Az idegsejtek nagy részén a más sejtektől érkező információ átadása a fogadó nyúlványok (dendritek) tüskéin lévő szinaptikus kapcsolatokon keresztül történik. A rangos folyóiratban most megjelent publikáció egyik fő megállapítása, hogy a tüskék elektromos tulajdonságai jelentősen befolyásolhatják az idegsejtek információtárolási képességét.

A laborvezető Jeffrey Magee, valamint a vele dolgozó Mark Harnet és Makara Judit kétfoton-mikroszkópia és elektrofiziológiai módszerek kombinálásával, a korábbiaknál közvetlenebb módszerrel tudták elvégezni a vizsgálataikat. Azt mérték meg a hippokampusz, vagyis a tanulásban és emlékezésben központi szerepet játszó agyterület piramissejtjeiben, hogy a tüskefejben létrehozott feszültségjelekhez képest mennyivel válnak kisebbé a fogadó dendritben kiváltott feszültségválaszok.

A kutatók közvetlenül kiszámították egy alapvető idegsejtjellemző, a tüskenyak elektromos ellenállását, amely a korábban feltételezettnél magasabbnak bizonyult. A dendritek egy terebélyes fa különböző hosszúságú ágaihoz hasonlóan körbeveszik a sejt központi részét. A kutatók kimutatták, hogy a feszültségjelek tüskenyakon keresztüli gyengülése nagy mértékben függ attól, hogy a tüske hol található a dendritfán Nem mindegy, hogy a vastag fő- vagy vékony mellékágon, illetve azon belül a dendrit elején vagy végén helyezkedik-e el. „Ennek következtében az egyes szinapszisok közötti elektromos kölcsönhatás szintén változó lehet attól függően, hogy a szinapszisok hol helyezkednek el a dendritfán" – mondta Makara Judit.

A mérések eredményét számítógépes idegsejtmodellben is igazolták. „Eredményeink alapján úgy gondoljuk, hogy a dendrittüskék elektromos tulajdonságai jelentősen befolyásolják az idegsejtek információtárolási képességét" – foglalta össze megállapításuk lényegét a fiatal kutató.

Az idegkutatás egyik alapvető problémája annak megértése, hogy az ideghálózat milyen stratégiák alkalmazásával oldja meg az óriási mennyiségű információ tárolását. Ez különböző szinteken valósulhat meg, az egyes szinaptikus kapcsolatok működésének módosításától kezdve az idegsejten mint kódoló egységen át a bonyolult hálózati kódolásig, és ezek a mechanizmusok minden bizonnyal egymással is szorosan összefüggenek.

„Korábbi munkáink már rávilágítottak, hogy az idegsejten belül a dendritfa különböző részei is többé-kevésbé elkülönülten működő kódoló egységként viselkedhetnek, amelyek képesek bizonyos információmintázatok felismerésére és akár megtanulására, így az információtárolásnak egy további szintjét jelentik, megnövelve ezzel a lehetséges kódolási mechanizmusok repertoárját" – magyarázta Makara.

A dendrittüskék morfológiai és funkcionális eltérése számos idegrendszeri betegség – például az Alzheimer-kór és más mentális zavarok – esetében jellemző. A tüskék normális működésének, elektromos tulajdonságainak jobb megismerése tehát hozzájárulhat az idegrendszeri információfeldolgozási zavarok megértéséhez.