A HUN-REN Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet (HUN-REN KOKI) Dr. Hangya Balázs vezetésével működő Rendszer-neurobiológia kutatócsoportjának tagjai mélyagyi gátlósejteket vizsgálva megfigyelték, hogy e sejtek aktivitásának blokkolása esetén a kísérleti egerek nem tanultak az őket érő negatív ingerekből. A HUN-REN KOKI idegtudósai jelentős új felfedezésükhöz kapcsolódó eredményeiket a neves Nature Communications folyóiratban publikálták 2024. június 07-én.
Az agy memóriafolyamatainak jelentős részét egy mélyagyi magrendszer, az úgynevezett bazális előagy szabályozza. Ennek legelső (az orrhoz legközelebbi) része a mediális szeptum, amelynek sejtjeiről Hangya és munkatársai tavaly és tavalyelőtt felfedezték, hogy az idegsejtek memóriatároláshoz szükséges összehangolódását, valamint a memóriatárolás és -előhívás folyamatának agyon belüli időzítését szabályozzák.
A munkacsoport ezúttal a bazális előagy mediális szeptum mögötti, Broca-féle diagonális kötegnek nevezett középső részét vizsgálta. A kutatók mikroszkópos pályajelölő vizsgálatok segítségével megállapították, hogy az itt elhelyezkedő gátlósejtek az érzelmi és memóriaszabályozásért felelős limbikus rendszer jelentős részét behálózzák. A HUN-REN KOKI Dr. Nyiri Gábor által vezetett kutatócsoportjával együttműködve azt is felfedezték, hogy ezek a gátlósejtek olyan agyterületekről kapnak információt, amelyek részt vesznek a negatív élmények feldolgozásában.
A bazális előagyban a Broca-féle diagonális köteg horizontális szárának (HDB) parvalbuminos sejtjei a mediális szeptum (MS), a hippokampusz és a retrospleniális kéreg (RSC) területére küldenek idegrostokat.
Ábra: Schlingloff Dániel
Ezzel összhangban a Broca-féle diagonális köteg gátlósejtjeinek aktivitását közelebbről megvizsgálva kiderült, hogy ezek a sejtek gyors és erős aktivációt mutattak, amikor a kísérleti egerek tanulás közben negatív visszajelzést, büntetést kaptak. Ráadásul a sejtek aktivitásának gátlása azt eredményezte, hogy az egerek nem tanultak a negatív visszajelzésből, és továbbra is jutalomkereső magatartással reagáltak a büntetést előre jelző ingerekre. A gátlósejtek mesterséges aktiválása azonban önmagában nem váltott ki elkerülő magatartást az egerekben, tehát a Broca-féle diagonális köteg gátló pályái nem az aktív elkerülő magatartáshoz, hanem ahhoz szükségesek, hogy az állatok az őket ért ingerekhez adott esetben negatív értéket társítsanak.
A Broca-féle diagonális köteg parvalbuminos rostjai (sárga) beidegzik a hippokampusz kalretinin kalciumkötő fehérjét termelő sejtjeit (piros).
Ábra: Hegedüs Panna
Egy elmélet szerint a bazális előagyból az agykéregbe vetítő gátlósejtek ‒ akár rövid idő alatt ‒ a figyelem fokozásához is hozzájárulnak. Ez alapján Hangya és munkatársai úgy gondolják, hogy a vizsgált idegpálya fontos lehet a tanuláshoz szükséges figyelem felkeltéséhez és fenntartásához, legalábbis amikor negatív élményekből tanulunk.
Publikáció:
Hegedüs P, Király B, Schlingloff D, Lyakhova V, Velencei A, Szabó I, Mayer MI, Zelenak Z, Nyiri G, Hangya B (2024) Parvalbumin-expressing basal forebrain neurons mediate learning from negative experience. Nat Commun.