Megfejtették az emlékek kialakulásának rejtélyét

Egy nemzetközi kutatócsoport műtét előtt álló epilepsziás betegeket vont be a memória kialakulását vizsgáló kísérleteibe. A tudósok az agyműködés megfigyelése alapján már másodpercekkel korábban már tudták, mit fognak a kísérleti alanyok válaszolni a számukra feltett kérdésekre. A témához kapcsolódó összeállításunkban a memória típusairól és karbantartásáról is olvashatnak.

A Kalifornia Egyetem és az izraeli Weizmann Intézet neurobiológusai epilepsziás betegek kezelése során végzett kísérlettel bizonyítottak egy régóta fennálló hipotézist, miszerint az emlékkép abban a néhány agysejtben raktározódik, amelyek a legaktívabban működtek az adott esemény bekövetkezésekor. A felfedezés új lehetőségeket rejt az időskori elbutulás - idegen szóval: demencia - tanulmányozása és kezelése szempontjából. A kutatók eredményeikről a Science című tudományos folyóiratban számoltak be.

Előre tudták, mit fog mondani

Dr. Itzhak Fried és munkatársainak célja az volt, hogy megfejtsék, pontosan mely agysejtek és hogyan vesznek részt az emlékképek kialakításában. Az epilepsziás önkéntesek ideális alanyként szolgáltak a kísérletekhez, mert ugyanazokkal az elektródákkal el lehetett végezni a kívánt méréseket, amelyekkel az epilepsziás rohamok forrását is felmérik a betegek műtétes kezelését megelőzően.

Az epilepsziás betegeknél végzett leggyakoribb sebészeti beavatkozás az egyoldali halántéklebeny-műtét. A halántéklebenynek - s ezen belül az úgynevezett hippokampusznak - nagy szerepe van az emlékképek kialakulásában, az emlékezés folyamataiban. Dr. Fried kollégáival összesen 13 olyan önkéntes, epilepsziás beteg vizsgálatát végezte el, akik halántéklebenyébe korábban elektródákat ültettek a rohamok helyének azonosítása céljából. A tudósok különféle - ismert és hétköznapi emberekkel, híres emlékművekkel és tájakkal kapcsolatos - rövid filmrészleteket nézettek meg egymás után a kísérleti alanyokkal, és az elektródok segítségével regisztrálták a betegek agyműködését a filmnézés alatt.

A videózás befejeztével, majd egy néhány perces, kötetlen beszélgetést követően a kutatók megkérték az önkénteseket, beszéljenek a látottakról. A kérdés feltevése és a válaszadás alatt a szakemberek továbbra is regisztrálták az agysejtek működését.

A filmnézés során a hippokampusz és a környező agykérgi régiók sejtjei mutatták a legnagyobb aktivitást. Mikor a kutatók megkérték a betegeket, hogy mondják el, mit láttak a videókon, még a válaszadás előtt 1-2 másodperccel az elektródok ismét erős aktivitást jeleztek az említett sejtek irányából, amely azok ismételt, fokozott működését jelezte.

Ez a fokozott aktivitás ugyanakkor csak és kizárólag arra a néhány sejtre volt jellemző, amelyek akkor működtek a legintenzívebben, amikor a beteg látta azt az adott filmrészletet, amelyről beszámolni készült. Más szavakkal: az elektródokon közvetített jelek alapján a kutatók már a válaszadás előtt néhány másodperccel pontosan tudták, mit fog mondani az önkéntes, azaz melyik filmrészletről kezd majd beszélni.

Régi elmélet, új lehetőségek

A kísérlet - amellett, hogy feltárta, az agyban pontosan hol és hogyan raktározódnak el az emlékképek - alátámasztotta a neurobiológiai egyik legrégebben fennálló, de ezidáig bizonyítatlan hipotézisét, miszerint: a memória ugyanazokban az agysejtekben rögzül, amelyek az adott esemény bekövetkeztekor működtek a legaktívabban, azaz mikor az emlékkép először kialakult.

A felfedezés nem pusztán a neurobiológia, mint tudományterület szempontjából rendkívüli, hanem újabb orvosi kutatási és terápiás előrelépést jelenthet a jövőben a neurodegeneratív, azaz a központi idegrendszert érintő egyes kóros elváltozások - amilyen például az Alzheimer-kór - kezelése szempontjából. A demenciához vezető betegségek leginkább memóriazavarok formájában jelentkeznek, így ha sikerül megérteni, pontosan az agy mely sejtjeiben s hogyan alakul ki az emlékezet, talán megelőzhetővé válhat az időskori elbutulás.

A memória formái

Az agy állandóan válogat a beérkező információk között, és a lényegteleneket nem tárolja el. Ha gyorsan kell megjegyeznünk valamit - például egy először hallott telefonszámot visza kell hívnunk - az úgynevezett "eldobható" memória működik. A legtöbben gond nélkül tárcsázzák a számot, de pár perc múlva már nem emlékszünk rá. Az eldobható memória "tárolója" folyamatosan és menthetetlenül telik, ugyanakkor folyamatosan ürül is. Ebben az elméletek szerint nagyon fontos az álomalvás szerepe, amelynek során az agy kiszelektálja a napközben ki nem ürített, lényegtelen információkat. Meg kell azonban jegyezni, hogy ez a törlés nem mindig végleges: az elveszettnek hitt információk közül sok megmarad "valahol", amit aztán pl. a pszichoanalitika módszereivel fel lehet idézni.

Amikor egy információ fontossá válik, akkor kerül át a rövid távú memóriába, ahol órákig, esetleg napokig maradhat meg. Innét vezet az út a tartós, hosszú távú memória felé, amely a gyermekkori emlékek, bevésett ismeretek, nagyon sokszor ismétlődő élmények tárolója. Érdekes, hogy minél régebben rögzített valamit, annál erősebben őrzi (lásd az egyébként sok esetben szenilis öregek visszaemlékezéseit).

A kutatók a rövid és hosszú távú memória rögzülését különböző módon képzelik el. A rövid távú memória olyan elektromos mintázatokként írható le, amely egy ideiglenes "áramkört" jelent az idegsejtek között. Ezek a sejtek zárt kört alkotnak az agykéregben, ahol az ingerület (elektromos jel) 8-10 idegsejten való áthaladás után visszatér a kiindulási helyre, s ismét ingerelni tudja az első idegsejtet. Bár a jel közben gyengült, a sejtek érzékenyebbé vált, így valósulhat meg az ismétlés. Megerősítés hiányában egy idő után mégis elhal a folyamat, de nem múlik el nyom nélkül: legközelebb ezt az "áramkört" már könnyebben és hosszabb ideig lehet aktiválni. (Az agykutatók ezt a jelenséget nevezik "hosszú távú megerősítésnek" (long-term potentiation, LTP).)

A hosszú távú memória kialakulása a legbonyolultabb és éppen ezért legkevésbé ismert jelenség. Alapvetően két folyamat működhet, amikor egy információ a rövid távú memóriából a hosszú távú memóriába kerül. Egyrészt olyan kémiai változások következhetnek be az idegsejtekben, amelyek a megváltozott vagy újonnan felépített molekulák szerkezetében tárolják az információt. Másrészt új idegsejt kapcsolatok (szinapszisok) alakulnak ki, s az így létrejött új mintázatban tárolódhat az információ (bővebben lásd korábbi cikkünket).