2013. feb 19.

51. Megérint a fény

írta: _Maverick
51. Megérint a fény


Miguel-Nicolels-150x150.jpgNem kell megijedni a címtől, nem a spirituális megvilágosodásról vagy egyéb „természetfeletti” jelenségekről lesz szó – ezt a témakört meghagyjuk más oldalaknak –, csupán egy patkány bizonyos értelemben „hatodik érzékkel” való felruházásáról. Miguel Nicolelis csapata a Duke University laborjában lehetővé tette, hogy egy az állat fejére szerelhető, közvetlenül annak agyához kapcsolódó szenzor segítségével az érzékelni tudja a számára amúgy láthatatlan infravörös fényt.

jr_ratimplant2.jpgA kísérlet során a kutatók egy olyan kamrát használtak, melyben 3, véletlenszerűen felkapcsolható, hagyományos LED fényforrást helyeztek el. A kutatás első fázisában a patkányokat megtanították rá, hogy ha a felvillanó fényforrás mellett megérintenek egy kis detektort, akkor jutalmul vizet kapnak. Miután ezt a teljesen hagyományos feladatot már kifogástalanul végre tudták hajtani az állatok, egy implantátum került beültetésre.

Az implantátum két részből áll: egy homlokra erősített detektorból, mely képes az infravörös fény érzékelésére, valamint az átlagos hajszál vastagságánál tízszer vékonyabb mikroelektródákból, amelyek eredetileg a bajuszból érkező jeleket feldolgozó, tapintásra szakosodott agyi területekre továbbítják a generált elektromos jeleket. A kibocsátott jelek a fényforrás felé fordulva illetve ahhoz közeledve egyre erősödtek.

A beültetés után az állatot visszahelyezték a tesztkamrába, amelyben a LED-eket infravörös fényforrásokra cserélték. Kezdetben a patkányok nem találták el a felvillanó – szemükkel láthatatlan – fényeket, véletlenszerűen választottak állomást, majd láthatólag elkezdték az arcukat vakarni. Ez egyértelműen mutatta, hogy a beérkező jeleket az agyi terület eredeti szerepének megfelelően tapintásként érzékelték. 1 hónap elteltével azonban a jelenség előtt kezdetben értetlenül álló jószágok szép lassan megtanulták elkülöníteni az infravörös stimuláció formájában érkező jeleket. A fejüket előre-hátra mozgatva kitapasztalták, hogy melyik irányban mozogva erősödik a jel, és hamarosan az eredeti teszthez hasonló, közel tökéletes pontossággal azonosították a forrást. A kutatók a teljes bizonyosság kedvéért ezután megismételték a kísérletet úgy, hogy a detektort kikapcsolták. A várakozásoknak megfelelően a patkányok nem reagáltak, tehát kizárhatóvá vált az az eshetőség, miszerint valamilyen más módon érzékelték volna az infravörös fényt.

A tanulmány legfontosabb eredménye annak igazolása, hogy egy agyterület megtanítható az eredeti szerepétől eltérő feladatok végrehajtására is. (Gyönyörű példája ez a későbbiek során majd egy külön cikksorozat tárgyát képező neuroplaszticitásnak. Mára már széles körben elfogadott annak az évszázados hiedelemnek a megdőlése, miszerint az agy egy fix módon „vezetékelt” rendszer, melyben minden rész csak meghatározott, előre programozott feladatkörök ellátására alkalmas. Kísérletek garmadája igazolja, hogy a funkciók rugalmasan alakíthatóak.) Fontos hangsúlyozni, hogy mindeközben az eredeti funkció sem szenvedett csorbát, a bajuszkákkal történő tapintás útján való érzékelés továbbra is hibátlanul működött. Ezen felül további távlatokat nyithat az a tény, miszerint itt egy eredetileg nem is létező érzékelési formát sikerült létrehozni, ezzel mintegy hatodik érzékkel, "szuperhős képességekkel" felruházva az állatot.

Az eredmények áttörést hozhatnak olyan implantátumok kifejlesztése terén, amelyek például a sérült látókéreg ellenére visszaadhatják a látás képességét. Ez újabb előrelépés lenne a jelenlegi mesterséges eszközökhöz képest, melyek elsősorban a sérült érzékszervet pótolják, és a generált jeleket az eredetileg az adott érzékszervet kiszolgálni hivatott agyi részekre továbbítják. Jó példa erre a múlt héten bejelentett – és az index híradásában is szereplő - Argus II retinaimplantátum, mely részleges látást biztosít a retinitis pigmentosa nevű betegségben szenvedőknek. Itt a károsodott fényérzékelő sejtek működését elektródákkal helyettesítik, és az így generált jeleket továbbítják az eredeti látóidegeken keresztül az agyba. A „látást” egy szemüvegbe épített kamera biztosítja, melynek jelét vezeték nélküli kapcsolat révén továbbítják a retina hátsó részébe ágyazott implantátumhoz. Az elérhető felbontás igen kezdetleges, de a kontúrok érzékelése mégis felbecsülhetetlen jelentőségű, ha az állapotot a teljes vaksággal állítjuk szembe.

 

Az ehhez hasonló neurológiai kutatások szinte hétről-hétre hoznak valamilyen újdonságot, és az elsőre kegyetlennek (megemlítendő, hogy az agyban nincsenek fájdalomreceptorok, így a beültetett elektródák semmilyen érzetet nem váltanak ki), vagy akár haszontalannak tűnő, rágcsálókon végzett kísérletek napról-napra visznek minket közelebb súlyos betegségek gyógyításához, vagy igen korlátozó fogyatékosságok megszüntetéséhez. Ez a tendencia valószínűleg még tovább fog erősödni, hiszen az USA-ban immár kormányzati szinten is kiemelten kezelik az agykutatást. 

Források

NewScientist

index.hu

Nicolelislab

Ha tetszett a bejegyzés, és szeretnél frissen értesülni az újakról, illetve szívesen olvasnád azokat az írásokat is, melyeket csak ajánlunk, de külön bejegyzéssé nem érnek (vagy nincs szükség kiegészítésükre), akkor csatlakozz a blog Facebook oldalához a jobb hasábban megtalálható alkalmazás segítségével! 

Szólj hozzá

orvostudomány agykutatás implantátum fókuszpont neuroplaszticitás