Állatokban már működik az emlékek szelektív törlése

A memória célzott törlésének megvalósítása napjainkban már kilépett a tudományos-fantasztikus művek területéről. Egyre több olyan tanulmány lát napvilágot, amelyek arról számolnak be, hogy - egyelőre állatkísérletekben - sikerül törölni meghatározott emlékeket az agyból. A memóriatörlés megvalósítása azért lehetséges, mert a kutatók egyre jobban megértik az agy egyik legbonyolultabb funkciójának, az emlékek kialakulásának és tárolásának módját.

Az emlékképek tárolási helye

A Kalifornia Egyetem Davdi Geffen Orvostudományi Iskolája és az izraeli Weizmann Intézet neurobiológusai 2008-ban 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 kísérlet azt a több évtizedes sejtést is megerősítette, hogy az emlékképek kialakulásában, az emlékezés folyamataiban szerepet játszó agysejtek az agy halántéklebenyében, illetve az úgynevezett hippokampuszban helyezkednek el.

A kísérlet folyamán a kutatók olyan önkéntes epilepsziás betegeket vizsgáltak, akik halántéklebenyébe korábban elektródákat ültettek a rohamok helyének azonosítása céljából. A kísérletet vezető szakemberek különféle - ismert és hétköznapi emberekkel, híres emlékművekkel és tájakkal kapcsolatos - rövid filmrészleteket nézettek meg egymás után a kísérleti alanyokkal, és az elektródák segítségével regisztrálták a betegek agyműködését a filmnézés alatt.

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

A hippokampusz vázlatos felépítése és elhelyezkedése az emberi agyban

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. Az elektródákon közvetített jelek alapján tehát a kutatók már a válaszadás előtt néhány másodperccel pontosan tudták, mit fog mondani az önkéntes, azaz melyik filmrészletről kezd majd beszélni.

A kellemetlen emlékek törlése

A memória kialakulásával kapcsolatos új ismereteknek köszönhetően az emléknyomok célzott törlése tudományos kutatási területté vált. Noha az emlékképek nyilvánvalóan létfontosságúak a túlélés és az alkalmazkodás szempontjából, bizonyos traumák utáni vagy más módon kellemetlen, félelmet keltő emlékképek szelektív törlése kívánatos lehet az egyén szempontjából. A következőkben bemutatunk néhányat az emlékképek szelektív törlésével foglalkozó legújabb kutatások közül.

Emléktörlés neuronok elpusztításával

Egy nemzetközi kutatócsoport - amelynek vezetői a kanadai SickKids Intézet munkatársai voltak - neuronok, agyi idegsejtek olyan különleges alcsoportját azonosította egerekben, amelyek az ijesztő emlékképekkel hozhatók kapcsolatba. Jin-Hee Han és munkatársai hangokat társítottak ijesztő élményekkel (például áramütéssel), így hoztak létre kellemetlen emlékképeket az egerek agyában. Ezután elpusztították az úgynevezett oldalsó amygdala (mandula alakú magcsoport az agyban a hippokampusz előtt) neuronjainak bizonyos részét. Mivel korábbi vizsgálatokból már sejtették, hogy egy speciális fehérje (CREB) kapcsolatban áll a kellemetlen emlékek felidézésével, csak azokat a neuron-alcsoportokat irtották ki, amelyekben a többinél magasabb volt a CREB szintje.

Egéragy szerkezete (MRI-s vizsgálat alapján)

A kutatók azt tapasztalták, hogy e neuronok elpusztítása megakadályozta az egerekben a félelem felidéződését a korábban azt kiváltó hangingerekre. Ha csak véletlenszerűen (nem a megnövekedett CREB szint alapján) irtottak ki ugyanannyi neuront az oldalsó amygdala idegsejtjei közül, akkor nem tűnt el a félelem emléke. A kutatók úgy vélik, hogy ezek a konkrét neuronok létfontosságú szerepet töltenek be egy nagyobb "félelemhálózatban".

Memóriatörlés génmódosítással

Joe Z. Tsien és munkatársai (Brain & Behavior Discovery Institute, Medical College of Georgia School of Medicine) sanghaji kutatókkal dolgoznak együtt egereken végzett memóriatörlési kísérletekben. A kutatóknak sikerült régi és új emlékeket is törölni. Ehhez egy olyan fehérje termelődését módosították, amely létfontosságú az agysejtek kommunikációjában - az agysejtek kommunikációja viszont elengedhetetlen az emlékek felidézéséhez.

Az agyi neuronok (idegsejtek) az NMDA nevű receptorral fogadják a többi neurontól érkező, memóriával kapcsolatos üzeneteket. Az NMDA receptor számára a fő jelátviteli molekula az alfa-CaMKII nevű fehérje, amely kizárólag az agyban fordul elő, ott viszont rendkívül nagy mennyiségben. A neurobiológusok úgy vélik, hogy az alfa-CaMKII fontos szerepet tölt be a tanulás folyamán lezajló idegrendszeri folyamatokban, és a neuronok közötti kapcsolatok tanulást követő megerősítésében, azaz az emlékkép kialakításában.

Az egerek nagyon tartós emlékképet alakítanak ki egy helyről, ha ott valami kellemetlenség, például áramütés érte őket. A kutatók kimutatták, hogy ha génmódosítással az alfa-CaMKII fehérje túltermelődését idézik elő az agyban, az erőteljes kellemetlen emlékkép gyorsan törlődik, amikor az egér megpróbálja fölidézni azt, a többi emlék viszont érintetlen marad.

Ezt a következőképpen igazolták. Kifejlesztettek egy módszert, amellyel villámgyorsan képesek voltak "ki-", illetve "bekapcsolni" az alfa-CaMKII fehérjét a genetikailag módosított egerekben. Amikor az egereket egy olyan labirintusba tették, ahol korábban kellemetlen tapasztalatokat szereztek, és egyúttal "bekapcsolták" az alfa-CaMKII fehérjét, akkor az egerek bátran haladtak útjukon - elfeledkeztek a korábbi rossz emlékről. Ha viszont ugyanilyen helyzetben "kikapcsolták" a fehérjét, akkor az egerek továbbra is elkerülték azokat a helyeket, ahol korábban például áramütés érte őket.

Az idegsejtek közötti kapcsolatok a szinapszisok, amelyek egy részében kémiai anyagok viszik át az üzeneteket

A glutamát a felejtés egyik kulcsa lehet

A kaliforniai Salk Intézet kutatói is az agy kémiai folyamatait vizsgálták, hogy megértsék, miként tanuljuk meg, illetve felejtjük el félelmeinket. Kutatásaik eredményeit a Journal of Neuroscience szakfolyóirat márciusi számában publikálták.

Az alapfolyamat meglehetősen egyszerűnek tűnik. Az idegingerület-átvivő anyagok (neurotranszmitterek) hozzákötődnek a megfelelő kémiai szerkezetű receptorokhoz (a sejtek felszínén lévő nyúlványokhoz), és aktiválják azokat. Az agyban a glutamát az egyik legjelentősebb neurotranszmitter. Ez a vegyület szerepel a legtöbb ún. módosítható szinapszisnál is (ezek olyan, idegsejtek közötti összeköttetések, amelyeknél módosulhat - növekedhet vagy csökkenhet - a kapcsolat ereje). A kutatók úgy vélik, hogy a módosítható szinapszisok az agy legfőbb memóriatároló elemei.

A kutatók egereket kondicionáltak arra, hogy féljenek egy adott hangtól: a hang megszólalásakor az egerek enyhe áramütést kaptak a lábukra. A kutatás vezetője, Stephen F. Heinemann és munkatársa, Jian Xu megfigyelte, hogy ha a félelmi kondíciót követően többször megszólaltatják a hangot minden kellemetlen következmény nélkül, akkor a félelem fokozatosan csökken, majd megszűnik. Ezt a viselkedésváltozást nevezik kioltásnak vagy gátló tanulásnak.

Egy korábbi kutatás kimutatta, hogy az mGluR5 (metabotróp glutamátreceptor 5) a viselkedési tanulás több formájában is szerepet játszik. A kutatócsoport arra volt kíváncsi, vajon részt vesz-e az mGluR5 a gátló tanulásban is. Ez a fajta "felejtés" valószínűleg egy párhuzamos tanulási folyamat, ami az új információ feldolgozásával, és a korábbi tapasztalatok felidézésének gátlásával segíti az új helyzethez való alkalmazkodást.

Amikor a kutatók a kondicionálást olyan egerekkel végezték el, amelyekből hiányzott az mGluR5 receptort kódoló gén, azok képtelenek voltak megszabadulni félelmeiktől: kialakult a rettegés, de megszüntetni nem lehetett azt.

A második kísérletsorozatban azt vizsgálták, hogy az mGluR5 gén hogyan befolyásolja az állatok tanulását. Először megtanították az egereket arra, hogy egy labirintusból kitaláljanak. Erre a mutáns egerek is képesek voltak, bár valamivel tovább tartott nekik a feladat megoldása. Ezután megváltoztatták a labirintus alaprajzát, és újraidomították az állatokat. A normál állatok gyorsan alkalmazkodtak az új helyzethez, miután észrevették, hogy a kijárat máshol van. Az mGluR5-hiányos egerek azonban képtelenek voltak felfogni az új helyzetet, és folyton visszatértek oda, ahol eredetileg volt a kijárat. Számtalanszor újra kellett próbálkozniuk, mire végre föladták a korábbi helyen való keresgélést.

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 vissza 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 például 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 idős emberek 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).

Mire használható a célzott memóriatörlés?

A legtöbb szakember egyetért abban, hogy a felejtés hiánya az egyik alapvető oka a poszttraumás stressz (PTSD) szindrómának. Ez olyan szorongásos zavar, amely egy sokkoló, ijesztő élmény, életveszélyes helyzet vagy fizikai sérülés után alakulhat ki. A PTSD 5,2 millió amerikait sújt; például a hadszíntérről visszatérő katonák nyolcadának nehezíti meg életét.

Nem kell azonban katonának lenni ahhoz, hogy PTSD vagy más szorongásos zavar alakuljon ki. A mindennapi élet egy megrázó élménye (például nemi erőszak vagy más bűntény áldozatává válás) is olyan tanulási folyamat alapját képezheti, ami szorongáshoz vezethet. Ha a traumás emlékek kórosan sokáig fennmaradnak, a - sokszor nem tudatosuló - külső ingerek ezeket aktivizálják, ez pedig magával hozza a kapcsolódó stresszt és félelmet. Ezekben a kórképekben nagyon hasznos lenne egy olyan eljárás vagy gyógyszer, amely "eltüntetné" a megrázó emlékeket.

Természetesen a memóriatörlést nemcsak gyógyításra, hanem rossz célokra is föl lehet majd használni. Egyelőre azonban még nagyon távolinak tűnik, hogy embereknél bármelyik módszert alkalmazni lehetne a memória szelektív törlésére.