Az idegtudomány hétről hétre óriási mennyiségű új eredményt produkál, ezúttal a hippokampusz működése mellett egy izgalmas régészeti lelet tett hozzá a koponyalékeléssel kapcsolatos antropológiai ismeretekhez, illetve az epidurális ingerlés hatékonyságáról számolt be egy svájci kutatócsoport egy Parkinson-kóros beteg kezelésében.

Virtuális terek bejárása agy-gép interfésszel

Az utóbbi hetekben a hippokampusszal kapcsolatos eredmények voltak reflektorfényben. Legutóbb a koncepciókat kódoló sejtek kerültek terítékre, ám ezúttal újra a helysejteké a főszerep. Egy amerikai kutatócsoport azt vizsgálta, hogy lehetséges-e a hippokampális helysejtek aktivitása alapján navigálni egy virtuális térben. A helysejtek olyan sejtek, melyek rendre akkor aktiválódnak, mikor a kísérleti állat egy bizonyos helyen tartózkodik. Ez a válaszmintázat vetette fel, hogy a helysejtek a környezetet képezik le, kognitív térképet hoznak létre. A helysejtek aktivitásából tehát elvileg kiolvasható, hogy az állat merre jár éppen. Ugyanakkor az is ismert, hogy a helysejtekből az is kiolvasható, hogy az állat merre akar menni. Mindig azon helysejtek aktivitása maximális, melyek az éppen elfoglalt helyet kódolják, viszont azok a helysejtek is tüzelnek, melyek a soron következő helyet képezik le. Ez vetette fel annak lehetőségét, hogy a kísérleti állatok helysejtjeinek aktivitása alapján lehetséges lenne bejósolni, hogy az állat merre szándékozik menni és pusztán ezen aktivitás alapján járhatnák be a virtuális tereket.

A kutatók elektródákat ültettek a kísérleti állatok hippokampuszába és rögzítették a sejtek aktivitását, miközben az egerek egy virtuális térben navigáltak. Az egerek egy kijelzőn nézhették a virtuális teret, miközben egy golyón mozogtak. A kutatás első szakaszában rögzített adatok alapján a kutatók meghatározták, hogy a virtuális terek mely részét képezik le a helysejtek, vagyis „feltörték” a helysejtek kódját. Ezután a következő szakaszban egy algoritmus segítségével valós időben dekódolták a helysejtek tevékenységét, így meghatározták, hogy a virtuális tér mely pontjára szándékozik menni az állat. Ennek megfelelően olyan útvonalakat dekódoltak, melyek jutalmak helyére vezették az egereket. A vizsgálat egyedülálló az agy-gép interfészek területén. Az agy-gép interfészek az agy és egy számítógép közötti kommunikációt teszik lehetővé, ám eddig ezek olyan agyterületek jeleit dekódolták, melyek közvetlenebbül okozzák a mozgásokat. Ilyen például a mozgatókéreg, amely a megfelelő izommunkához szükséges parancsokat hozza létre. Ezúttal azonban a hippokampusz aktivitását használták fel a navigációra, amely jóval közvetettebb módon köthető csak a viselkedéshez. Érdekes belegondolni, hogy mire lehetne használni ezt a technológiát. Gondolatokkal lehetne kormányozni a járműveket?

Trepanáció az ókori Kínában

A trepanáció vagy koponyalékelés egy ősi, gyógyító céllal végzett beavatkozás. A művelet lényege, hogy a koponyán egy lyukat fúrnak. A beavatkozás célja elvileg a rossz szellemek elűzése volt, amik megszállták az embert. Úgy tűnik, hogy a zavarodottságtól a pszichózison keresztül a rohamokig mindenféle állapot kezelésére használták. Érdekes módon az esetek egy részében valóban hatásos lehetett: amikor az agyműködés zavarát a koponyaűri nyomás megnövekedése okozza, akkor a koponya kilyukasztása enyhítheti a tüneteket. Minden bizonnyal ez is hozzájárult ahhoz, hogy a világ minden táján megjelenjen, mint gyógymód.

A modern nyugati orvoslás először a XIX. században értesült a koponyalékelés létezéséről, amikor a neves francia orvos, Pierre Paul Broca, egy Közép-Amerikából származó, trepanált koponyát kapott. A lyukak szélén látható volt, hogy megindult a csont gyógyulása, ami arra utalt, hogy a beavatkozást túlélte a páciens. A korabeli orvosok számára lehetetlennek tűnt, hogy a „primitív” őslakosok sámánjainak kezei között bárki túlélhet egy olyan műveletet, ami Franciaország legkiválóbb intézményeiben is nagyrészt halállal végződik. Idővel mégis bebizonyosodott, hogy már a kőkorban is használták a módszert, egyes becslések szerint közel tízezer évvel ezelőtt.

Mára több ezer trepanált koponyát találtak a régészek, a legújabb lelet Kínából származik. Megállapították, hogy 2700 évvel ezelőtt élhetett az a nagyjából 30 éves férfi, akinek ún. epidurális hematóma okozhatott zavart az agyműködésében. Ez azt jelenti, hogy az egyik artériából kiömlő vér gyűlt össze a koponyán belül. A feltárást végző antropológusok szerint eddig ez a koponya mutatja a legfejlettebb technológia nyomait Eurázsia területén. Ráadásul a sírhelyen kannabiszt is találtak, amit talán érzéstelenítőként használtak a beavatkozás során.

Az epidurális ingerlés segíti egy Parkinson-kóros személy járását

A Parkinson-kór egy jól ismert neurodegeneratív betegség. Jellemzően a középagy dopaminerg idegsejtjei pusztulnak el először az érintetteknél, ami egy sor tipikus mozgásos tünetet produkál: merevség, remegés és a mozdulatok indításának nehézsége.

Egy svájci páciens gyakran járás közben tapasztalta meg az utóbbi tünetet: a fordulásoknál egyszerűen lefagyott, nem tudta megfelelően mozgatni az egyik lábát, így gyakran (naponta 5-6 alkalommal) elesett. Egy svájci kutatócsoport az ún. epidurális ingerlés segítségével azonban szinte nullára csökkentette az esések gyakoriságát és a páciens az utóbbi két évben akár több kilométert is le tud sétálni egyhuzamban.

Az epidurális ingerlés lényege, hogy egy elektródát ültetnek be a gerincvelő felszínére, vagyis a gerincvelőt burkoló kemény hártyára (dura mater). Az elektróda bekapcsolása ingerli a gerincvelői neuronhálózatokat ez pedig, eddig tisztázatlan módon, segíti a járást. Annyi biztos, hogy a járáshoz szükséges mozdulatsor gerincvelői szinten szabályozódik és feltehető, hogy az ilyen gyakran ismételt mozdulatsorokat létrehozó hálózatok aktíválódnak a legkönnyebben. Ez magyarázhatja az epidurális ingerlés hatását.

A kutatók először felmérték, hogy a gerincvelő mely pontján alakul ki aktivitás, amikor a páciens jár, majd erre a területre helyezték be a készüléket. Emellett olyan elektródákat is elhelyeztek a páciens lábán, amelyek az izmok összehúzódására reagáltak. Ez utóbbiak jelei irányítják az epidurális készüléket, vagyis akkor kapcsol be a gerincvelőre helyezett elektróda, amikor a láb izmainak állapota arra utal, hogy a páciens lépni próbál. A rendszer sikere biztató, azonban figyelembe kell venni, hogy a beteg még korai stádiumban van. Kérdéses mennyire lesz hatékony a módszer, amikor a neurodegeneráció előrehalad. Mindenesetre további betegeknél is tesztelni fogják az eljárást, így remélhetőleg hamarosan több információ áll majd rendelkezésre az epidurális ingerlésben rejlő lehetőségek kapcsán.

Szemrevaló retina

Az alábbi kép a 2023-as Nikon Small World fotóverseny győztese. A képet Hassan Qambari készítette, aki egy ausztrál kutatóintézet munkatársa. A képen egy patkány retinája látható, pontosabban a vakfolt, ahol a látóideg kilép a szemgolyóból. Vörössel az erek falát alkotó sejtek egy fehérjéje, kékkel a sejtmagok, sárgával pedig az asztrociták láthatók. Ez utóbbi sejtek biztosítják a retina neuronjai számára az erekből érkező tápanyagokat. A képet mesterségesen színezték és több fotóból áll. Qambari kutatócsoportja a diabetikus retinopátia mechanizmusait kutatja, vagyis azt, hogyan vezet a retina sérüléséhez a cukorbetegség.

Források

The neural basis of mental navigation in rats | Science

Spinal implant helps man with advanced Parkinson’s to walk without falling (nature.com)