Alig egy héttel ezelőtt számoltunk be róla, hogy az emlékek kialakulásában alapvető szerepet játszó idegpályát találtak a Magyar Tudományos Akadémia Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetének (KOKI) kutatói. A felfedezés óriási lehetőséggel kecsegtet, ugyanis új utakat nyithat a memóriaproblémák és a szorongásos betegségek, a poszttraumás stressz zavar (PTSD) kezelésében is. Nyiri Gábor és kutatócsoportja eredményét a világ egyik vezető tudományos folyóirata, a Science közölte, nekünk pedig a cikk első szerzője, Szőnyi András foglalta össze a tudnivalókat.
Ha most képalkotó diagnosztikával belenézhetnél az agyamba, meg tudnád mondani, hogy van-e olyan eltérés, amitől jó eséllyel generalizált szorongásban szenvedhetek?
Azoknak a képalkotó eljárásoknak, amelyek az agy működéséről is szolgáltatnak információt (például a MRI-nek), ehhez jelenleg még nem elég nagy a felbontásuk, ezért is kellenek a diagnózishoz a pszichiáter kérdései és a beteg személyes története. Sajnos egyébként is olyan keveset tudunk a szorongás szervi alapjairól, hogy nem is tudnám pontosan, milyen eltérést keressek. Egyébként az MRI a mi vizsgálatainkhoz is kis felbontású lett volna. Nekünk, akik az egerek agyával dolgozunk, ami jóval kisebb, mint az emberi agy, ezredmilliméteres pontosságra kellett törekednünk.
Szőnyi András agykutató (Fotó: Hernád Géza)
Negyedikes gimnazista voltál, amikor bekerültél a kutatólaborba. Valljuk be, azért kevesen áldozzák még több munkára érettségi előtt a szabadidejüket.
A biológia volt a kedvenc tantárgyam, de többel szerettem volna foglalkozni, mint amit az iskolában tanítottak, és érdekelt a mikroszkópos vizsgálódás. Az idegrendszer és az agy működése érdekelt a legjobban, erről a területről még mindig kevés az ismeretünk, ez pedig kihívást jelentett. Szerencsére Freund Tamás neurobiológus szívesen vette a jelentkezésemet a laborba, és engedélyezte, hogy Nyiri Gábor csoportjában dolgozhassak tudományos diákkörösként. Elkezdtem cikkeket, tudományos munkákat, szakkönyveket olvasni, olyasmiket is, amikhez az egyetemen sem jutottam volna hozzá. 2014-ben, amikor a fenti projekt elindult, már nyolc éve dolgoztam a laborban, akkor végeztem az orvosi egyetemen. Addig szinte mindennap mentem a laborba az órák után, így összesen napi 10-12 órás elfoglaltságom volt.
Szorongás
A mai pszichológiai felfogás szerint a szorongás valamilyen vélt vagy valós veszélyhelyzetre adott reakció. A szorongás testi, érzelmi, gondolkodásbeli és viselkedéses tünetekben nyilvánulhat meg, melyek egyénileg nagyon különbözőek lehetnek. Testi megnyilvánulásnak tekinthetjük az arc kipirulását, szájszárazságot, izzadást, heves szívverést, mellkasi szorító érzést, hasmenést és vizelési ingert, a vázizomzat tartós megfeszülését. Érzelmileg furcsa, félelemhez hasonló, ideges feszültséget, szorongató érzést élhetünk át. Magatartásunk is nagyon megváltozhat ilyenkor, például rosszul alszunk, esetleg elfelejtünk dolgokat, vagy tízszer is leellenőrizzük ugyanazt. A szorongó emberre jellemző a veszéllyel/veszélyeztetettséggel kapcsolatos gondolatok megjelenése is: azonnali veszélyérzetre utalnak a pánikbetegek „rosszul leszek, infarktusom lesz” gondolatai, a hipochondriások „súlyos, ismeretlen betegségben szenvedek”, vagy a szociális fóbiások „megszégyenülök, leégek, butának tartanak” gondolatai.
Forrás: Semmelweis Egyetem/ Klinikai Pszichológia Tanszék
Nem bánod, hogy a fiatal éveidben ennyit dolgoztál?
Az idő beosztását is meg kellett tanulnom, ami előnyömre vált. A sűrű időbeosztás miatt nagyon hatékonyan kellett a szabadidőmet használnom, ami segített egyéb téren is a kiteljesedésben. A munka mellett harcművészettel is tudtam foglalkozni, a barátaimmal rockzenekarban játszottunk, sokat túráztam az országban, ami alatt a feleségemet is megismertem, és az El Caminót is megjártam.
Visszatérve a kutatásra, először is segítenél egy kicsit megérteni, hogyan működnek a gondolatok, emlékek?
Az emlékeket és a gondolatokat a különböző agysejtek és a köztük lévő kapcsolatok hozzák létre és tárolják, ennek mikéntje intenzíven kutatott terület. Bár több mint egy évszázada próbáljuk megszámolni őket, még mindig nem tudjuk, hogy az agyban egészen pontosan hányféle sejt van, és azoknak mi a feladatuk.
Az emléknyomok szempontjából a leglényegesebb a sejtek közötti összeköttetések mennyisége és minősége. Az agy nagyon plasztikus szerv, vagyis folyamatosan befolyásolja ezeket a kapcsolatokat. A mi kutatásunk is az egyes emléknyomok megjegyzését vizsgálta, amelyek létrejötte (vagy hiánya) a sejtek közötti kapcsolatok erősségén múlik.
Ti az előagyban található hippokampuszt vizsgáltátok, mivel ennek fontos szerepe van az emlékek kialakulásában. Hogyan működnek az itteni sejtkapcsolatok?
A hippokampuszban egyszerre aktiválódó sejtek közötti kapcsolatok megerősödnek, ezek a sejtek együtt kódolnak egy emléknyomot. Az egér hippokampuszában nagyon sok, több millió sejt van, de egy-egy emléknyomban csak néhány lesz egyszerre aktív. Érdekes módon egyes sejtek lehetnek csupán egy, nagyon meghatározott emléknyom részesei, mások akár több emléknyom bevésődésében is részt vehetnek. A már létrejött emléknyomok közötti kapcsolatok hozzák létre a különböző emlékek és gondolatok közötti asszociációkat. Ahhoz, hogy egy emlék optimálisan rögzüljön, szükséges egy bizonyos mennyiségű sejt együttes aktiválása.
Fotó: Hernád Géza
Mit jelent az ebben az esetben, hogy optimálisan?
Például abból, hogy mi most itt beszélgetünk egymással, és majd alszunk rá egyet, lesz egy emléknyom. Az emlék egyes részeire jobban, másokra kevésbé fogunk emlékezni. Az optimalizálás azt jelenti, hogy a figyelmünk irányításával a számunkra lényeges információk hatékonyabban, a kevésbé fontosak pedig felületesebben, vagy egyáltalán nem vésődnek be, így nem terhelnek minket feleslegesen. Tulajdonképpen ezt a folyamatot vizsgáltuk az egész kutatás során.
El tudod úgy magyarázni ezt nekünk, hogy laikusként is megértsük?
Próbáljuk meg úgy elképzelni a sejteket, mintha egy szimfonikus zenekart alkotnának. De olyan bonyolult művet kell eljátszaniuk, amihez egy zenekar nem is elég, így aztán legalább hat-hét zenekar játszik egyszerre. Ha mindegyik zenekar zenészei maguktól játszanának valamit, abból kakofónia lenne, zaj, aminek nincs értelme, vagyis nem jönne létre emléknyom. Ha ettől a zajtól megijedve mindegyik zenész elhallgatna, akkor nem hallanánk zenét, vagyis szintén nem keletkezne értelmes emléknyom.
Kell tehát egy karmester, aki irányítja a zenészeket, és megmondja nekik, hogy ki mikor zenéljen. Az agy úgy alakult ki, hogy a kódoló sejteket – a zenészeket – le tudja csendesíteni gátlósejtekkel: ők ebben a példában a karmesterek. A karmesterek munkája folyamán tehát több vagy kevesebb zenész fog játszani, ebből lesz egy harmónia, amiből erős vagy kevésbé erős zene, vagyis emléknyom születik.
A mi kérdésünk az volt, hogy a karmesterek honnan tudják, hogy mikor kell hangosítani vagy halkítani a zenét? Eddig azt gondolták, hogy a saját megérzésükre hallgatva irányítják a zenekart, vagyis a gátlósejtek szabályozása véletlenszerű. Amit mi tettünk hozzá a történethez, az az, hogy rájöttünk: a zenekarok karmesterei még figyelnek egy szuperkarmesterre is. Ez a nucleus incertus nevű mag, ami az agy nagyon ősi részében, az agytörzsben található. A nucleus incertusban is gátlósejtek vannak, amik beidegzik a hippokampusz gátlósejtjeit, vagyis a szuperkarmester csendre intheti a karmestereket. Ez azt jelenti, hogy nagyobb mennyiségű zenész tud zenélni a zenekarból, azaz több sejt aktiválódhat, és vehet részt az emléknyom kialakításában.
Fotó: Hernád Géza
Azonban ha a szuperkarmester túl lelkesen végzi a dolgát, akkor, ahogy fentebb említettem, zaj keletkezik, mert az elcsendesített karmesterek miatt a zenekar zenészei újra összevissza játszhatnak. Az egyik fő kísérletünk éppen az volt, hogy túlserkentettük a szuperkarmestert, így a kis karmesterek nem felügyelték a zenészeket, és meg is történt, amire számítottunk: túl sok sejt aktiválódott egyszerre, és zaj keletkezett, a kísérleti egerünk pedig nem jegyzett meg valamit, ami pedig elég fontos lett volna számára.
Egy másik fontos kísérletünkben ezért éppen azt vizsgáltuk, hogy honnan tudja a szuperkarmester, hogy mikor és mennyit kell szabályoznia? Azt találtuk, hogy a nucleus incertus, vagyis a szuperkarmester közvetlenül kap információt olyan agyterületektől, amelyek a külvilág ingereit és a hozzájuk kapcsolódó érzelmi töltést is feldolgozzák. A nucleus incertus az érzelmileg töltött élményre, például a jutalomra vagy a büntetésre jóval erősebben reagált, mint egy egyszerű fényfelvillanásra vagy hangjelzésre, bár ez utóbbiakat is észrevette. Vagyis úgy tűnt, hogy tudja, mik az igazán fontos információk, és ez alapján irányította a karmestereket.
Poszttraumás stressz zavar
Megterhelő életesemények (baleset, természeti katasztrófa, háborús élmény, szexuális bántalmazás) jóval a tényleges fizikai veszély elmúlása után is mély nyomokat hagyhatnak az áldozatban. A kifejezetten veszélyeztető helyzet után néhány héttel, hónappal vagy akár évekkel később jelentkező poszttraumás stressz zavar főbb tünetei: a személy a traumát visszatérő gondolatok, képek, hangok vagy álmok formájában újraélheti, és ezekhez nagyfokú feszültség, szorongás is társulhat. A személy szinte állandóan éber, és félelmei felerősödhetnek. A traumával kapcsolatos gondolatokat, helyzeteket legtöbbször elkerüli. A megszokott tevékenységek iránti érdeklődése gyakran csökken, és elzárkózik a családtagoktól és barátoktól. A jövőre vonatkozóan reménytelenséget érez, gyakran ingerlékeny, sokszor bűntudata van, és a koncentrálóképessége is csökkenhet. Előfordul, hogy alvásciklusa felborul, az ébrenléti időszakok megnőnek, és gyakran álmatlanság gyötri.
Forrás: Semmelweis Egyetem/ Klinikai Pszichológia Tanszék
Hogyan találtátok meg a csendesítő „szuperkarmestert”, vagyis a nucleus incertust?
2014-ben publikáltunk egy cikket, ami az agytörzzsel foglalkozott, és amiben azt találtuk, hogy arrafelé meglepően sok a gátlósejt. Ezekről akkoriban senki nem tudott semmit, és ki akartuk deríteni, hogy mi a feladatuk. Ehhez tudnunk kellett, hogy hol vannak a sejtek kapcsolatai. Végeztünk egy műtétet az egereken, és az agyba juttattunk egy anyagot, amivel célzottan megjelöltük a gátlósejteket. Pár héttel később felszeleteltük az agyat, és megnéztük, hol vannak a kapcsolatok az agy többi részén. Néhány ilyen műtétben megláttunk egy olyan idegpályát a hippokampuszban, ami csak a gátlósejteket célozta. Elkezdtük feltérképezni, hogy ez a kapcsolat pontosan honnan ered, és sikerült megtalálnunk azt a pár ezer sejtet az agytörzsben, amely felelős volt a fenti kapcsolatért. Mivel az agytörzsben sejtek milliói vannak egy hálózatos állományban szétszórva, gyakorlatilag határok nélkül, ez nem is volt olyan egyszerű feladat. Ezek után viszont már célzottan tudtuk megjelölni a nucleus incertus, vagyis a szuperkarmester gátlósejtjeit, és az általuk a hippokampuszba küldött idegpályát.
Fotó: Hernád Géza
Ennek a felfedezésnek milyen jelentősége van a mentális betegségek kezelésében?
Azt gondoljuk, hogy a szuperkarmesterünk annyira el tudja csendesíteni az összes karmestert, hogy a hippokampuszban lévő zaj miatt nem alakul ki emléknyom. Ez azért előnyös, mert lehetnek olyan emlékek, amiket nem szükséges kódolni, nem fontosak, és csak terhelnék a rendszert. Az emlékezet túlterhelése akár káros is lehet, és azért muszáj súlyozni, mert a sok jelentéktelen információ között elveszhetnek az igazán fontosak. A nucleus incertus pedig segíthet abban, hogy a jelentéktelen, mindennapi információk egyáltalán ne is rögzüljenek, és a fontosak is csak a megfelelő súlyozással.
Minden jel arra mutat, hogy ez a folyamat valóban így is van. Amikor egerek nucleus incertusát kiirtották, onnantól kezdve az emléknyomaik kórosan erőssé kezdtek válni, ami vonatkozott a félelemmel és negatív élményekkel kapcsolatos emlékekre is. Ezek az egerek gyakorlatilag hosszú időre lefagytak, leblokkoltak olyan negatív ingerektől, amelyeken a hétköznapi társaik már rég túltették magukat.
A szorongásnak és a poszttraumás stressz zavarnak (PTSD) pedig az egyik fő tünete éppen az, hogy a legkisebb környezeti hatás is egy olyan negatív, kórosan erős emléknyomra való asszociációt hív elő, amitől a beteg teljesen leblokkol. Egy háborús veterán esetében a pusztulás látványa biztosan nagyon erős emléknyomként vésődik be, mégsem minden veterán lesz PTSD-s. Előfordulhat, hogy egyes emberekben a nucleus incertus nem működik annyira hatékonyan, ezért nekik kórosan erős emlékeik lesznek erről a negatív élményről, sokkal könnyebben asszociálnak rá mindennapi szituációkban, amitől elkezdenek szorongani, végül bekapcsol egy öngerjesztő folyamat, és kialakul a PTSD.
Mivel az agytörzs igen ősi terület, valószínűnek tartom, hogy az embereknél is hasonló a feladata a nucleus incertusnak, mint az egereknél. Ezért őszintén remélem, hogy tudtunk olyan információt adni, amivel a szorongók és PTSD-ben szenvedők életét később könnyebbé lehet majd tenni, például a nucleus incertus sejtjeinek célzott ingerlésével. Jelenleg nagyon kevés olyan terápia van, ami célzottan, csak egyes agysejtekre hatva ér el javulást, a szorongás esetében pedig egy ilyenről sem tudok. A szorongásoldó gyógyszerek mellékhatásai eléggé súlyosak, ezért egy-egy ilyen célzott kezelés lényegesen javíthatna az életkörülményeken és a terápia hatásosságán, természetesen a pszichoterápia, a folyamatos önfejlesztés és egy védő hatású közösség bevonásával.