Egy új vizsgálat szerint az emlékezet különböző aspektusai különböző neurális mechanizmusokon múlnak.
Az emlékezet jelentőségét nehéz túlhangsúlyozni. A memória teszi lehetővé ugyanis, hogy az ember és az állatok megismerjék környezetüket, nélküle minden pillanat letaglózó mennyiségű újdonsággal szolgálna. Az emlékezet kutatása nagy múltra tekint vissza, ám talán nem túlzás azt mondani, hogy a legnagyobb jelentőségű felfedezések agysérült betegekhez köthetők.
Az egyik történet főszereplője egy súlyos epilepsziás beteg, Henry Molaison volt. Mivel nagyjából fél óránként alakult ki nála roham, orvosai úgy döntöttek, hogy sebészeti beavatkozást végeznek rajta. A műtét célja a halántéklebeny belső részének eltávolítása volt mindkét féltekéből, hiszen innen indultak ki a rohamok. A műtétet követően a rohamok gyakorisága drasztikusan lecsökkent ám Molaisonnak súlyos emlékezeti problémái adódtak. Nem volt képes új emlékeket létrehozni, illetve korábbi emlékeinek egy része is elveszett.
Az emlékezetkiesés másik klasszikus esete Kent Cochrane nevéhez fűződik. Cochrane motorozás közben szenvedett balesetet, aminek eredményeképp többek között a halántéklebenye sérült meg súlyosan. Nála is hasonló problémák jelentkeztek, mint Molaisonnál, azonban Cochrane szinte teljesen elvesztette emlékei egy részét, melyeket manapság epizodikus emlékeknek nevezünk. Nem emlékezett semmilyen eseményre az életéből, noha tudta, hogy ezek megtörténtek. Például tudta, hogy a bátyja halott, azonban nem tudta felidézni a temetést, ami 2 évvel a balesete előtt történt.
Tulajdonképpen ez a két eset világított rá arra, hogy az epizodikus emlékezet egy speciális emlékezeti rendszernek tekinthető, amely a halántéklebenyben elhelyezkedő hippokampusz működésének eredményeképp jön létre. A hippokampusz sérülése ellehetetlenítette az új epizodikus emlékek kialakulását, sőt a korábban elraktározott emlékek felidézését is.
Hippokampusz és emlékezet
Az elképzelést, miszerint a hippokampusz alapvető fontosságú az emlékezésben, az állatkísérletes idegtudomány is megerősítette. A hippokampusz és az emlékezet kapcsolatát a térbeli tájékozódáson keresztül vizsgálták állatokon. A tájékozódás legösszetettebb és legrugalmasabb módja az ún. kognitív térképen alapul. A kognitív térkép a külső környezet leképezése az elmében, amely lehetővé teszi, hogy az emberek és az állatok útvonalakat tervezzenek, hogy a környezetük egy-egy pontját elérjék.
A tájékozódással kapcsolatban még a XX. század első felében végzett egy központi fontosságú vizsgálatot az amerikai Edward C. Tolman. Ebben az időben az amerikai pszichológiában a behaviorizmus volt a domináns irányzat, amely úgy tartotta, hogy az elmében zajló események mellékesek a viselkedés szempontjából. A behaviorizmus alapvetése az volt, hogy tudományos igényességgel pusztán a viselkedést lehet vizsgálni, így a nem megfigyelhető mentális folyamatok nem képezik a pszichológia tárgyát. Ebben a korszellemben tevékenykedett Tolman is, aki azt vizsgálta, hogyan navigálnak a kísérleti patkányok különféle útvesztőkben. Egy kísérlet során azt találta, hogy amikor az állatok megtanulták a legrövidebb úton megszerezni a táplálékot egy labirintusban, az útvonal lezárása esetén azonnal a következő legrövidebb utat választják. Ez az eredmény azt támasztotta alá, hogy az állatok leképezik a környezetüket és ezt a leképezést használva navigálnak, nem pedig a jutalmat eredményező cselekvések láncolatát jegyzik meg.
A kognitív térképre ezek után a navigáció hátterében álló mentális jelenségként tekintettek a kutatók. Kiderült, hogy a hippokampusz sérülése esetén a korábban megtanult útvonalak elvesznek a kísérleti állatok számára és így a kognitív térképeket a hippokampuszhoz kötötték. Lényegében a kognitív térkép az emlékezet részének tekinthető, a helyek az epizodikus emlékek fontos elemei, ezért a hippokampusz és az epizodikus memória kapcsolatának gondolatához már nem sok kétség fért.
A hippokampális helysejtek
Mindezek fényében óriási jelentőséggel bírt az ún. helysejtek felfedezése, amiért John O’Keefe Élettani és Orvostudományi Nobel-díjat kapott 2014-ben. O’Keefe és társai azt találták, hogy a hippokampusz bizonyos sejtjei akkor aktiválódnak, amikor a kísérleti állat a környezetének egy bizonyos pontján helyezkedik el. Ebből arra következtettek, hogy ezek a sejtek kódolják az állat helyét, vagyis a kognitív térkép neurális alapját adják.
A helysejtek működésével kapcsolatban egy másik alapvető jelentőségű felismerés is történt, ami egy magyar agykutató, Buzsáky György nevéhez köthető. Kiderült, hogy a helysejtek pihenés közben is aktiválódnak, ráadásul olyan sorrendben, amik különböző útvonalakat képeznek le. Ez a reaktiváció áll a hátterében az útvonalak megjegyzésének. Összegezve tehát a hippokampusz helysejtjei felelősek a tájékozódásért, ami az epizodikus emlékezet egyik megnyilvánulásának tekinthető. A helysejtek aktivációja helyeket kódol, az aktivitásukban felfedezhető szekvenciák pedig feltehetőleg útvonalakat. Egy új kutatás ezt a feltevést támasztotta alá.
A szekvencia kód megzavarása megnehezíti a tájékozódást
Egy amerikai kutatócsoport eredményei arra utalnak, hogy a szekvencia kód tehető felelőssé az útvonalak tanulásáért, míg a helysejtek aktivációja a helyek jellemzőit köti a helyekhez (pl. ezen a helyen táplálék- vagy épp veszélyforrás van).
A kutatók optogenetikai manipulációval oldották meg, hogy a helysejtek aktivációja megmaradjon és csak a szekvenciák aktiválódása vesszen el. Ennek az alapja az volt, hogy a hippokampuszhoz közel lévő agykérgi területen (entorhinális kéreg) olyan neuronok vannak, melyek befolyásolják a helysejtek aktiválódásának időzítését. A kutatók tehát az entorhinális sejtek aktivitását befolyásolva zavarták meg az aktiváció normális ritmusát. Ez azt eredményezte, hogy ugyan a szekvenciális kód elveszett, a helysejtek aktivációja megmaradt.
A kutatók azt feltételezték, hogy ennek a beavatkozásnak az lesz az eredménye, hogy a kísérleti állatok nem jegyzik meg a számukra hasznos útvonalakat, viszont azt tudni fogják, hogy melyik hely előnyös. A kettő szerencsére könnyen elválasztható viselkedéses vizsgálatokkal. A kondicionált helypreferencia kialakulása például a helyekkel kapcsolatos asszociatív tanulásra utal, míg a konkrét táplálékforrások felkeresése már az útvonalak megjegyzését mutatja. A viselkedéses tesztek eredményei megerősítették a kutatók feltételezését: a kísérleti állatok preferálták a korábban jutalmazott helyeket, azonban nem tudtak ezek között hatékonyan navigálni.
Az eredmények tehát arra utalnak, hogy a hippokampális helysejtek reaktiválódása szilárdítja meg a helyekkel kapcsolatos asszociatív emlékeket, azonban a reaktivációs szekvenciák által őrződnek meg az útvonalak emlékei. A kutatás tehát rávilágított, hogy a helysejtek reaktivációja különböző mechanizmusok révén kódolja a kognitív térképhez szükséges különböző információkat. A kutatás jelentőségét az a tény adja, hogy most először sikerült úgy megzavarni a helysejtek reaktivációs mintázatait, hogy az csak az ebben kirajzolódó sorozatokat érintse, de magát a reaktivációt meghagyja. Ezt az optogenetika tette lehetővé, az idegtudomány új kedvenc eszköze, ami továbbra is rohamléptekkel fejlődik. Lényege, hogy fényingerelhetővé tesznek idegsejteket, amiket így páratlan pontossággal lehet irányítani. Vajon az agyműködés minden rejtelme megismerhető az optogenetika által?
Ez a cikkem az Élet és Tudomány Agyi aktualitások rovatában jelent meg.
