Egy magyar fejlesztésű 3D-lézerpásztázó mikroszkóp segítségével elsőként sikerült élő állatban, másodpercek töredéke alatt, az emberi hajszálnál százszor vékonyabb struktúrákban megfigyelni az emlékek születését.

Losonczy Attila és kutatócsoportjának legújabb felfedezése új távlatokat nyithat az időskori és neurológiai betegségek kezelésében. A New York-i Columbia Egyetem Zuckerman Intézet, a Rózsa Balázs által vezetett BrainVisionCenter, valamint a HUN-REN Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet közös kutatása forradalmi eredményt hozott, amit a nemrég publikáltak. Az emlékek felidézése az agysejtek közötti kapcsolatok, az úgynevezett szinapszisok erősségének változásán alapul. Az elméletet már csaknem ötven éve ismerjük. Viszont a tudósoknak egészen mostanáig nem sikerült közvetlenül megfigyelni ezeket a szinaptikus változásokat élő rágcsálómodellben. Az utóbbi években a mikroszkópos technológiák fejlődése lehetővé tette, hogy a kutatók valós időben tanulmányozhassák az élő, viselkedő állatok agysejtjeinek aktivitását is.

„A pontos genetikai és molekuláris célpontok meghatározásához és a jövőbeni terápiákhoz mélyebb ismeretekre van szükség a memória rögzülésének és kialakulásának mechanizmusairól” – hangsúlyozta a Columbia Egyetem Zuckerman Intézetének vezető kutatója, Losonczy Attila.

A mechanizmusok feltárására alapuló terápiás és diagnosztikai küldetés, a tervek szerint, részben a kollaborációs partnernél, a Rózsa Balázs és Roska Botond és által alapított BrainVisionCenterben fog megvalósulni.  

A hippokampusz az agy egyik legtöbbet vizsgált területe, de az elmúlt évtizedek kutatásai főként EEG vizsgálatokra és agyszelet preparátumokra támaszkodtak.

E módszerek, bár szükségesek, mégis korlátozott lehetőségeket nyújtanak. Nem teszik ugyanis lehetővé az agyi folyamatok valós idejű és nagy felbontású vizsgálatát élő állatokban. Pedig a neurális hálózatok valós idejű megfigyelése elengedhetetlen az agyműködés mélyebb megértéséhez. Ehhez pedig olyan technológiák kellenek, amelyek gyorsan és pontosan képesek pásztázni a sejteket és szinapszisokat nagyobb térfogatú mintákban. A kutatócsoport munkája ebben hozott nagy áttörést.

Céljuk szerint kidolgoztak egy módszertant, amellyel a tanulásért és memóriáért felelős idegsejtek hosszú távú szinaptikus plaszticitása, azaz a szinapszisok erősségének változása (amely akár órákig, napokig is tarthat) valós időben, élő rágcsálómodellekben is mérhetővé válik. Az áttörés elérésében kulcsszerepet játszott a HUN-REN KOKI Rózsa Balázs által vezetett kutatócsoportjának segítségével kifejlesztett, és a BrainVisionCenterben is alkalmazott, speciális kétfoton lézerpásztázó mikroszkóptechnológia. A 3D-s valós idejű képstabilizációval felszerelt rendszer képes az agy folyamatos mozgását kompenzálni. Lehetővé téve az agy apró elemi komponenseinek, a sejteknek és a sejtnyúlványoknak a vizsgálatát. 

Az élő állatmodelles (in vivo) kísérletekben a zsigeri mozgások (mint pl. szívverés, lélegzés), illetve az akaratlagos mozgás akár több tíz mikrométernyi elmozdulást is okozhatnak. Amely lényegesen nagyobb, mint maguk a mérendő struktúrák.

Ez viszont ellehetetleníti a nagy térbeli és időbeli felbontással történő méréseket. Hiszen a mérendő biológiai képletek (sejttestek, sejtnyúlványok) folyamatosan kitérnek a lézerpásztázás alól.

„Az általunk fejlesztett femtoszekundumos [ez a másodperc ezermilliárdodrészének egymilliomod része, ennyi idő alatt a fény 0,3 mikrométert halad, ami nagyjából egy baktérium méretének felel meg] lézerpásztázó eljárás valós időben és 3D-ben kompenzál a mozgásra” – magyarázta az új módszer hasznosságát Rózsa Balázs, a BrainVisionCenter igazgatója, a HUN-REN KOKI vezető kutatója.