Új lehetőségek nyílnak az időskori és neurológiai betegségek kezelésében
Losonczy Attila és kutatócsoportja új távlatokat nyithat az időskori és neurológiai betegségek kezelésében legújabb tanulmányukkal, amelyet a HUN-REN közleménye jelentett be. A kutatás a New York-i Columbia Egyetem Zuckerman Intézetében, a Rózsa Balázs által vezetett BrainVisionCenterben és a HUN-REN Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet közreműködésével valósult meg. Az eddigi kutatási eredmények forradalmi áttörést jelentenek: egy magyar fejlesztésű, 3D-lézerpásztázó mikroszkóp segítségével sikerült először élő állatokban, másodpercek töredéke alatt megfigyelni az emlékek kialakulását olyan mikroszkopikus struktúrákban, amelyek az emberi hajszálnál százszor vékonyabbak.
A memória és az agyi kapcsolatok összefonódásának vizsgálata
Az emlékek felidézése az agysejtek közötti kapcsolatok, az úgynevezett szinapszisok erősségének változásán alapul. Ezt az elméletet már közel 50 éve ismerjük, de egészen mostanáig a tudósoknak nem volt lehetőségük közvetlenül megfigyelni ezeket a szinaptikus változásokat élő rágcsálómodellekben. A közelmúltban azonban a mikroszkópos technológiák fejlődése lehetővé tette a kutatók számára, hogy valós időben tanulmányozzák az élő, viselkedő állatok agysejtjeinek aktivitását.
‘Ahhoz, hogy a pontos genetikai és molekuláris célpontokat meghatározhassuk és jövőbeli terápiákat dolgozhassunk ki, szükség van a memória rögzülésének és kialakulásának mechanizmusairól szerzett mélyebb ismeretekre’ – mondta Losonczy Attila, a Columbia Egyetem Zuckerman Intézetének vezető kutatója.
Fejlesztések a mikroszkópos technológiák terén
A kutatócsoport legújabb, a Nature folyóiratban közölt tanulmánya célja az volt, hogy kidolgozzanak egy módszert, amely lehetővé teszi a tanulásért és memóriáért felelős idegsejtek hosszú távú szinaptikus plaszticitásának valós idejű mérését élő rágcsálómodellekben. A kutatás során a HUN-REN KOKI Rózsa Balázs által vezetett kutatócsoport segítségével egy különleges kétfoton lézerpásztázó mikroszkóp technológiát fejlesztettek ki, amely 3D-s valós idejű képstabilizációval is rendelkezik. Ez lehetővé teszi az agy apró elemi komponenseinek, mint például a sejteknek és a sejtnyúlványoknak a vizsgálatát, még akkor is, ha az agy folyamatosan mozog.
Az agyi struktúrák és a szinapszisok megfigyelése
A kísérletek során a zsigeri mozgások, mint például a szívverés és légzés, jelentős elmozdulást okozhatnak, így a mérendő biológiai képződmények folyamatosan kitérnek a lézerpásztázás alól. Rózsa Balázs, a BrainVisionCenter igazgatója elmagyarázta: ‘Az általunk fejlesztett femtoszekundumos lézerpásztázó eljárás valós időben és 3D-ben kompenzál a mozgásra. Ez a technológia lehetővé tette, hogy élő, viselkedő állatokban feszültségjeleket mérjünk egyetlen szinapszis szintjén.’
A kutatók egyik legnagyobb meglepetése az volt, hogy a megfigyelt hippokampális neuronok szinapszisai nem viselkedtek egyformán a nyúlványok mentén. A piramis alakú sejtek csúcsa közelében található ágak aktivitása és erőssége változott a kísérletek során, míg a sejtek bázisa közelében lévő szinapszisok nem mutattak hasonló változást.
A további kutatások irányai
Losonczy Attila kiemelte: ‘Még mindig nem világos, hogy miért van ilyen megkülönböztetés. Tudjuk, hogy az emlékek több szinten szerveződnek, a szinapszisoktól az idegi áramkörökig, és most azt látjuk, hogy akár sejten belüli szinten is szerveződhetnek.’
Ez az új megközelítés számos lehetőséget kínál a jövőbeli kutatásokhoz, amelyek célja a szinapszis erősségének változásai mögött álló molekuláris, biokémiai és genetikai tényezők megértése, ezzel hozzájárulva a memória és az agyi funkciók mélyebb megismeréséhez, valamint potenciális terápiák kifejlesztéséhez neurológiai megbetegedések ellen.
