A hatodik érzék nyomában

Élénk kutatások folynak a lebénult emberek életkörülményeinek javítását szolgáló módszerek fejlesztésére. Ezek egyike az agy saját mozgáskoordinációs központjait célozza. E központok megfelelő műszerekkel történő összekötése lehetővé teheti a betegek számára, hogy pusztán a gondolataikkal képesek legyenek akár művégtagok mozgatására is. A megvalósítástól már csupán egyetlen tényező választja el a kutatókat: a köznyelvben hatodik érzéknek nevezett jelenség megértése.

Néhány kutatócsoport nemrég annak kidolgozásába fogott, hol és hogyan kellene stimulálni ("izgatni") az "érző idegrendszert" ahhoz, hogy reprodukálják a végtagokból az érzőkéregbe érkező információfajtákat. A kihívás ugyanis a legmegfelelőbb hely és a legmegfelelőbb stimulációs mód megtalálásában rejlik.

Bár eredményeiket még nem publikálták, elméletileg mind a hol, mind a hogyan kérdésre válaszolhatunk. A stimuláció lényegében az imént vázolt reflexív teljes bemeneti szakaszában lehetséges (érző idegrostok, gerincvelő, thalamus, érzőkéreg), míg a stimuláció módjára különböző elektromos impulzusokat lehetne használni. Ezek megfelelő paramétereinek változtatásával - például frekvencia, amplitúdó - imitálni lehetne az agy természetes impulzusait, illetve elképzelhető az is, hogy az agy megtanítható egy teljesen mesterséges, a tudósok által létrehozott jelrendszer használatára. Ez utóbbi segítségével - a megfelelő mozdulatkódok bevitelét követően - az agy képes lehet megalkotni az adott mozgásra jellemző idegi mintázatokat.

Az agy nagymértékű alkalmazkodó-képessége, "rugalmassága" régóta ismert, s emiatt sok kutató véli úgy, hogy nem feltétlenül kell pontosan reprodukálni azokat az idegi mintázatokat, amelyeket idegrendszerünk természetes működése során felhasznál. Ez az elképzelés - amellett, hogy nagymértékben megkönnyítené a tudósok dolgát - az alábbiak tükrében nagyon is helytálló lehet.

Körülbelül 110 000 siket ember belső fülébe ültettek eddig olyan implantátumokat, amelyek határfelülete (interface) érintkezik a hallóideggel (brain-machine interface). Az implantátum mesterséges jeleket közvetít a hallóidegnek, ám ezeket a jeleket a betegek először csak mint zajt érzékelik, nem tudnak azonnal kommunikálni a segítségükkel. Az idegrendszer (hallókéreg) azonban egy idő után alkalmazkodik ezekhez a jelekhez. Kiszűri a számára megfelelő, feldolgozható információt, így a betegek helyes tréninggel gyorsan megtanulják összekapcsolni az egyes kódokat az egyes hangokkal, s ezt követően teljes értékű társalgást folytathatnak. Ahhoz tehát, hogy létrehozzanak valamiféle szenzoros bemenetet - például olyan ingerületeket, amilyenek a hallóideghez is érkeznek - nem feltétlenül szükséges a természetes jelet pontosan visszaadni, elegendő lehet a megfelelő stimulációs hely megválasztása is.

Nemrégiben Pittsburghben kifejlesztettek egy modellt a szenzoros bemenet tanulmányozására. Egy macska elérzéstelenített végtagjainak érzőidegeit elektródokkal stimulálják, közvetlenül a gerincvelőbe lépésük előtti helyeken, s ezzel egyidejűleg feljegyzik az állat érzőkérgében kialakuló idegi mintázatokat. A tudósok arra is kíváncsiak, hogyan változnak az érző agykérgi területeken kialakult mintázatok abban az esetben, ha nem elektródokkal stimulálják az érzőidegeket, hanem pusztán kézzel mozgatják az állat végtagjait.

Egy másik kutatócsoport szakemberei majmokat vizsgálva az állatok agykérgi szenzoros területeit ingerlik elektromosan, s ezalatt azokat az idegi mintázatokat rögzítik, amelyek a motoros (mozgató) kérgi központokban lépnek fel a stimuláció hatására. Ezzel a mozgások kialakulásáért felelős mintázatok megtervezéséhez szeretnének eljutni.

Megint mások a thalamust választották vizsgálataik célpontjául. A thalamus a köztiagyban található, területén integrálódnak és oszlanak szét az érzőidegekből érkező ingerületek a megfelelő agykérgi központok irányába. Ez esetben a kutatók tapintás-kapcsolt jelek hatását figyelik meg majmok thalamusának elektromos stimulációjával, s a szenzoros agykéregben ennek következtében kialakult idegi mintázatok rögzítését végzik. Ehhez a majmok egyik karját a kísérlet alatt lekötözik, a másikat az állatok szabadon mozgathatják. Megtanították őket arra, hogy a lekötözött kezükön a szabad karjuk segítségével rámutassanak azokra a pontokra, ahol - agyuk stimulálásának következtében - úgy érzik, mintha megérintenék őket. Az így kapott szenzoros agykérgi mintázatokat ezután összehasonlítják azokkal, amelyeket a majmok által jelzett pontok valódi megérintése során tapasztalnak. Elmondásuk szerint így, a thalamus stimulálásával sikerült egy sor természetes választ kialakítaniuk a kéregben. A kutatócsoport tagjai később ugyanezen elv alapján szeretné kiterjeszteni kísérleteiket a helyzetérzékelés vizsgálatára is.

Visszatérve az eredeti célhoz: mint ahogyan az látható, a gondolat irányította mesterséges végtagok létrehozásáig még meg kell tennie néhány nagyobb lépést a tudománynak.

Az eredeti cikk a Nature c. folyóiratban jelent meg. Az eredeti cikkben található hivatkozások:

<sub><sup>1. Hochberg, L. R. et al. Nature 442, 164-171 (2006). | Article |
2. Santhanam, G. , Ryu, S. I. , Yu, B. M. , Afshar, A. & Shenoy, K. V. Nature 442, 195-198 (2006). | Article |
3. Scott, S. H. Nature 442, 141-142 (2006). | Article |
4. Brindley, G. S. & Lewin, W. S. J. Physiol. (Lond.) 196, 479-493 (1968). | PubMed | ISI | ChemPort |
5. Dobelle, W. H. , Stensaas, S. S. , Mladejovsky, M. G. & Smith, J. B. Rhinol. Laryngol. 82, 445-463 (1973). | ChemPort |
6. Ohl, F. W. et al. Nature 412, 733-736 (2001). | Article | PubMed | ISI | ChemPort |</sup></sub>