Felfedezésre került egy eddig ismeretlen agyterület, amelyet a magyar kutatók azonosítottak. Ez az újonnan felfedezett régió izgalmas lehetőségeket nyithat meg a neurológiai kutatások terén, és új megvilágításba helyezheti az agy működésének megértését.

A HUN-REN Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet (HUN-REN KOKI) tudósai felfedeztek egy eddig ismeretlen agytörzsi területet, amely kulcsszerepet játszik az agy jutalmazó rendszerében. Ez a jelentős áttörés, amelyet a világ egyik legelismertebb tudományos folyóirata, a Science is méltatott, új lehetőségeket nyithat meg a szorongás, a depresszió és a szenvedélybetegségek kezelésében.

A HUN-REN Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet (HUN-REN KOKI) falai között Nyiri Gábor és kutatócsoportja már több mint egy évtizede kutatja az agytörzs funkcióit. E téma iránti elkötelezettségük most újabb mérföldkőhöz érkezett, hiszen ez a harmadik publikációjuk a neves Science folyóiratban. Agyunk működése során folyamatosan elemzi és értékeli tapasztalatainkat, hogy megállapítsa, azok hasznosak vagy károsak számunkra. Emellett figyelemmel kíséri a környezetünkben rejlő potenciális veszélyeket, és keresi azokat a menekülőutakat, amelyek segíthetnek bennünket a biztonságosabb döntések meghozatalában.

Egy 2019-ben megjelent tanulmányban Nyiriék azonosították az egyik legjelentősebb olyan agytörzsi serkentő idegsejtpopulációt, 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.

Eddig biztosnak tűnt, hogy az agytörzs moduláló szerepet játszik, vagyis képes befolyásolni és irányítani az autonóm idegrendszeri működéseket, mint például a légzést. Azonban Nyiri Gábor és munkatársai kutatásai révén egyre inkább fény derül arra, hogy az agytörzsben olyan sejtek is találhatóak, amelyek gyors jelátviteli mechanizmusok révén a legkomplexebb idegrendszeri folyamatokat, így a tanulás, emlékezés és döntéshozatal terén is jelentős szerepet játszanak.

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.

Amennyiben a laterális habenula működése gátlódik, érdekes módon olyan pozitív érzelmeket generálhat, amelyek kulcsszerepet játszhatnak az örömérzet megélésében vagy a hangulatzavarok kezelésében.

Nyiri egy korábbi interjúban elmondta, hogy célkitűzésük a depresszióval és a negatív élményekkel összefüggő sejtek felfedezése, azonosítása, valamint a hozzájuk tartozó receptorok pontos meghatározása.

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 terület jelentős gátló hatást gyakorol a laterális habenulára, ami kedvező élményeket generálhat. Ezt az agytörzsi magot szubventrikuláris tegmentumnak (SVTg) neveztük el, figyelembe véve elhelyezkedését, majd ezt követően számos idegrendszeri folyamatban betöltött szerepét elemeztük együttműködve svájci és más magyar kutatócsoportokkal.

- fűzi hozzá.

A kutatás során különlegesen módosított vírusokat használtak, amelyek megtervezhetők, és precízen irányíthatók, hogy milyen feladatokat végezzenek el, például mely fehérjék kifejezésére legyenek képesek. Ezek a vírusok a sejtekbe behatolva képesek saját genetikai információjukat kifejezni: megfertőzik a sejteket, de mivel módosított, nem természetes vírusokról van szó, nem tudnak szaporodni vagy elszabadulni. Ugyanakkor lehetőségük van arra, hogy átírják genetikai állományukat, és a létrejövő fehérjéket a sejtek felszínére juttassák.

Ezek a technikák lehetővé teszik, hogy a sejtek fény segítségével aktiválhatók vagy éppen ellenkezőleg, elnyomhatók legyenek, amit optogenetikai módszernek hívunk. Nyíri Gábor és csapata egereken végeztek kísérleteket, ahol az optikai szál az egér agytörzsének területe fölött helyezkedett el. Ezzel a megoldással precízen tudták irányítani a felfedezett sejteket fénnyel. E kutatások révén kiderült, hogy az agytörzsben létezik egy jelentős sejtpopuláció, amely képes gátolni a rossz élmények és a depresszió kialakulásáért felelős sejteket a laterális habenulában.

A vírusok és a genetikailag módosított egerek felhasználásával lehetőség nyílik arra, hogy olyan kutatásokat végezzünk, amelyek révén meghatározott agyi régiókban, meghatározott időpontokban és specifikus sejttípusok működését irányíthatjuk. Ez a megközelítés lehetővé tette számunkra, hogy rendkívüli precizitással azonosítsunk új sejtekre, és feltárjuk funkcióikat, amelyek a jövőben akár terápiás célpontokként is szolgálhatnak.

Az egérkísérletek során kiderült, hogy az SVTg aktivitása nem csupán a pozitív élmények átélésekor növekszik, hanem a kellemes emlékek felidézésekor is. Ezen kívül az egerek különösen élvezték, amikor a kutatók közvetlenül, mesterséges úton serkentették az SVTg sejtjeiket. Érdekes módon, kihívást jelentő helyzetekben ez a serkentés szorongáscsökkentő hatást gyakorolt, lehetővé téve az egerek számára, hogy bátrabban merészkedjenek ismeretlen területekre.

Egy másik kísérlet során a kutatók arra tanították az egereket, hogy egy érzékelő segítségével stimulálják saját SVTg régiójukat. Az állatok hamarosan felfedezték ezt az élményt, és igyekeztek minél gyakrabban aktiválni SVTg sejtjeiket. Amikor az ingerlés megszűnt, az egerek továbbra is próbálkoztak, remélve, hogy újra átélhetik a kellemes érzést – hasonlóan a szenvedélybetegekhez, akik a kielégülést keresik. Az SVTg aktivitásának gátlása azonban kellemetlen élményt és fokozott félelmet váltott ki, így az egerek elkerülték azokat a helyszíneket, ahol ezt a kellemetlenséget tapasztalták.

Ezek és hasonló kísérletek megerősítették, hogy az SVTg rendkívül jelentős szerepet játszik az élőlények kiegyensúlyozott döntéshozatalában. Egyrészt hozzájárul a pozitív élmények teljesebb megéléséhez és a motiváció fokozásához, másrészt pedig gátolja, hogy a negatív tapasztalatok során az állat túlzottan megijedjen, vagy akár pánikba essen.

„Kérlek, formáld át a mondandódat, és tedd egyedivé!” – javasolta a kutató.

A sejtek emberi azonosítása érdekében a kutatók alaposan megvizsgálták az egerek SVTg sejtjeinek genetikai összetételét. Kiderült, hogy a SATB1 nevű specifikus fehérje kulcsszerepet játszik a sejtek azonosításában, ami lehetővé tette, hogy ezt az új agyterületet később emberek esetében is beazonosítsák. Nyiri Gábor hangsúlyozta a kutatás jelentőségét, hiszen az eredmények hozzájárulhatnak a célzott gyógyszerfejlesztéshez. Jelenleg a szorongások, fóbiák, depresszió és poszttraumás stressz zavarok kezelésére alkalmazott gyógyszerek nem mindig pontosan célozzák meg a hangulatot befolyásoló agyterületeket, ami mellékhatásokhoz vezethet. A kutatás célja tehát, hogy javítsa a kezelési lehetőségeket és csökkentse a mellékhatások kockázatát.