Az ELKH Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet (KOKI) kutatói új, régióspecifikus agykérgi kommunikációs csatornát fedeztek fel.

A KOKI kutatói a Lausanne-i Egyetemmel együttműködve egy új, regióspecifikus agykérgi kommunikációs csatornát fedeztek fel és írtak le az agykéreg, illetve az információfeldolgozásban legfontosabb szubkortikális partnere, a talamusz között. Az új idegi útvonal jelen van a magasabb rendű kognitív funkciókban részt vevő frontális agykérgi régiókban. De hiányzik az érzékszervi információkkal foglalkozó koponyafali (parietális) agykérgi területekről. A korábbi elképzelésekkel ellentétben az információfeldolgozás regionális heterogenitást mutat a különböző agykérgi körökben. Az eredmények segíthetnek megérteni a normális idegi működés és a frontális kéreghez kapcsolódó krónikus neurológiai és neuropszichiátriai betegségek, köztük a Parkinson-kór, a skizofrénia, a krónikus fájdalom és az epilepszia neuronális alapjait. Továbbá új utakat nyitnak a kortikotalamikus kölcsönhatások tanulmányozás szakmai területén is.

Az emlősök agyában az információfeldolgozás csúcsán az agykéreg áll.

Ám az nagyon érdekes, hogy a szaglóbemeneteken kívül semmilyen gyors, pontos információ nem jut el az agykéregbe talamikus átkapcsolás nélkül. Minden agykérgi régió kap talamikus bemenetet, még a szaglóérzékelő kéreg sem működőképes ép talamikus bemenet nélkül. Viszont a talamusz és a kéreg közötti kölcsönhatás nem egyirányú. Az agykérgi régiók nemcsak kapnak, hanem küldenek is idegrostokat a talamuszba. Ez a felülről lefelé irányuló információs csatorna a kortikotalamikus útvonal. A talamusz és az agykéreg között az információ tehát nem egyszerűen egy irányba halad. A feldolgozás összetett, állandóan kölcsönhatásban lévő kortiko-talamo-kortikális hurkokban történik. Hádinger Nóra és munkatársai legújabb tanulmányukban egy eddig nem ismert kortikotalamikus kapcsolatot írnak le.

A kéreg és a talamusz közötti összeköttetést az elmúlt 100 évben intenzíven tanulmányozták a tudósok. A kapott eredmények alapján alkotott képet minden régióra mértékadónak, azaz kanonikusnak tekintették. Annak ellenére, hogy nyilvánvaló különbségek vannak a különböző agykérgi területeken feldolgozott információk természetében (szenzoros, motoros, érzelmi, stb.). Mindezek ellenére úgy gondolták, hogy a kortikotalamikus pályák szerveződésében nincsenek minőségi regionális különbségek. A KOKI kutatóinak új eredményei szerint a frontális agykérgi területek specifikus kortikotalamikus innervációs mintázatot mutatnak, ami más agykérgi területeken hiányzik.

Ez azt bizonyítja, hogy a kortikotalamikus pálya nem kanonikus.

Az új, régiószelektív kortikotalamikus útvonal a talamikus retikuláris magot (TRN) célozta meg, amely csak gátló neuronokat tartalmaz.

Az agyban nincs megfelelő neuronális aktivitás pontosan szervezett gátló aktivitás nélkül. Az agyat érintő betegségek túlnyomó többségében az ingerlés és a gátlás egyensúlya, valamint az időzítés felborul. Ez alól a talamusz sem kivétel. A talamusz gátlásának fő szabályozója, a TRN egy vékony burok a talamusz körül, amelynek gátló axonvégződései sűrűn beidegzik (innerválják) az összes talamuszmagot. Ami a TRN-t irányítja, az irányítja a talamuszt is. A TRN különböző szektorai szép topográfiai sorrendben vetülnek a különböző talamusz régiókba. Mivel a specifikus talamuszmagok specifikus agykérgi régiókba vetülnek, egy specifikus TRN-szektor aktiválása egy jól meghatározott kortiko-talamo-kortikális hurok aktivitásának szabályozását kell, hogy eredményezze. Hádinger és munkatársai éppen erre találtak bizonyítékot.

A frontális kortikális bemenetek által megcélzott TRN-sejtek innerválták a talamusz azon részeit, amelyek visszavetültek a frontális kéregbe, lezárva a kortiko-talamo-kortikális hurkot.

A bemenetek lehetnek gyengék vagy erősek, lehet belőlük sok vagy kevés. A mostani kutatás szerint a TRN számos kortikotalamikus bemenetet kap, néha akár különböző agykérgi régiókból is. Az adatok azt is megmutatják, hogy a TRN különösen érzékeny a kortikális bemenetek szinkronitására. A növekvő kortikális szinkronitás fokozatosan változtatja meg a TRN-aktivitás időzítését és mennyiségét. Ez kulcsfontosságú lesz a talamuszsejtek olyan szinkron vagy hiperszinkron agykérgi aktivitásra adott válaszának szabályozásában, mint például az epilepsziás rohamok.

A kutatás azt is feltárta, hogy a magasabb rendű kognitív funkciókban részt vevő kortiko-talamo-kortikális hurkokban az információfeldolgozás tulajdonságai minőségileg különböznek más ‒ például szenzoros ‒ hurkokétól.