10 dolog, amit 2018-ban megtudtunk az agyról

A csodálatos agy

Az agy nemcsak azt formálja, hogy kik vagyunk, hanem a világot is, amit megtapasztalunk. Megmondja nekünk, hogy mit lássunk, mit halljunk és mit mondjunk. Kitágul, hogy befogadjon egy új nyelvet vagy készséget, amit megtanulunk. Történeteket mesél, amikor alszunk. Vészjelzéseket küld, és arra sarkallja a testet, hogy fusson vagy harcoljon, ha veszélyt érez. Az agy alkalmazkodik a környezethez, hogy ne idegesítsen bennünket egy régi ház állandó szaga vagy a légkondicionáló állandó zümmögése. Az agyunk a napra néz, és megmondja a testünknek, hogy mennyi az idő. Az agy emlékeket tárol, fájdalmasakat és kellemeseket egyaránt.

De bármennyire is nélkülözhetetlen az agy a létezésünkhöz, mégis olyan rejtélyes számunkra, mint egy bolygó egy távoli galaxisból. Az idegtudósok még 2018-ban is alapvető tényeket fedeznek fel erről a nagyjából 1,4 kilogrammos szövettömegről. Néha a kutatók bepillantást nyerhetnek egy emberi agyba, vagy láthatják, mi történik egy emberrel, ha az agy nagy része hiányzik. Máskor a tudósoknak egereket kell tanulmányozniuk, hogy többet tudjanak meg az emlősök agyáról, majd találgatniuk kell, hogy ezek az eredmények hogyan kapcsolódnak a saját agyunkhoz.

Itt van néhány lenyűgöző dolog, amit 2018-ban megtudtunk az agyról.

Egy újfajta neuron

Nem mindennap fedeznek fel a tudósok egy teljesen új típusú sejtet az emberi agyban, különösen olyat, amely nem található meg az idegtudósok kedvenc nem emberi alanyaiban, az egerekben. A “csipkebogyó neuron”, amely bokros megjelenése miatt kapta ezt a nevet, egészen idénig elkerülte a tudósok figyelmét, részben azért, mert olyan ritka.

Ez a megfoghatatlan agysejt a neokortex első rétegének mindössze mintegy 10 százalékát teszi ki, amely az evolúció szempontjából az agy egyik legújabb része (vagyis a modern ember távoli őseinek nem volt ilyen struktúrája). A neokortex a látásban és a hallásban játszik szerepet. A kutatók még nem tudják, hogy a csipkebogyó neuron mit csinál, de megállapították, hogy más neuronokhoz, az úgynevezett piramissejtekhez, egyfajta gerjesztő neuronhoz kapcsolódik, és fékezi azokat.

U.D., az idegtudományos beteg

Az orvosi szakirodalomban “U.D.” néven ismert fiúnak négy évvel ezelőtt eltávolították az agya jobb féltekéjének egyharmadát, hogy csökkentsék legyengítő rohamait. Az eltávolított agyrészhez tartozott a nyakszirti lebeny jobb oldala (az agy látásfeldolgozó központja) és a jobb halántéklebeny nagy része, az agy hangfeldolgozó központja. Most, 11 éves korában U.D. nem látja a világ bal oldalát, de ugyanolyan jól működik, mint a vele egykorúak a megismerés és a látásfeldolgozás terén, még az agy ezen kulcsfontosságú része nélkül is.

Ez azért van, mert az agy mindkét oldala feldolgozza a látás legtöbb aspektusát. De a jobb dominál az arcok felismerésében, míg a bal a szavak feldolgozásában, egy U.D.-ről írt esettanulmány szerint.

Ez a tanulmány az agy plaszticitását mutatja be; U.D. jobb látásfeldolgozó központjának hiányában a bal központ lépett be, hogy kompenzálja. Sőt, a kutatók azt találták, hogy U.D. agyának bal oldala ugyanolyan jól érzékelte az arcokat, mint a jobb oldali.

Az agy baktériumokat tartalmazhat

Agyunk hemzseghet a baktériumoktól. De nem kell aggódni – úgy tűnik, nem okoznak kárt.

A tudósok korábban úgy gondolták, hogy az agy baktériummentes környezet, és a mikrobák jelenléte a betegség jele. Egy idén a Society for Neuroscience nagy éves tudományos ülésén bemutatott tanulmány előzetes eredményei azonban azt mutatták, hogy agyunk valójában ártalmatlan baktériumoknak adhat otthont.

A tanulmány kutatói 34 postmortem agyat vizsgáltak, és különbségeket kerestek a skizofréniában szenvedők és a betegségben nem szenvedők között. A kutatók azonban a felvételeiken folyamatosan rúd alakú tárgyakra bukkantak, és ezekről az alakzatokról kiderült, hogy baktériumok voltak.

A mikroorganizmusok úgy tűnt, hogy az agy bizonyos pontjain jobban laknak, mint máshol; ezek közé a területek közé tartozott a hippokampusz, a prefrontális kéreg és a substantia nigra. A mikrobákat az asztrocitáknak nevezett agysejtekben is megtalálták, amelyek a vér-agy gát, az agyat védő “határfal” közelében voltak.

Az eredményeket még nem publikálták lektorált folyóiratban, és további kutatásokra van szükség az eredmények megerősítéséhez, mondták a tudósok.

Az agy mágneses

Agyunk mágneses. Vagy legalábbis az agyak olyan részecskéket tartalmaznak, amelyek mágnesezhetőek. De a tudósok nem igazán tudják, miért vannak ezek a részecskék az agyban, vagy honnan származnak. Egyes kutatók úgy vélik, hogy ezek a mágnesezhető részecskék biológiai célt szolgálnak, míg mások szerint a részecskék környezeti szennyeződés miatt kerültek az agyba.

A tudósok idén feltérképezték, hogy ezek a részecskék hol helyezkednek el az agyban. Tanulmányuk eredményei a kutatók szerint bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy a részecskék okkal vannak ott. Ugyanis a tudósok által vizsgált összes agyban – hét, az 1990-es évek elején, 54 és 87 éves koruk között elhunyt embertől – a mágneses részecskék mindig ugyanazokon a területeken koncentrálódtak. A kutatók azt is megállapították, hogy az agy legtöbb része tartalmazta ezeket a kis mágneseket.

Sok állati agyban is vannak mágneses részecskék, sőt, van némi feltételezés arra, hogy az állatok ezeket a részecskéket navigációra használják. Mi több, a baktériumok egy fajtája, az úgynevezett magnetotaktikus baktériumok arra használják a részecskéket, hogy tájékozódjanak a térben.

Vírus felelős az emberi tudatért?

Egy ősi vírus fertőzte meg az embereket régen, és ez a betolakodó hátrahagyta genetikai kódját a DNS-ünkben. Idén kutatók megállapították, hogy ennek az ősi vírusos DNS-nek a foszlányai létfontosságú szerepet játszanak az agysejtek közötti kommunikációban, amely a magasabb rendű gondolkodáshoz szükséges.

Az embereknél nem ritka, hogy vírusos genetikai kód foszlányait hordozzák magukban; az emberi genom mintegy 40-80 százaléka vírusok által hátrahagyott génekből áll.

Az idei tanulmányban a kutatók megállapították, hogy egy Arc nevű vírusgén más genetikai információkat csomagol össze és küld tovább az egyik idegsejtből a másikba. Ez a gén segíti a sejtek idővel történő átszerveződését is. Mi több, az Arc génnel kapcsolatos problémák általában olyan embereknél fordulnak elő, akik autizmusban vagy más idegi rendellenességekben szenvednek.

A kutatók most azt remélik, hogy kiderítik a pontos mechanizmust, amellyel az Arc gén bekerült a genomunkba, és hogy pontosan mit mond az agysejtjeinknek.

Fiatal sejtek az öreg agyban vagy nem?

A szervezetünk folyamatosan selejtezi a régi sejteket és újakat hoz létre. A tudósok azonban évtizedekig azt hitték, hogy ez a sejtcsere nem történik meg az öregedő agyakban. Az elmúlt években azonban az egereken végzett vizsgálatok – és néhány korai, embereken végzett vizsgálat – megkérdőjelezték ezt az elképzelést.

Egy idén megjelent tanulmány talán az első erős bizonyítékot szolgáltatta arra, hogy az idősebb agyakban valóban keletkeznek új sejtek. A kutatók 28 olyan ember halála utáni, nem beteg agyát vizsgálták, akik 14 és 79 év közöttiek voltak, amikor meghaltak. A tudósok felszeletelték az egyes agyak hippokampuszát, a tanulás és a memória szempontjából fontos agyterületet, majd megszámolták a még nem teljesen érett fiatal sejtek számát. A kutatók azt találták, hogy az idősebb agyakban ugyanannyi új sejt volt, mint a fiatalabb agyakban, de az idősebb agyakban kevesebb új vérér és az agysejtek közötti kapcsolat jött létre.

A helyzetet bonyolítja azonban, hogy egy másik, egy hónappal korábban közzétett tanulmány ennek az ellenkezőjét találta, és arra a következtetésre jutott, hogy a felnőtt agyakban nem jönnek létre új sejtek a hippokampuszban. Az eltérés oka lehet, hogy a két tanulmányban az agyak konzerválásának módja és a vizsgált agytípusok eltérőek voltak. (A korábbi tanulmány különböző egészségi állapotú agyakat vizsgált, míg a későbbi kutatás csak nem beteg agyakat vizsgált. Emellett különböző konzerválási technikákat is alkalmazhattak, amelyek hatással lehettek a sejtekre.)

Az agyunk a stressz hatására

Rontó hír: A stressz zsugoríthatja az agyat. Ez derül ki egy idén októberben közzétett tanulmányból.

A tanulmányban a kutatók több mint 2000 egészséges, középkorú embert vizsgáltak meg, és megállapították, hogy azoknál, akiknél magasabb volt a kortizol nevű stresszhormon szintje, valamivel kisebb volt az agy térfogata, mint azoknál, akiknél a hormon mennyisége normális volt. A magasabb kortizolszintű emberek memóriateszteken is rosszabbul teljesítettek, mint a hormon normális szintjével rendelkezők. Meg kell jegyezni, hogy mindkét eredmény a stressz és az agy közötti összefüggés, nem pedig ok-okozati összefüggés.

A stressz normális a szervezet számára: A stressz pillanataiban a kortizol szintje emelkedik egy másik hormon, az adrenalin szintjével együtt. Ezek a hormonok együttesen harc-vagy-menekülés válaszreakcióba taszítják a szervezetet. De amint a stresszes résznek vége, a kortizolszintnek csökkennie kell. Ezt azonban nem mindig teszik meg. Néhány embernek, különösen ebben a modern életben, hosszú ideig emelkedett lehet a kortizolszintje. A stressz csökkentése – például jobb alvással, testmozgással, relaxációs technikák alkalmazásával és kortizolcsökkentő gyógyszerek szedésével – számos előnnyel járhat, mondták a kutatók.

Az agyunk hagyja, hogy halljuk a saját lépteinket?

Click, click, click: Lehet, hogy az agyadnak köszönheted, hogy megkímél téged attól, hogy minden egyes lépésedet meghalld. Egy idén egereken végzett vizsgálat megállapította, hogy az egér agya kioltja az állat saját lépteinek hangját. Ez lehetővé tette az élőlények számára, hogy jobban hallják a környezetükben lévő egyéb hangokat, például a ragadozók zaját.

A kutatók megállapították, hogy az egér agya zajszűrőt épített ki, ahogy az agy hozzászokott egy adott hanghoz. Ezt úgy tette, hogy a motoros kéreg – az agy mozgással foglalkozó területe – és a hallókéreg – a hangokkal foglalkozó terület – sejtjeit összekapcsolta. Egyszerűen fogalmazva, a motoros kéreg agysejtjei jeleket lőnek ki, hogy megakadályozzák a hallókéreg agysejtjeit abban, hogy saját jeleket lőjenek ki – lényegében elnémítják a hallókérget.

És bár a vizsgálatot egereken végezték, a tudósok szerint az eredmények az emberre is vonatkozhatnak. Ez azért van így, mert hasonló rendszerekkel már rendelkezünk. A műkorcsolyázók agya például megtanulja, milyen mozdulatokra számíthat, és a gátló neuronok kiiktatják azokat a reflexeket, amelyek megakadályoznák ezeket a sportolókat abban, hogy megpördüljenek és őrült pörgéseiket végrehajtsák.

A pszichedelikus drogok megváltoztathatják az agysejtek szerkezetét

A pszichedelikus drogok egy új tanulmány szerint fizikailag megváltoztathatják az agysejtek szerkezetét. A kutatást laboratóriumi edényekben és állatokban lévő agysejteken végezték, de ha a megállapítások az emberekre is igazak, az eredmények azt jelenthetik, hogy ezek a drogok segíthetnek bizonyos hangulatzavarokban szenvedő embereken.

A depresszióban, szorongásban vagy más hangulatzavarokban szenvedő embereknél ugyanis a prefrontális kéregben, az agynak az érzelmek szabályozásában fontos részében lévő neuronok hajlamosak összezsugorodni. És az elágazásaik – amelyeken keresztül a neuronok beszélgetnek más neuronokkal – hajlamosak visszahúzódni. Amikor azonban a tudósok pszichedelikus drogokat, köztük LSD-t és MDMA-t adtak a patkány neuronokat tartalmazó petri-csészékhez, azt találták, hogy az idegsejtek kapcsolatainak és elágazásainak száma megnőtt.

Egy második agy a bélben?

Agysejtek milliói élnek a vastagbélben, és mivel ezek a sejtek az agy vagy a gerinc mindenféle utasítása nélkül működnek, a tudósok néha “második agyként” emlegetik a tömegüket. De ennek a tömegnek tudományos neve is van: bélrendszeri idegrendszer. És egy új, egereken végzett tanulmány azt mutatja, hogy ez a rendszer elég okos; képes szinkronizált neuronokat tüzelni az izmok stimulálására és tevékenységük koordinálására, hogy olyan dolgokat tegyen, mint például a széklet eltávolítása a testből.

Az agy fejlődésének korai szakaszában a tényleges agy (az, amelyik a fejünkben van) is képes erre – a neuronok tüzelésének szinkronizálására. Ez azt jelenti, hogy a bélben lévő neuronok működése a második agy fejlődésének első szakaszából származó “őseredeti tulajdonság” lehet. Egyes tudósok még azt is feltételezik, hogy a második agy az első előtt fejlődött ki, és ez a tüzelési minta a test legkorábban működő agyából származik.