A HUN-REN Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetben (HUN-REN KOKI) Nyiri Gábor és kutatócsoportja már több mint 10 éve foglalkoznak annak felderítésével, hogy az agytörzsnek milyen funkciói vannak – ebben a témában ez már a harmadik publikációjuk a Science folyóiratban. Agyunk összetett idegrendszeri tevékenysége során folyamatosan fürkészi, hogy élményeink hasznosak vagy károsak számunkra, illetve milyen potenciális veszélyeket rejt környezetünk, és merre vannak menekülőutak. 

Egy 2019-ben megjelent tanulmányban Nyiriék azonosították az egyik legjelentősebb olyan agytörzsi serkentő idegsejt-populációt, ami a rossz élmények átélésében alapvető fontosságú. Ezek a sejtek negatív élményt és agressziót váltottak ki. Most megjelent tanulmányukban Zichó Krisztián és munkatársai, a HUN-REN KOKI kutatói Nyiri Gábor vezetésével felfedeztek egy másik, eddig ismeretlen agyterületet, ami a korábbival ellentétben kellemes élményt vált ki, és ezzel segíti a pozitív döntések meghozatalát.

Jó/rossz hangulat az agyban

Mostanáig az volt biztos, hogy az agytörzs modulátoros szerepet tölt be, vagyis módosíthatja, szabályozhatja az autonóm idegrendszeri funkciókat, például a légzést. Nyiri Gáborék munkája nyomán viszont egyre világosabb, hogy vannak az agytörzsben olyan sejtek is, amik gyors jelátvitel segítségével a legmagasabb idegrendszeri folyamatokat, így a tanulási, emlékezési és döntéshozatali folyamatokat is képesek szabályozni.

Az emlősök agyában a laterális habenula (egy agykéreg alatti struktúra a köztiagyban) kulcsszerepet játszik az érzelmek feldolgozásában és a motivációs folyamatok irányításában. Ha ez a terület aktivizálódik, negatív érzelmek jelennek meg, túlaktiválódása pedig szorongáshoz vagy depresszióhoz vezethet.

Viszont ha a laterális habenula gátlódik, akkor olyan pozitív érzelmeket válthat ki, amik fontosak lehetnek az örömérzet kialakulásában vagy a hangulatzavarok kezelésében

– tudtuk meg Nyiritől, aki egy korábbi interjúban úgy nyilatkozott: céljuk a depresszióért és a negatív élményekért felelős sejtek megtalálása, azonosítása és receptoraik definiálása. 

Mi lehet tehát a rossz érzések természetes gátlása az agyban? Mi gátolhatja a laterális habenulát? Hogy lehet a depressziót oldani olyan sejtekkel, amik gátló jelátvivő anyagot használnak? Ebben sikerült most nagy előrelépést elérni.

Az újonnan felfedezett agyi régió erős gátlást biztosít a laterális habenula számára, ami így pozitív élményt okozhat. Ezt az agytörzsi magot az elhelyezkedése alapján szubventrikuláris tegmentumnak (SVTg) neveztük el, majd szerepét számos idegrendszeri folyamatban vizsgáltuk svájci és más magyar kutatócsoportokkal közösen

– fűzi hozzá.

Vírusos egerek

A kutatásban speciálisan módosított vírusokat használtak, mert ezeket pontosan meg lehet tervezni, és azt is meg lehet mondani nekik, mit csináljanak, milyen fehérjét fejezzenek ki. „A sejtekben expresszálják saját genetikai állományukat: bemennek, megfertőzik a sejtet, de nem tudnak szaporodni, elszabadulni, mert ezek módosított, nem természetes vírusok. Ugyanakkor képesek átírni a saját genetikai állományukat és az ebből származó fehérjéket a sejtek felszínére juttatni.”

Ezek segítségével a sejtek fénnyel serkenthetők vagy gátolhatók lesznek (ezt a metódust nevezik optogenetikai módszernek). Nyiri Gáborék egerekkel kísérleteztek: az optikai szál az egér agytörzse fölött volt, így pontosan sikerült fénnyel kontrollálni a felfedezett sejteket. Így derült ki, hogy az agytörzsben van egy nagy sejtpopuláció, ami gátolhatja a rossz élményekért és depresszióért felelős sejteket a laterális habenulában:

A vírusokkal és a genetikailag módosított egerekkel képesek vagyunk olyan vizsgálatokat végezni, amik segítségével egy bizonyos agyterületen, egy bizonyos időpontban, bizonyos típusú sejtek működését tudjuk szabályozni. Így tudtunk nagyon precízen azonosítani új sejteket, funkcióikat, amiket később akár terápiás célpontként is felhasználhatunk. 

Az egérkísérletek megmutatták, hogy az SVTg aktivitása nemcsak a pozitív élmények közben, de a jó emlékek felidézésekor is fokozódik. Ugyanakkor az egerek azt is nagyon szerették, ha a kutatók közvetlenül, mesterségesen serkentették az SVTg-sejtjeiket. Sőt, kihívást jelentő helyzetben e serkentés szorongáscsökkentőként működött: az egerek bátrabbak lettek egy ismeretlen terep felfedezésében.

Segítheti a célzott gyógyszerfejlesztést

Egy másik kísérletben a kutatók megtanították az egereknek, hogy egy érzékelő segítségével ingereljék saját SVTg-régiójukat. Az állatok ettől kezdve keresték az élményt, és próbálták minél többször ingerelni saját SVTg-sejtjeiket. Mikor az ingerlés megszűnt, akkor is újra próbálkoztak, hátha megint jól érezhetik magukat – mint a szenvedélybetegek, akik keresik a kielégülést adó élményt. Az SVTg gátlása viszont rossz élményt és fokozott félelmet okozott, ezért ilyenkor azokat a helyeket, ahol az SVTg gátlását átélték, elkerülték.

Ezek és más kísérletek igazolták, hogy az SVTg szerepe nagyon fontos ahhoz, hogy az élőlény kiegyensúlyozott döntéseket hozzon: egyrészt segíti a jó élmények átélését és a motivációt, másrészt megakadályozza, hogy rossz élmények során az állat túlságosan féljen, esetleg pánikba essen

– mondta a kutató.

Annak érdekében, hogy emberben is azonosítani lehessen ezeket a sejteket, az egér SVTg-sejtjeinek genetikai állományát is feltérképezték. A SATB1 specifikus fehérjéről kiderült, hogy segítségével a sejtek azonosíthatók, és ennek felhasználásával később emberben is sikerült meghatározni ezt az új agyterületet. A kutatás fontosságáról Nyiri Gábor elmondta, hogy segítheti a célzott gyógyszerfejlesztést, mert a szorongások, a fóbiák, a depresszió, a poszttraumás stressz-zavar kezelése még nem megoldott. A kezelésükre használt gyógyszerek ugyanis nem eléggé pontosan célozzák a hangulatot érintő agyterületeket, ezért mellékhatásokat okozhatnak.

Az általunk vizsgált agytörzsben azonban olyan régiók vannak, amik specifikus terápiás célzása hatékonyabb gyógyszerek fejlesztését teheti lehetővé a jövőben

– emelte ki.