Edit conflict - other version:

Itt írjon a(z) HippocampusTajekozodas-ról/ről

Az agy navigációs helye és a rács sejtek rendszere

A 2014-es élettani és orvosi Nobel-díjat Dr. John M.O’Keefe, Dr. May-Britt Moser és Dr Edward I. Moser kapta olyan idegsejtek felfedezéséért melyek lehetővé teszika hely érzetét és a navigációt. Ezeknek a feldezeséeknek köszönhetően bepillantást nyerhetünk abba hogy a mentális funkciók hogyan jelennek meg az agyban és hogy az agy hogyan képes létrehozni összetett tanulási és viselkedési funkciókat . Egy belső térkép a környezetről és egy adott hely által kialakított érzés szükséges a felismeréshez az emlékezéshez és a tájékozodáshoz. Ez a navigációs képesség amely sokféle érzéki információ egyesítését,mozgások megvalósítását és emlékezési képességet igényel, az egyike a legösszetettebb agyi feladatoknak. A 2014es év kitüntetett munkája ? gyökeresen megváltozatta az ismereteinket ezekről a képességekről. John O’Kneefe tér sejteket fedeezett fel a hippocampusban amelyek jelzik a pozíciónkat és széles memória kapacitást biztosítanak. May-Britt Moser és Edvard I. Moser pedig azonosíotta a mediális entorhinális szagló kéregben az agynak egy olyan régióját ami a hippocampus mellett helyezkedik el és az ebben található rács sejteket amelyek ellátják az agyat egy belső koordinációs rendszerrel. Együtt a hippocampikus ? tér sejtek és az entorhinális rács sejtek kapcsolatot formálnak az idegi sejtek hálózatával ami a térbeli térképes és a navigációs képességek létrehozásához szükséges. John O’Keefe, May-Britt Moser és Edvard Moser munkája drámain megváltoztatta a felfogásunkat arról hogy az alapvető felismerő funkciókat az idegrendszeri körök hogyan hozzák létre az agyban és új fényt hoznak a térbeli memória lehetséges keletkezéséről.

Bevezetés

A kérdések ezekről az agyi folyamatoról már rég felkeltették a filozófusok és a tudósok érdeklődését. A 18. században a német filozófus Immanuel Kannt (1724-1804) bebizonyított hogy néhány mentélis képesség létezik a tapasztalatoktól függetlenül is. Figyelembe vette hogy a hely érzékelése az egyike a veleszületett képességeknek..?

Az az elképzelés hogy az agyban a helyekről térképszerű ábrázollások készülenk egy amerikai kísérleti filozófustól Edward Tolmantól származik, aki állatok tájékozódását tanulmányozta (Tolman, 1948)

http://hu.wikipedia.org/wiki/Edward_C._Tolman

Tolmantól származik a kognitív térkép kifejezés. Kísérleteiben felfedezte hogy a patkányok a labirintusban nem az kanyarodásaik irányát rögzítik hanem elkészítik a labirintis alaprajzát. A kutatásai során vizsgálta a jutalmazás jelentőségét is vizsgálta. Ezek során azokat a következtetéseket vonta le hogy jutalmazás esetén rövidebb utat választották felhasználva a korábban készített kognitív térképeket. (Tolman, 1948 )

Tolman elképzelésével ellentétes az általános nézet ami szerint az összetett viselkedések egy szenzoros-motoros válasz kapcsolat eredményeképpen jönnek létre. De az nem lett meghatározva hogy ezek a funkciók az agyban lokalizálódhatnak és hogy az egy hogyan képes ennyire összetett magatartások létrehozására. A technika fejlődésének köszönhetőn megfigyelhetővé váltak az állati idegsejtek amik szabadon mozogtak a környezetben ? mikor micro hullámokkal sugározták őket? alkalmaztak ( Sturmwasser 1958), ez lehetővé tette hogy megértsük ezeket a kérdéseket.

A tér sejtek megtalálása

John O’Keefe már rendelkezett élettani háttérrel , hisz együtt dolgozott Ronald Melzackkal a McGill Egyetemen mielőtt Londonban a fájdalomkutató Patrick Wall-lal kutatott együtt, ahol elkezdett az állatok viselkedésével foglalkozni az 1960as évek végén. Itt fedezte fel a a tér sejteket amikor hippocampusban dorsalis részében lévő sejteket írta le. Ezeket CA1-nek nevezve együtt Dostrovskyval ugyanis a patkányokban ez a terület aktívabban működött. ( O’Keefe and Dostrovsky, 1971)

Az aktívabb területe ezeknek a sejteknek teljesen váratlan volt. A tér sejtek azon a területen voltak aktívak ahol még sosem láttak aktivitást azelőtt. Az egyes térsejtek csak akkor aktiválódnak ha az állat a környezetének ugyanabban a részében tartózkodott. Szisztematikusan változtatva a környezetet és tesztelve az egyes elméleteket a tér területet pontos meghatározásához, O’Keefe megmutatta hogy a hely sejtek aktiválódása nem csak válasz tevékenység, de ez elkészít egy összetett képet a környezetről. Különböző térsejtek aktiválódnak a különböző helyeken és kombinálva a cselekvéseket az egyes helyeeken ezek a sejtek egy belső idegi térképet hoznak létre a környezetükről. ( O’Keefe…) O’Keefe Nadellel összegezte hogy a tér sejteknek köszönhető hogy az egy térbeli térképrendszert hozzon létre. Bemutatta hogy a hippocampus sokrétű térképeket készít úgy hogy a különböző tér sejteknek az aktivitását összekapcsolja. A tér sejtek sorozatos összekapcsolódásásval így képes leképezni egy egységes környezetet miközben más kombinációk más környezetet írnak le.

A későbbi kísérletekben O’Keefe megmutatta/bizonyította, hogy ezeknek a „térsejteknek” memória funkciójuk van. (O’keefe és Conway 1978; O’Keefe és Speakman, 1987). Az egyidejű átrendezést több sejtben, különböző környezetben „remapping”-nek nevezték el, és O’Keefe bebizonyította, hogy „remapping” tanult, és egyszeri elsajátítás után örökre stabilizálódhat. A térsejtek tehát egy, a memória folyamatokért felelős sejtes állományt látnak el, ahol egy környezet/terület memóriája tárolható, mint speciális térsejt-társulás.

Először az indítványt, miszerint a hippocampus térbeli tájékozódásban vesz részt, kétkedéssel fogadták. Később mégis elismerték, hogy a térsejtek felfedezése, az aprólékos bemutatása annak, hogy ezek a sejtek egy mentális (pszichikai?) térképet mutatnak, és az indítvány, amely szerint a hippocampus egy belső térképet tartalmaz, amely információt tárol a környezetről, nagy előrelépés volt. O’Keefe felfedezése nagyszámú kísérleti és elméleti tanulmány megkezdését váltotta ki. Ezek azt kutatták, hogy hogyan köteleződnek el a sejtek a helyi fejlesztő információkhoz és helyi memória folyamatokhoz. Ezen tanulmányok általános elképzelése, hogy a térsejtek kulcsszerepe egy térkép alkotása a környezetről, bár bizonyos körülmények között távolságmérésbe is belekeverednek.??

A hippocampustól a hálózati sejtekig az entorhinális kéregben

Az 1980-as és 1990-es években az uralkodó elmélet szerint a térmezők képződése magában a hippocampusban történik. May-Britt Moser és Edvard Moser, akik a hippocampust tanulmányozták, a PhD munkájuk idején a Per Andersen laboratóriumban, Osloban, majd röviddel azután a Richard Morris laboratóriumban Edinburghban és John O’Keefe laboratóriumában Londonban tettek látogatást. Azt kutatták, hogy a hely sejtek generálódhatnak-e a hippocampuson kívül eső aktivitásból is. A hippocampusba történő bemenetel(?input) többsége a patkány agyának dorsalis pereméről érkezik , az enthorinális (szagló) kéregből. A kimenetel (output) nagyrésze az enthorinális kéregből a hippocampus „fogazott tekervényeire” (dentate gurus?) irányul, amely felváltva csatlakozik a hippocampus CA3-nak nevezett részéhez, illetve CA1-hez a dorsalis hippocampusban. Érdekes módon ez az agynak az a része, amelyben John O’Keefe először felfedezte a térsejteket. 2002-ben a Moser testvérek (?) jöttek rá, hogy a CA3 által szétkapcsolt vetülések a kéregben (???) nem törölték el (semmisítették meg) a sejttelepeket. Ezek a felismerése, és annak az ismerete, hogy a medialis enthorinális kéreg is közvetlenül és kölcsönösen kapcsolódik a CA1 területhez, arra sarkallták May-Britt Mosert és Edvard Mosert, hogy a medialis kéregben keressék tovább a helyet kódoló (?place coding) sejteket. Az első tanulmányukban megalapozták, hasonlóan ahhoz, ahogy már többen bemutatták, hogy a mediális enthorinális kéreg olyan sejteket tartalmaz, amelyek a helysejtekhez hasonló tulajdonságokat mutatnak. Későbbi tanulmányok során nagyobb terjedelmű encounters (?) használtak, így felfedeztek egy novel(?) sejttípust, a hálózati sejteket, amelyek szokatlan tulajdonságokkal bírtak.

A hálózati sejtek megdöbbentő firing-pattern mutattak. Több helyen mutattak aktivitást (intheopenbox) együtt egy kiterjedt hatszögletű rács csomópontjait formálták, hasonlóan egy méhkas lyukainak hatszögletű elrendezéséhez. A mediális entorhinális kéreg ugyanezen területén a hálózati sejtek ugyanilyen helyeződéssel és irányulással , de különböző fokozatossággal firing (??) úgy, hogy együtt környezet minden pontját lefedik.

Kép: A hálózati sejtek az enthorinális kéregben helyeződnek, kékkel ábrázolva. Egy hálózati sejt akkor kerül ingerületbe (Fires), amikor az állat elér egy adott helyet a területen. Ezek a helyek egy hatszögletű formában vannak elrendezve.

A Moser házaspár jött rá, hogy a rácsmezők (grid fields) távolsága változik a mediális entorhinális kéregben együtt a legnagyobb mezőkkel a kéreg ventrális részében.(?) Bemutatták azt is, hogy a rács-formáció nem sima érző, vagy motoros jelek átalakításából ered, hanem komplex hálózati aktivitásból.

A rács mintát ezelőtt még egy agyi sejtben sem látták! A Moser házaspár arra a következtetésre jutott, hogy a hálózati sejtek egy navigációs vagy útvonal integrációs rendszer részei. A hálózati rendszer megoldást kínál a mozgás távolságainak mérésére, és egy „metric”-et adott a hippocampus térbeli térképének.

Később a Moser pár bemutatta, hogy a hálózati sejtek egy hálózatba vannak beágyazva a mediális entorhinális kéregben head-directed sejtekkel és határsejtekkel, valamint sok esetben kombinált funkciójú sejtekkel.(Solstad 2008).A Head-direction sejteket először James Ranck írta le 1985-ben, az agy egy másik területén, a subiculumban. Úgy viselkednek, mint egy iránytű és akkor aktívak, amikor az állat feje egy bizonyos irányba néz. A határsejtek akkor aktívak, amikor az állat egy szűk környezetben mozog és a fallal találkozik. (?Au..) A határsejtek létezését O’Keefe és kollégái jósolták meg elméleti modelleken keresztül. (Hartley, 2000). A Moser házaspár mutatott rá, hogy a hálózati sejtek, a fejirányú sejtek és a határsejtek a hippocampus térsejtjei felé vetülnek.(Zhang, 2013) Felhasználva az entorhinális kéreg különböző részein a hálózati sejtek felvételeit, a Moser házaspár azt is kimutatta, hogy a hálózati sejtek funkciónális modulokba szerveződnek, különböző grid spacing ranging, pár centimétertől méterekig terjedő távolságban, ezáltal lefedve kis, vagy nagyobb környezetet.

A Moser házaspár továbbá feltárta a hálózati és a térsejtek közti kapcsolatot elméleti modellekben, elváltozási kísérletekben (?), és remapping kísérletekben. (2007). A Moser házaspár és O’Keefe tanulmányai megmutatta, hogy a mediális enthorinális kéregbeli hálózati sejtek és a hippocampus-beli térsejtek között egy kölcsönös egymásra hatás van, valamint egyéb térben hangolt sejtek az enthorinális kéregben, különösen a határsejtek, hozzájárulhatnak a térsejtek tüzelésének generálásához.:D haha.