Magyar idegkutatók a világon elsőként tudták egyetlen idegsejt-szinapszis működését vizsgálni

A Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet agykutatói egy rendkívül nagy felbontású mikroszkóp segítségével feltárták, hogy mi történik pontosan az idegsejtek közötti kapcsolódási pontokon. A felfedezés jelentőségét jól mutatja, hogy a világ egyik legfontosabb tudományos szaklapja, a Science Advances a címlapján hozta a tanulmányt.

Idegrendszerünkben körülbelül 86 milliárd idegsejt található, amelyek között rengeteg (becslések szerint száztrillió) kapcsolódási pont van. Ezek a kapcsolódási pontok az úgynevezett szinapszisok. A szinapszisokon megy át az elektromos jel, vagyis az ingerület az egyik idegsejtről a másik idegsejtre. Úgy is mondhatjuk, hogy az idegsejtek a szinapszisokon keresztül beszélgetnek egymással. Azonban nem mindegy, hogy milyen hangerővel.

„A szinapszisok erősségét úgy képzelhetjük el, mintha egy hangszóró hangerejét állítanánk: egy-egy szinapszis ingerületátadása teljesen meg is szűnhet, majd fokozatosan a legmagasabb szintig emelkedhet. Mintha szépen lassan a maximálisra tekernénk fel a hangerőt”, magyarázta Katona István, a HUN-REN Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet Molekuláris Neurobiológia Kutatócsoportjának vezetője. „A szinapszisok erőssége messzemenően meghatározza az agyműködést, ezért mind a száztrillió idegkapcsolatunk erőssége precízen szabályozott.”

Ezt a „hangerőszabályozást” régóta vizsgálják a KOKI-ban egy kutatási program keretében, amit még Freund Tamás és Vizi E. Szilveszter, az MTA jelenlegi és korábbi elnöke indítottak 25 évvel ezelőtt. A kutatók most újabb nagy előrelépést tettek a folyamat megértésében: sikerült megfigyelniük a szabályozásban fontos molekulák pontos mennyiségét és elhelyezkedését a szinapszisokban. Ez volt az első olyan kutatás a világon, amelyben egy ideghálózat egyetlen szinapszisában sikerült ezt megmérni. Az eredményt a világ egyik legfontosabb tudományos szaklapja, a Science Advances folyóirat közölte, a szerkesztők a címlapra is ezt a cikket választották Barti Benjámin doktorandusz, a tanulmány első szerzője grafikájának felhasználásával.

„A szinapszisok kutatásának egyik legkomolyabb gátja korábban a rendkívül apró méretük volt. A szinapszisok a nanométeres mérettartományba tartoznak, így a vizsgálatukhoz különleges mikroszkópiára van szükség”, mondta Katona István. „Ez a lehetőség 2013-ban nyílt meg számunkra, amikor az MTA Lendület Programja segítségével új mikroszkópos fejlesztésbe kezdhettünk.” Az új mikroszkóp segítségével már nanométeres pontossággal tudták vizsgálni a szinapszisokat (a nanométer a méter egymilliárdod része).

„E tanulmány legalább két szempontból számít izgalmas előrelépésnek a kannabinoidreceptorok kutatásában”, mondta a kutatócsoport-vezető. „Az első, hogy tudomásom szerint ez az első olyan vizsgálat, amelyben egy ideghálózat egyetlen szinapszisából sikerült megmérni az élettani jeleket, és meg tudtuk mutatni, hogy ezen élettani jelek mögött pontosan milyen, nanométeres skálán érvényesülő molekuláris törvényszerűségek állnak. Ez egy módszertani eredmény. A második jelentőség pedig az a biológiai mechanizmus, amit az új módszer segítségével felfedeztünk.”