Élet és Tudomány, 2019. július-december (74. évfolyam, 27-52. szám)
2019-07-05 / 27. szám
Mesterséges emlékek Mesterséges emlékekről többnyire a tudományos fantasztikumban hallhattunk, viszont néhány éve az idegtudósok is komolyan foglalkoznak a témával. Egy emléket akkor nevezhetünk mesterségesnek, ha az nem kötődik semmilyen valóban átélt eseményhez. Ennek a kritériumnak eddig még nem sikerült megfelelni, a releváns vizsgálatok többnyire a jutalmazó rendszerhez tartozó agyterületek ingerlésével érték el, hogy egy ténylegesen megtapasztalt helyszínhez vagy objektumhoz a kísérleti állatok pozitív vagy negatív értéket társítsanak és így felkeressék vagy elkerüljék azokat (az állatkísérletekben ezek a viselkedéses tendenciák a leglátványosabb megnyilvánulásai az emlékezetnek). Egy igazi mesterséges emlékhez az kell, hogy az ingerrel (hely, tárgy, vagy akár egy illat) való találkozást is az agy működésének mesterséges befolyásolásával helyettesítsék. Egy kanadai kutatócsoport ezzel a stratégiával valóban mesterséges emléket állított elő egerekben, eredményeiket a Nature Neuroscience júniusi számában publikálták. A kutatóknak olyan ingert kellett választaniuk, amelyiket teljes egészében reprodukálni tudják a megfelelő idegsejtek ingerlésével. Ez egyelőre csakis a szaglórendszerben képzelhető el. A szaglás során a különböző vegyületek különböző receptorfehérjékhez kötve képesek jelet produkálni az idegrendszerben. A szaglórendszerhez tartozó receptorsejtek (a szaglóhámban elhelyezkedő neuronok) csupán egyetlen típusú receptorfehérjét fejeznek ki. Az azonos receptorfehérjéket hordozó receptorsejtek egyetlen glomerulushoz továbbítják a jeleket, így tehát az egyes glomerulusok specifikus receptorfehérjékhez köthetők. A receptorfehérjék és így a glomerulusok különböző kombinációi kódolják a különböző szagokat és szerencsére vannak olyan illatanyagok, amelyeket csak 1-2 receptorfehérje köt meg. Ilyen például az acetofenon, amely minden egérben ugyanazt az egy glomerulust aktiválja. A kutatók olyan génmódosított egereket használtak, amelyekben ezen receptorfehérje kifejeződése egyúttal egy fényérzékeny ioncsatorna kifejeződését okozta, így tehát az acetofenonra érzékeny glomerulusok fényingerelhetők voltak és az acetofenon által kiváltott neurális aktivitás reprodukálható volt ezekben az állatokban. Ezzel egyidejűleg a jutalmazó rendszert kellett befolyásolni, hogy a szaghoz értéket is kössenek az állatok, ami már a viselkedésben is megnyilvánulhat. Korábbi eredmények alapján ismert volt, hogy a középagy egyes sejtcsoportjainak ingerlése averziót, illetve preferenciát vált ki az ingerlés során észlelt dolgok iránt. A kanadai kutatók ebben a vizsgálatban is ezeket a középagyi sejtcsoportokat ingerelték a szaglórendszer mesterséges aktiválása mellett. Ehhez vírusok segítségével juttattak fényérzékeny ioncsatornákat a megfelelő sejtekbe. A szaglórendszer és a jutalmazó rendszer egyidejű ingerlése ugyanazt a hatást fejtette ki, mint az acetofenon áramütéssel, illetve cukoroldattal való társítása: az egerek elkerülték, vagy épp preferálták a ketrec azon részét, ahol érezni lehetett az acetofenon szagát. A kutatók tehát mesterséges emléket hoztak létre az acetofenonnal kapcsolatban olyan egerekben, amelyek korábban még nem találkoztak a vegyülettel. Ezek után megvizsgálták, hogy az eljárás által okozott neurofiziológiai változások mennyire hasonlítanak a tényleges tanítás által kiváltott változásokhoz. Először a c-Fos fehérje eloszlását vizsgálták a ténylegesen és a mesterségesen tanított egerek agyában, de nem találtak jelentős eltérést a két csoport között. A c-Fos eloszlásából következtetni lehet az idegsejtek korábbi működésére, mivel ez a fehérje az idegsejtek aktivációjának hatására kezd átíródni. Ezután az anygdala gátlásának hatását is megfigyelték. Ez normálisan megakadályozza a tanulást és a mesterséges ingerléssel tanított állatok esetében is ilyen hatása volt. A kutatók tehát sikeresen állítottak elő mesterséges emléket egereknél az agy ingerlésével, ami feltehetőleg a valódi tanuláshoz szükséges mechanizmusok révén vezetett az emlék kialakulásához. Érdekes belegondolni, mire lenne használható a mesterséges emlékek létrehozása. Mehetnénk a Marsra nyaralni, mint az Emlékmás című filmben vagy ettől hasznosabb dolgok is felmerülnének? Reichardt Richárd Harc a sereghernyóseregek ellen A történelem során már sokszor előfordult, hogy apró élőlények döbbenetes tömegei még a leghatalmasabb nemzeteket is ledöntötték lábukról. A kórokozók és kártevők ereje nem az egyedek képességeiben rejlik, hanem sokaságukban, ahogy hadosztályaik kérlelhetetlenül végigvonulnak a tájon, és elpusztítanak minden újukba kerülő, ellenük védekezni nem képes áldozatot. A katonai invázióra utaló hasonlatok talán egyetlen más esetben sem olyan helyénvalók, mint azzal a növényi kártevővel kapcsolatban, amelynek már neve is a háborúra utal: ez az őszi sereghernyó (angolul: A szaglórendszer működésének vázlata. Élet és Tudomány ■ 2019/27 ■ 835 A TUDOMÁNY ÚJ EREDMÉNYEI