a viselkedés megváltozik, ez történik epilepsziás rohamokban is. A kutatók ezért is kezdtek epilepsziás betegeket vizsgálni.

A vizsgálat során az ELTE PPK tudományos főmunkatársa austini kollégáival azt is látta, hogy a kisülések fázisa a gamma ritmushoz képest bizonyos téri pontok környezetében konstans, majd attól eltávolodva szisztematikusan változik, és bizonyos távolságra megint állandó lesz. Ebből a ritmusból pedig egy idő múltán létrejön egy környezetspecifikus térkép. Ebből kiderült, hogy a sejtek oly módon koordinálják tüzelésüket a gamma oszcillációkkal időben is és térben is, mintha szigorúan koreografált tánclépéseket tennének. A kutatók szerint a jelenséget leginkább a tangóhoz lehet hasonlítani, ahol a tánclépések ugyan kötöttek, de a vezető szabadon vezeti partnerét a táncparkett egész területén.

Áttörő megfigyelés

Azt feltételezték, hogy ha a neuronok így kódolják a teret, akkor a kisülés fázisából megjósolható az avatár pozíciója. Ez így is történt, illetve azt gondolták a kutatók, ha ez a kód ilyen jól olvasható számunkra, akkor nagy valószínűséggel a neuronok is olvassák. "Ilyen gyors és precíz fáziskoordinációt, mint amit most demonstráltunk, téri feladatban még nem figyeltek meg" – összegezte Nádasdy Zoltán. Az áttörő megfigyelés nemcsak a fáziskódolás elvét támasztja alá, de választ ad arra kérdésre is, mi a kód kiolvasásának időalapja. Ez pedig, mint írják, a gamma ritmus lehet. Amennyiben ez így van, akkor a kutatók a gamma ritmus egy újabb funkcióját fedezték fel a neurális kódolásban. A felfedezés nemcsak magyarázatot ad arra, hogyan kódolja a teret agyunk, de közelebb vihet az agyi zavarok gyógyításához is.

A gamma ritmus az ízeltlábúaktól a gerincesekig, a rovaroktól a főemlősökig mindenhol megtalálható, így az embernél is. Az evolúció során stabilan minden agytípusban megjelenő ritmusnak kulcsszerepe lehet az idegi információ kódolásában, és ezt várhatóan további kutatások is bizonyítani fogják. A tanulmány a Science Advances című lap 2022. május 4-i számában jelent meg.

ITT MEGOSZTHATOD:

Heti top cikkek

folyadékpótlás
Életkorod alapján ennyi vizet kell innod naponta – Íme a teljes táblázat
Nagy változás az egészségügyben: vasárnaptól megszűnik az NNGYK – Mutatjuk, mi jön helyette
alvás
6 fontos érv, amiért érdemes banánt enni este – Így időzítsd a szakértők szerint
65 év felett ilyen gyakran érdemes zuhanyozni: ezt tanácsolják a szakértők a bőr védelmére
Heti három alkalom már csökkenti a vérnyomást: ez a mozgásforma az egyik leghatékonyabb
Orvosmeteorológia
Fronthatás: Nincs front
Maximum: +11 °C
Minimum: -3 °C

Általában derült lesz az ég, de a Dunántúlon délnyugat felől növekszik a felhőzet. Nyugaton, délnyugaton előfordulhatnak erősen felhős vagy borult körzetek, időszakok, arrafelé hajnaltól kisebb csapadék is kialakulhat, néhol akár átmeneti lefagyás sem kizárt. Az ország túlnyomó részén viszont száraz marad az idő. Helyenként párássá válhat a levegő, főleg az Alföldön foltokban köd is képződhet. A légmozgás gyenge vagy mérsékelt marad.A legalacsonyabb éjszakai hőmérséklet általában -6 és 0 fok között alakul, de a fagyzugokban alacsonyabb, míg a magasabban fekvő helyeken, vízpartok mentén, illetve a felhősebb tájakon egy-két fokkal magasabb értékeket is mérhetünk. Anticiklon alakítja időjárásunkat a hétvégén, fronthatás nem várható.

Partnerünk a

Töltsd ki kvízünket!

7 kérdésből kiderül, felismered-e az influenza jeleit – Felkészültél a szezonra? A tél közeledtével egyre fokozódik az influenza terjedésének kockázata. Felismernéd a fertőzés tüneteit? Kvízünk segítségével most tesztelheted tudásodat!
kvíz
Szakértő vagy a bőrápolásban, ha meg tudod csinálni ezt a kvízt – Csupán 7 kérdésből kiderül A bőr és a táplálkozás kapcsolata szorosabb lehet, mint gondolnánk. Egyes tápanyagok támogathatják a bőr egészségét, míg bizonyos ételek és italok kedvezőtlenül hathatnak rá. Töltsd ki kvízünket, és derítsd ki, mennyit tudsz a bőrbarát étrendről!