SZTE Info

Kiemelt_Berenyi_Neuron_szerzok_20160909

A memória működésének egyik titkát fedezték fel az SZTE kutatói

Az SZTE és az MTA Berényi Antal-féle Lendület csoportjának sikerült azonosítani azt az agyterületet, amely azoknak a ritmusoknak a keletkezéséért felelős, amelyek alvás közben a rövidtávú memóriából áttöltik az emléknyomokat a hosszú távú memóriába. A felfedezés segít annak a megértésében, miként tudunk emlékezni. Berényi Antalt Lendület-csoportjának félidős eredményeiről is kérdeztük.

Cikk nyomtatásCikk nyomtatás
Link küldésLink küldés

Az SZTE-MTA Lendület Oszcillatorikus Neuronhálózatok Kutatócsoport laborjából származó szenzációs Neuron-cikk elsőszerzője, az SZTE spanyol PhD hallgatója, Azahara Oliva González, társszerzői: a posztdoktorként itt dolgozó Antonio Fernández-Ruiz és az Amerikai Egyesült Államokban élő világhírű magyar agykutató, Buzsáki György, utolsó szerzője pedig Berényi Antal. A Neuron az idegtudományok terén az egyik legrangosabb folyóirat. Az itt közölt tanulmány az első olyan eredmény, mely az SZTE-MTA Lendület Oszcillatorikus Neuronhálózatok Kutatócsoport laboratóriumának jelentős önálló teljesítménye.


Gonzalez_Fernandez-Ruiz_Berenyi
Az SZTE-MTA Lendület Oszcillatorikus Neuronhálózatok Kutatócsoport tagjai (balról jobbra): Azahara Oliva González, Antonio Fernández-Ruiz, Berényi Antal.

 

  Mit tudtak meg a szegedi kutatók a hippocampuszról?

– A beazonosított agyterület a hippocampus eddig negligált, keskeny CA2 régiója. Itt keletkeznek azok a sharp-wave ripple ritmusok, amelyek elnevezését magyarra talán éleshullám-fodorként fordíthatnák – magyarázta Berényi Antal, a Szegedi Tudományegyetem adjunktusa, az SZTE-MTA Lendület csoportját vezető agykutató.

 

– Azt az agyterületet vizsgáltuk, amely az egyik legnehezebben gyógyítható epilepszia típusért, a rángógörcsökkel és tudatvesztéssel járó roham miatt közismert, úgynevezett temporális lebeny-epilepsziáért felelős. Ennek kialakításában ugyanaz a hippocampus vesz részt, mint a memóriafolyamatok szervezésében – magyarázta Berényi Antal.


CA2_PCP4immuno_welectrodes_2
A szövettani fotón zölddel világítanak azok a sejtek, amelyek – a Berényi Antal és csoportja által vizsgált – CA2 régióhoz tartoznak. Forrás: http://www.cell.com/neuron/

 

Olyan sejtcsoportokat keresett Berényi Antal csoportja, amelyek képesek ritmusokat indítani az agyban, mivel ezek lehetnek a kiindulópontjai az epilepsziás rohamoknak. A memóriátvitel elfogadott modellje szerint az agyban a rövidtávú emlékezetért a hippocampus a felelős, míg a hosszú távú tárolás máshol, a homloklebeny környékén történik.

 

– Mivel sok agyterületet tudunk egyszerre megfigyelni, rájöttünk, hogy bizonyos sejtek aktiválódását mindig ezek az úgynevezett shrap-wave ripple ritmusok kialakulása követi, ami az emléknyomok áttöltésének a kulcseleme. Azért fontos annak az agyterületnek az azonosítása, ahonnan az említett speciális ritmusok kiindulnak, mert ezután célzottan lehet kísérleteket végezni például annak érdekében, hogy meggátoljuk vagy éppen fölerősítsük ezeket a ritmusokat. Az agy megismeréséhez járul hozzá a felfedezésünk, ami lehetővé teszi annak megértését, miként tudunk emlékezni – összegzett Berényi Antal.


CA2connectivity
Az illusztráció a CA2 régió Berényi Antal és kutatócsoportja által feltárt kapcsolatrendszerét mutatja sematikusan.
Forrás: http://www.cell.com/neuron/

 

  Mi lehet a hatása a Berényi Antal által vezetett csoport felfedezésének?

A további epilepszia-kutatást is ösztönözheti a Neuron-cikkben leírt megfigyelés. Fölvetődik a kérdés: ezeknek a nagyon ingerlékeny sejteknek mi lehet a szerepük az epilepszia-roham elindításában?

 

A kutatás további útvonala lehet, hogy az emberi agyat megpróbálják befolyásolni például koponyán keresztüli elektromos ingerekkel annak érdekében, hogy az agyműködést befolyásolják: például leállítsák az epilepsziás rohamot vagy éppen elősegítsék a tanulást.

 

 

  Karmesteri irányítás az agyban?

Buzsáki György, az Amerikai Egyesült Államokban élő világhírű agykutató foglalkozik ritmikus agyi aktivitásokkal – tudtuk meg Berényi Antaltól, aki korábban együtt dolgozott a neves tudóssal. Buzsáki fölismerte és elkezdte általánosan elfogadottá tenni, hogy a különböző agyterületek a különböző információkat úgy továbbítják egymást közt, hogy ritmusokba szerveződnek az adott területen lévő idegsejtek. E karakteres agyi ritmusok föltárása elkezdődött, számuk tíz körüli.

 

– Képzeljük magunk elé egy zenekar játékát karmester vagy vezénylet nélkül! Ha az összes hangszer a saját ritmusában, saját elképzelés alapján más-más ponton belépve szólalna meg, akkor az káoszt eredményezne. Ellenben ha a zenekarban vannak csoportok, amelyek a karmester intésére egyszerre, egy ritmust követve szólalnak meg, figyelembe véve a többiek játékát is, akkor csodálatos eredmény, zenei élmény születik. Az agy is így, karmesteri irányítással működik – tette elképzelhetővé az agyi folyamatokat egy közérthető analógiával élve Berényi Antal.

 

 

  Hogyan függ össze az epilepszia-kutatás és a memória-átvitel vizsgálata?

A Neuron-cikkben közölt eredmény a memória működéséről szól. Amerikában, Buzsáki professzor laboratóriumában viszont azzal foglalkozott, hogy az epilepsziát miként lehet elektromos ingerléssel leállítani. E két terület hogyan kapcsolódik össze? – kérdeztük az ifjú tudóstól.

 

– A csoportunk azt kezdte el vizsgálgatni, hogy melyek azok a régiók, amelyek képesek a hippocampuszon belül ilyen ritmusokat elindítani. Azt feltételezzük, hogy ezek a leginkább ingerületbe hozható sejtek. Valószínűleg ugyanezek a neuronok lehetnek a felelősek az epilepszia kialakításáért, mikor túlingerlődnek. E sejtek alacsony ingerküszöbűek és könnyen bekapcsolhatóak – mondta Berényi Antal.

 

– Buzsáki György felfedezése, hogy a magyarul éleshullám-fodornak nevezhető agyi ritmus főként az alvás idején jelenik meg, míg abban a fázisban, amikor a kísérleti állat tanul, nincs jelen. De ha az állat éppen egy tanulási periódus után van, akkor ezeknek a ritmusoknak a száma gyakoribb. Ma már ismert, hogy ezek a ritmusok felelősek azért, hogy a megszerzett emléknyomok a hippocampuszból áttevődjenek a homloklebenybe, és ott hosszú távra eltárolódjanak – folytatta magyarázatát Berényi Antal.

 

Az eredményhez tartozik az is, hogy nemrégiben más, például franciaországbeli laboratórium úttörő jellegű kísérlete kimutatta: ha e ritmust az alvó állat agyában mesterségesen „szétverik”, akkor az újonnan tanult információt az állat elfelejti. Tehát míg nap közben folyamatosan javul a teljesítménye, mert a rövid távú memória működik, másnap mégsem elékezik a megtanultakra, mert alvás közben elektromos ingerrel vagy fénytechnikával megzavarták az ingerátvitelt.

 

 

Mit adott hozzá a szegedi csoport az eddigi kísérletek eredményeihez?

A Szegedi Tudományegyetem és az MTA Lendület Oszcillatorikus Neuronhálózatok Kutatócsoport laboratóriumában azonosították azt az agyterületet, ahonnan ezek a sharp-wave ripple ritmusok kiindulnak. – Ez azért fontos, mert célzottan lehet kísérleteket végezni például annak érdekében, hogy meggátoljuk, vagy éppen fölerősítsük ezeket a ritmusokat. Az is hozzáadott érték, hogy mi a CA2-es agyi területet vizsgáltuk. A CA2 elnevezés egyébként őrzi azt a jelölést, ahogy Santiago Ramon y Cajal beosztotta a hippocampus különböző részeit. Egyébként Santiago Ramon y Cajal alapította azt az intézetet, ahonnan a szegedi kutatócsoportomba érkezett két spanyol munkatársam, a Neuron cikkét is jegyző Azahara Olivia Gonzalez PhD hallgató és Antonio Fernández-Ruiz posztdoktor – egészítette ki tudománytörténeti adalékkal a friss kutatási eredményükről szóló válaszát Berényi Antal.


Fernandez-Ruiz_Berenyi_Gonzalez

– Tehát eddig úgy tudtuk, hogy a CA2-ben a sejtek nagyjából homogének viselkedés szempontjából. Ehhez képest mi azt találtuk, hogy kétféle sejttípus és nagyjából fele-fele arányban található ott. Az egyik úgy viselkedik, ahogy várnák, vagyis ahogy a CA1 és a CA3 régióban a sejtek viselkednek. De van egy különálló sejtcsoport, amelynek az aktivitása már több száz milliszekundummal korábban elkezd növekedni, mint ahogy az úgynevezett éleshullám-fodor hullám kialakulna. Vagyis nagy valószínűséggel ez a sejtcsoport alakítja ki ezt a sharp-wave ripple ritmust.

 

– Specifikus molekuláris technológiáinkkal tudtuk meghatározni, hogy a hippocampus CA2 régiója mettől meddig tart. Ugyanakkor a speciális elektródákkal végzett nagy felbontású fölvételi technikák hozzájárultak a Neuron-cikkben kifejtett eredményünkhöz. Ahhoz, hogy ilyen jelentős megfigyelést tudjunk tenni, egyszerre kellett rögzítenünk nagyon sok sejt aktivitását több agyi régióban is. Így láthattuk meg a sorrendiséget. Eddig nem állt rendelkezésre olyan felvételi technika, amivel egy időben figyelhető meg több agyi régió – részletezte Berényi Antal, aki laboratóriumának adatait hozzáférhetővé teszi más kutatók számára is.

 

Mi a következő lépés a kutatómunkában?

Az élő állatok megfigyelésével is foglalkozó szegedi kutatók azt tervezik, hogy bevetik az optogenetika tárházát is munkájuk folytatásához. Ez azt jelenti, hogy képesek lesznek fénnyel be- és kikapcsolni az idegsejteket, például a CA2 régióban. Majd molekuláris módszerekkel elérhetővé teszik, hogy csak azokban a sejtekben legyen fényérzékeny fehérje, amelyeket vizsgálni akarnak.

 

– Tényleges lépést tettünk előre az agy megismerésében – fogalmazott Berényi Antal. – Az lenne a továbbvezető út, hogy megpróbáljuk lecsendesíteni az előbb említett sejteket. Így megnézhetnénk, hogy elvesznek-e a ritmusok. Ha igen, akkor végképp bizonyítanánk a Neuron cikkünkben megfogalmazott állításokat. Vagy egy másik lehetőség: megkeresni, hogy ezek a sejtek miért úgy viselkednek, ahogy? Vagyis milyen inger hatására aktivizálódnak akkor, amikor még le se zárult egy folyamat – fogalmazott Berényi Antal, aki cikkük hatásaként olyan tudományos vitára és új kutatási eredményekre is számít, amelyek ösztönözhetik az epilepszia-kutatást.

 

 

  Milyen a félidős eredmény?

A Berényi Antal-féle SZTE-MTA Lendület csoportban összesen 8 kutató dolgozik. Több témakör kutatását is érintő programjuk teljesítésének félidejénél tartanak. Többek között arra keresik a választ, hogyan miként lehet használni a koponyán kívüli elektromos ingereket fókuszáltan arra, hogy az agyműködést befolyásolák? Azt is vizsgálják, hogy ha ezeket a koponyán kívüli elektromos ingereket fölhasználják az epilepszia leállításra, akkor ennek hosszú távon van-e terápiás hatása? Vagyis a pacemaker-szerű beültetett eszköz hatására meggyógyul-e a paciens, vagy az epilepsziás rohamok leállításra csakis ez a mini-gép képes?

 

– Célegyenes közelben van a látórendszer-kutatáshoz, régi örökségünkhöz tartozó téma. Ennek lényege: az agy és a gondolkodás értelme, hogy adaptálódni tudjunk a környezetünkhöz. Ha egy inger ér bennünket, arra adekvát választ tudjunk adni a túlélés érdekében. Ez csak úgy képzelhető el, hogy a szenzoros ingereket átfordítsuk motorikus paranccsá. Mi azzal foglalkozunk, hogy honnan származik ez a látó információ és ezt az idegek miként tudják feldolgozni? – folytatta a kutatókat izgató kérdések sorát Berényi Antal, aki számára a legjelentősebb megválaszolandó kérdés, hogy „Mi az epilepszia mechanizmusa?”

 

SZTEinfo – Újszászi Ilona

Fotók: Bobkó Anna


Korábbi cikkeink:

Berényi Antal: „Ha van egy jó ötleted, próbáld megvalósítani!” 

5 szegedi a 10 Junior Prima Díjjal elismert kutató között

Újabb rangos pályázaton nyert Berényi Antal (SZTE)

Az SZTE kutatója, Berényi Antal publikált a friss Science-ben



Cikk nyomtatásCikk nyomtatás
Link küldésLink küldés

SZTEmagazin

2017. december 06.

kiemelt_Dux_Laszlo

Biológia, kémia és fizika tantárgyból, valamint a Nobel-díjas rektor életéből, munkásságából áll össze évről évre az egyre népszerűbb SZTE Szent-Györgyi Tanulmányi Verseny kérdéssora. A zsűri elnökével, prof. Dr. Dux László tanszékvezető egyetemi tanárral a Szent-Györgyi-örökségről és a középiskolások versenyéről beszélgettünk.

SZTEtelevízió

2017. szeptember 13.

kiemelt_tanevnyito2017

Olyan jelentős fejlesztések előtt áll az SZTE, amelyekkel nemzetközi rangú kutatóegyetemmé válik – jelentette ki a rektor, igazolta példákkal a kormányt képviselő igazságügyi miniszter. A Szegedi Tudományegyetem 2017-2018-as tanévet nyitó ünnepségéről készült rövid videó itt megtekinthető.

Eseménynaptár

Eseménynaptár RSS

Rendezvénynaptár *

  • december 18.
    10:00 - 14:30
    A Paál Zoltán díj átadása. A Katalízis Munkabizottság elnökének megválasztása. Sápi András (SZTE Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék) – Tervezett Katalízis: Nano- és in-situ technológiákkal a nagy aktivitás és szelektivitás felé. Havasi Viktor (SZTE Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék, PhD munka bemutató) – Ritkaföldfémekkel dópolt stroncium-aluminátok hasznosítása a fotokatalízisben. Ádám Adél (SZTE Szerves Kémiai Tanszék) – Nikkel nanorészecskék előállítása, jellemzése és felhasználása katalizátorként SZTE Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék). Varga Gábor (SZTE Szerves Kémiai Tanszék) – Átmenetifém-aminosav komplex-CaAl-réteges kettős hidroxid kompozitok készítése, szerkezetvizsgálatuk és katalitikus alkalmazásaik. Mészáros Rebeka, Ötvös Sándor Balázs, Varga Gábor, Kocsis Marianna, Pálinkó István, Fülöp Ferenc (SZTE Gyógyszerkémiai Intézet) – Hatékony heterogén ezüst katalizátor fejlesztése terminális alkinek közvetlen nitrillé alakításához. Gyulavári Tamás Zsolt (SZTE Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék) – Látható fénnyel gerjeszthető titán-dioxidok előállítása és jellemzése. Musza Katalin (SZTE Szerves Kémiai Tanszék) – Cu/Cu2O nanorészecskék szintézise, jellemzése és katalitikus aktivitásuk egy kapcsolási reakcióban. Tungler Antal (MTA Energiatudományi Kutatóközpont) – Gyógyszeripari szennyvizek ártalmatlanítása és hasznosítása.
  • december 19.
    10:00 - 16:47
    Az MTA Elektrokémiai Munkabizottság tudományos ülésének programja: Janáky Csaba (SZTE) – Új eredmények és kutatási irányok a szegedi fotoelektrokémiában. Kormányos Attila (SZTE) – Vezető polimer alapú összetett elektródok fotoelektrokémiája. Samu Gergely Ferenc (SZTE) – Optikailag aktív perovszkit elektródok vizsgálata. Kovács Noémi (ELTE) – Titánötvözetek elektrokémiai stabilitásának vizsgálata kettős potenciodinamikus vezérlést alkalmazó módszerekkel. Szekeres Krisztina Júlia (ELTE) – Vezető polimerfilm elektródok elektrokémiai és morfológiai vizsgálata. Pap Sándor József (MTA Energiakutató) – Réz(II)-peptid komplexek tervezése O2 elektrokatalitikus termeléséhez. Péter László (MTA Wigner) – Cirkónium elektrolitikus hidrogénezése. Tóth Péter Sándor (SZTE) – Grafén és egyéb kétdimenziós nanoszerkezetek (foto)elektrokémiai vizsgálata. Pajkossy Tamás (MTA TTK) – Egyebek. A rendezvény szervezője: SZAB Kémiai Szakbizottság Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Munkabizottság.
  • december 19.
    15:00 - 17:00
    SZAB Orvostudományi Szakbizottság Sprottudományi Munkabizottság.
  • *
    december 19.
    17:00 - 18:30
    Mikszáth Kálmántól kezdve Wass Alberten át Oravecz Imréig több író, illetve számos tanulmány tudós szerzője is foglalkozik az amerikai kontinensen diaszpórában élő magyarok helyzetével. Újszászi Ilona újságíró, az SZTE közkapcsolati koordinátora legújabb riportkönyvében családtörténetekkel válaszol a kérdésre: Hogyan lettek ők „amerikai magyarok”? A fotókkal, számokkal, tényekkel illusztrált könyvbemutatón szó esik az amerikai bevándorlási hullámok különbözőségeiről és tanulságairól, ami segítheti a napjainkban Európát érintő migrációs válság értelmezését is.