A gyors szemmozgásos (REM) alvást felfedezése óta az álmodáshoz kötik. Ez a kapcsolat már önmagában az egyik legizgalmasabb alvással kapcsolatos jelenséggé teszi, de vizsgálatok sokasága mutatta meg azt is, hogy ez az alvásszakasz hatással van a kogníció és az agyműködés számos jellemzőjére. Összefüggésbe hozható például érzelmi folyamatokkal, sőt egy súlyos neurológiai betegség, a narkolepszia sok szakértő szerint tulajdonképpen a gyors szemmozgásos szakasz ébrenlétbe való betörésének tekinthető. Mindezek miatt a REM szakasz szabályozásának feltárása fontos törekvés napjaink idegtudományában. Egy új vizsgálat szerint a jutalmazó rendszernek fontos szerepe van a REM alvás beindításában, ami Freud álomelméletét idézi, miszerint az álmokban a vágyak nyilvánulnak meg.
Az alvás és az álmodás rejtélyes jelenségek, amik évezredek óta sarkallják elmélkedésre az embereket. Az egyik legnagyobb hatású álomelmélettel Freud állt elő 1899-ben megjelent könyvében (Álomfejtés – Die Traumdeutung). Az elképzelés lényege az volt, hogy az álmok a vágyak megnyilvánulásai, az álombéli események értelmezése pedig elvezethet a lelki problémák gyökeréhez. Noha Freud elméleteit rengeteg kritika érte, írásai a XX. század kezdete óta folyamatosan befolyással vannak a pszichológiai jelenségek megítélésére. Ennek egyik ékes példája, hogy mikor először felmerült, hogy a jutalmazó rendszer által kibocsájtott jelátvivő, a dopamin hatással van a REM szakasz megjelenésére, rögtön Freud elmélete derengett fel az idegtudósok előtt.
A REM szakasz és a dopamin
A gyors szemmozgásokkal jellemezhető alvásszakaszt az 50-es években fedezték fel amerikai kutatók. Aserinsky és Kleitman gyermekeken végzett elektroenkefalográfiás (EEG) méréseket, miközben a gyerekek különböző feladatokat végeztek el. A kísérlet olyan unalmasnak bizonyult, hogy Aserinsky saját fia is elaludt rajta, fején az EEG elektródákkal. Aserinsky először észre sem vette, hogy mi történt, hiszen az EEG regisztrátum nagyon hasonló volt az ébrenlétben láthatóhoz. Az elektródák jele alapján észrevette, hogy a fiú szemei élénken mozognak, holott egyenesen előre kellene néznie. Legnagyobb meglepetésére a gyermek szemei csukva voltak és minden jel szerint aludt. A jelenséget az tette még érdekesebbé, hogy mikor Aserinsky felébresztette a fiát, akkor az élénk álmokról számolt be neki. Aserinsky és Kleitman hamarosan felnőttek alvása során is kimutatta a gyors szemmozgásos szakasz létét. Azt is tisztázták, hogy a REM alvásnak nevezett szakaszból ébresztve a kísérleti személyek nagyon gyakran számolnak be álmokról.
A REM szakasz szabályozásáért felelős idegrendszer struktúrák feltárásában a 70-es években történt nagyobb áttörés. Az elektrofiziológiai módszerek fejlődésének köszönhetően két amerikai kutató kimutatta, hogy az agytörzsben több olyan sejtcsoport is van, amelyek karakterisztikus aktivitási mintázatot mutatnak az éberség és az alvás különböző szakaszai között. Kiderült, hogy ezek a sejtcsoportok olyan jelátvivőket szabadítanak fel, amelyek jellemzően az agy egészére, vagy legalábbis nagyobb területekre fejtenek ki hatásokat (neuromodulátorok). Ilyen többek között a dopaminerg rendszer is, mely azonban a REM szabályozásával kapcsolatos modellek többségéből furcsa mód kimaradt. Az ok talán az, hogy más neuromodulátorok (pl. noradrenalin, acetilkolin) markánsabb szereppel bírnak a REM szabályozásában.
Ettől függetlenül egy vizsgálat már bő egy évtizede kimutatta, hogy a középagyi dopaminerg sejtek aktívabbak a REM szakaszban, mint az alvás más szakaszaiban. Ráadásul kifejezetten a NREM-REM átmenetek idején fokozódik aktivitásuk. Ezek a sejtek a jutalmazó rendszerhez tartoznak, ébrenlét alatt akkor aktiválódnak, amikor az állat valamilyen élvezetes dolgot él át, vagy éppen vágyakozik egy ilyen dolog után.
Hogyan befolyásolja a dopamin a REM szakaszt?
Egy japán kutatócsoport ezen a nyomon indult el, a dopamin és a REM közötti kapcsolatot vizsgálták. A vizsgálat középpontjában egy új géntechnológiai eljárás állt, mely lehetővé tette, hogy pontosan kövessék mely agyterületeken és mikor szabadul fel dopamin. A módszer lényege, hogy különböző neurotranszmitterek receptorait módosítják úgy, hogy a receptor aktivációja fluoreszcenciát idézzen elő. A receptorok azok a fehérjék, amelyekhez az ingerületátvivők hozzákötnek, hogy a célsejten is kialakulhasson az elektromos jel, ami az idegrendszer működésének esszenciája. A receptorok ilyenkor gyakran térszerkezetet váltanak és ez a változás képes befolyásolni a fluoreszcenciára képes részek jeladását. Tehát amikor a receptorok aktiválódnak, egyúttal fluoreszcenssé is válnak, így a fluoreszcens jel helyéből és mértékéből következtetni lehet arra, hogy az agyban hol és milyen mennyiségben szabadul fel egy bizonyos neurotranszmitter.
Ezeket a mesterségesen létrehozott receptorokat G-fehérjéhez kötött receptor (GPCR) aktiváció alapú (GRAB) szenzoroknak nevezik. A szenzorokat néhány éve fejlesztette ki egy amerikai és kínai kutatókból álló csoport, azóta pedig már több ingerületátvivőre specifikus szenzort előállítottak. A dopaminra érzékeny szenzorral végezte kísérleteit a japán kutatócsoport, hogy jobban megértsék a REM szakasz szabályozásának hátterében álló idegrendszeri hálózat működését. A kutatók először azt figyelték meg, hogy mely agyterületeken szabadul fel nagyobb mennyiségű dopamin a középagyi idegsejtek REM alatti aktivációja következtében. Azt találták, hogy a jutalmazó rendszer egy másik fontos magja mellett a mandulamag egyik részén (bazolaterális amigdala) is jelentős mennyiségű dopamin szabadul fel.
Hogy kiderítsék, melyik struktúra járul hozzá a REM szakasz kialakulásához, a kutatók génmanipulált állatokat használtak. Az állatokban azok a sejtek fejeztek ki fényérzékeny ioncsatornákat, amelyek a dopamin receptorát is kifejezték. A kutatók így a megfelelő helyre beültetett fényszálak segítségével egy-egy specifikus területet tudtak mesterségesen ingerelni. Kiderült, hogy a mandulamag ingerlése eredményezte a REM szakasz kialakulását: jelentősen megnőtt a REM alvásban töltött idő a beavatkozás hatására. Ez alapján tehát világossá vált, hogy a jutalmazó rendszerhez tartozó középagyi dopaminerg sejtek aktivációja a mandulamagban kifejtett hatás révén idézi elő a REM szakaszt.
A REM-re jellemző izomatónia is a dopaminhoz köthető
A REM szakasz egyik jellegzetessége, hogy megszűnik alatta az izomtónus, vagyis az izmok elernyednek, izomatónia áll be. Érdekes módon az alvás alatt kialakuló izomatóniáról elsőként Freud számolt be. Az izomatónia bizonyos esetekben ébrenlét során is megjelenik, ezt kataplexiának nevezik. A kataplexia a narkolepszia egyik jellegzetes tünete, lényege, hogy az intenzív érzelmek hatására az izmok teljesen elvesztik tónusukat. A narkolepsziás betegek jelentős részének jelenik meg a kataplexia, például ijedelem hatására, vagy éppen a kitörő öröm miatt. Évekkel ezelőtt több vizsgálat mutatta ki, hogy a kataplexia súlyossága fokozódik olyan vegyületek hatására, amelyek a dopaminerg transzmissziót fokozzák. Erre alapozva a kutatók megfigyelték, hogyan alakul a dopamin felszabadulás a mandulamagban olyan egereknél, melyeknél megjelenik a kataplexia. Ezekben az állatokban mesterségesen idézik elő a narkolepsziát és vele a kataplexiát, egy hipotalamikus sejtcsoport elpusztításával. A kutatók azt találták, hogy a kataplexia megjelenése előtt a mandulamagban fokozódott a dopamin mennyisége.
A kutatók ezután megvizsgálták, normális állatokban kiváltható-e kataplexia ha mesterségesen fokozzák a dopamin felszabadulását a mandulamagban. Meglepő módon azt találták, hogy igen. Ez azért meglepő, mert a kataplexia tüneteit magyarázó elképzelések nagy hangsúlyt fektetnek bizonyos hipotalamikus sejtek hiányára, amelyek a narkolepszia esetében jellemzően degenerálódnak. Korábban még soha nem figyeltek meg kataplexiát olyan állatoknál vagy embereknél, akiknél ez a sejtcsoport ép volt. Az új eredmények tehát arra utalnak, hogy a kataplexia oka a szabályozatlan dopaminerg transzmisszió, ami akár úgy is létrehozható, hogy a narkolepsziában érintett sejtcsoport működőképes.
Freudnak igaza volt?
Az új eredmények fényében tehát a dopaminerg jelátvitel fontos szerepet tölt be a REM szakasz szabályozásában. A kutatók még kataplexiát is képesek voltak előidézni a feltárt hálózat mesterséges befolyásolásával, amit sokan az ébrenlétbe betörő REM szakaszként konceptualizálnak. A jutalmazó rendszer és a REM közötti összefüggés Freud elméletére emlékeztet, és ennek egy óvatosabb változatát tényleg komolyan veszik napjaink idegtudományában: a REM szakasz alatt a napközben átélt jelentősebb események emlékeinek megszilárdítása, beépítése zajlik, ez a folyamat pedig befolyásolhatja az álmok tartalmát is.
Ez a cikkem az Élet és Tudomány 2022/13. számában, az Agyi aktualitások rovatban jelent meg.
