Élőben, a korábbi módszereknél sokkal pontosabban követhető nyomon az agy látókérgében a képi információ feldolgozásáért felelős idegsejtek működése egy magyar kutatócsoport fejlesztésének köszönhetően. A kutatóprogram, amelyet az Európai Kutatási Tanács sokmilliós támogatása is elismer, azt célozza, hogy visszaadják a vak egerek (és egyszer talán az emberek) látását az agy ingerlése révén.

Tizenhárom éve kezdtek a Magyar Tudományos Akadémia Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetében (MTA KOKI) olyan kísérleti műszereket fejleszteni, amelyek a látás idegélettani folyamataiba engedtek betekintést. A fejlesztés először kényszermegoldás volt, hiszen a vagyonokba kerülő külföldi mikroszkópokat nem tudták a magyar agykutatók megfizetni. Az évek során aztán a Rózsa Balázs vezette csoport a látókéreg mikroszkópos vizsgálatának minden lépését a „saját kezébe vette”, nemcsak az eszközöket, de az ezekben dolgozó elektronikát is ők fejlesztik ma már. Most jutottak el odáig, hogy az általuk feltalált-tökéletesített technikát számos alapkutatási kérdés vizsgálatára és idővel talán terápiás feladatokra is fel lehet használni.
Az Európai Kutatási Tanács (ERC) pályázatain igen sikeresek a magyar kutatók, de még közülük is kiemelkedik Rózsa Balázsék támogatása, akiknek kétmillió eurót ítélt meg a szervezet. A nyertes kutatási pályázat, amelyre ekkora összeget költ az ERC, valóban ambiciózus célt tűzött ki: részlegesen visszaadni a látott képi információtól megfosztott egerek látását. Konkrétabban olyan kísérleti berendezést (interfészt) akarnak az idegtudósok készíteni, amely az egerek látókérgében (a nagyagy látásért felelős területein) elegendően sok idegsejtet képes aktiválni ahhoz, hogy e neuronok működése révén a kísérleti állat a szemből érkező képi információhoz hasonló érzetet éljen át (magyarul az agyat a szem helyettesítésével igyekeznek rábírni a látásra).
– Igen reális célkitűzés, hogy az egerek tájékozódó látását helyreállítsuk. Ezen azt értem, hogy nem az aprólékos részletek megjelenítése a cél, hanem a térbeli tájékozódást lehetővé tévő, robusztus látás visszaállítása – nyilatkozta lapunknak Rózsa Balázs, aki az MTA KOKI mellett a Pázmány Péter Katolikus Egyetemen is kutat. – A kísérletekben a rögzített egerek elé helyezett képernyőre virtuális teret (egy labirintus képét) vetítünk. Lábuk alatt forgatható habszivacs labda van, amely a lábmozgásuknak megfelelően elfordul. A labda mozgásának megfelelően az egér által látott labirintus képe változik. Ily módon az állat „bolyonghat” a labirintusban.
Minderre azért van szükség, mert az egér fejét rögzíteni kell a kísérleti műszerhez, hogy egy ablakon keresztül mérni tudják az agyi aktivitását, és befolyásolni is tudják azt. Itt az ablak nem puszta metafora, hiszen valóban nyitott a koponya a vizsgált agyterületen, és a módosított idegsejtek által kibocsátott fényt figyelik, illetve lézerrel idéznek elő hatást az agyban. A virtuális labirintus falára különféle ábrákat tudnak a kutatók illeszteni. Ezzel az útvesztő bizonyos pontjait látványosan megkülönböztethetik más helyektől. Jutalmazással (például étellel) vagy büntetéssel megtaníthatják az állatnak, hogy bizonyos képekkel fémjelzett folyosókat megközelítsen, más járatokat pedig elkerüljön.
Mindezzel az a kutatók célja, hogy az egér motiválttá váljon a labirintusban való mozgás iránt. Így időről időre a szeme elé kerülnek a falra helyezett ábrák, és a műszer regisztrálhatja, hogy ezek láttán milyen aktivitást mutatnak az agyi neuronjai. Persze ezt a regisztrációt is könnyebb leírni, mint megvalósítani. Ehhez ugyanis szükség van arra, hogy előzetesen génmódosítással olyan fehérjék termelésére késztessék a kísérleti állat idegsejtjeit, amelyek fényt bocsátanak ki, ha a neuron kisül, tehát aktivizálódik (ezt egyébként a kalciumionok koncentrációváltozása jelzi). Az apró fényfelvillanásokat pedig a kutatócsoport által fejlesztett háromdimenziós lézermikroszkóp érzékeli.
Miután rengetegszer „elhaladt” az állat a képek előtt, bonyolult matematikai módszerekkel megkeresik azt az agyiaktivitás-mintázatot, amely az adott látványnak feleltethető meg. Ezután a felfedezett mintázatot úgymond visszavetítik az agyba. Ehhez egy másik, ugyancsak génmódosítással termeltetett fehérjét használnak, amely külső lézerfény hatására kisülésre (jeltovábbításra) bírja az adott neuront.
– Igyekszünk rájönni, hogy agy aktivitásmintázatában mik jelentik az egyes látványelemeket. Majd ezeket az egyszerű látott dolgoknak megfelelő aktivitásmintázatokat mi állítjuk elő az agyban lézerfény segítségével. Ezáltal mintegy képet vetítünk közvetlenül a látókéregbe – magyarázza Rózsa Balázs.
Természetesen azt nem lehet várni, hogy sejtszintű pontossággal lesznek képesek ugyanazt az aktivitást reprodukálni, amit a valós látvány generál az agyban, de szerencsére erre vélhetően nem is lesz szükség. A központi idegrendszer működése ugyanis igen plasztikus, az egymáshoz közeli idegsejtek gyakran veszik át egymás funkcióit. Így elegendő nagyjából eltalálni a szükséges agyterületet, és a látvány bizonyos elemei „megjelenhetnek az egér lelki szemei előtt”. Azért kell ilyen sejtelmesen fogalmaznunk, mert az agykutató bevallása szerint szinte semmit sem tudunk arról, hogy a konkrét látott képek, pláne az apró részletek, textúrák hogyan raktározódnak az agyban.
Ilyenkor persze mindenkiben felmerül a kérdés, mikor nyerhetik vissza szemük világát ezzel a módszerrel a vak emberek. A menetrend szerinti (de sajnos korrekt) válasz ilyenkor az, hogy ez alapkutatás, a cél a látás alapvető neuronális mechanizmusainak feltérképezése. Az alkalmazás csak ezután következhet, akár évtizedek múltával. Ugyanakkor Rózsa Balázs látja maga előtt a továbblépés lehetőségét. Először az egérnél fejlettebb látású állatokkal kísérletezne. Majd később, ha az eszközök miniatürizálása révén megoldódik a mobilitás problémája, a távlati cél természetesen a vak emberek megsegítése lehet.

2016. március 31.

Reklámok

Vélemény, hozzászólás?

Adatok megadása vagy bejelentkezés valamelyik ikonnal:

WordPress.com Logo

Hozzászólhat a WordPress.com felhasználói fiók használatával. Kilépés /  Módosítás )

Google+ kép

Hozzászólhat a Google+ felhasználói fiók használatával. Kilépés /  Módosítás )

Twitter kép

Hozzászólhat a Twitter felhasználói fiók használatával. Kilépés /  Módosítás )

Facebook kép

Hozzászólhat a Facebook felhasználói fiók használatával. Kilépés /  Módosítás )

Kapcsolódás: %s