Bezár

Hírarchívum

Dr. Tamás Gábor, az MTA-Szegedi Tudományegyetem Agykérgi Neuronhálózatok Kutatócsoport vezetője, az SZTE idegtudomány professzora. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

Kevés génváltozás tette kreatívvá az emberi agyat – Prof. Dr. Tamás Gábor az agyi atlasz projekt eredményeiről

Kevés génváltozás tette kreatívvá az emberi agyat – Prof. Dr. Tamás Gábor az agyi atlasz projekt eredményeiről

2023. december 12.
18 perc

Az emberi agy 86 milliárd idegsejtből és még ugyanennyi nem neuronális sejtből áll. E biológiai rendszer idegsejtjeinek feltérképezését, a főemlősök agyával összehasonlítását, az agyfejlődés sejtszintű dinamikájának vizsgálatát, valamint az emberi sejttípusok funkcionális elemzését tűzte ki a 2017-ben indult Brain Initiative Cell Census Network (BICCN) elnevezésű kutatói konzorcium. Az agykutatás Manhattan terveként emlegetett óriásprojekt 2023 őszén a Science, a Science Advances és a Science Translational Medicine folyóiratokban válogatott publikációkban adta közre az agy jövőbeli sejtszintű kutatását meghatározó eredményeket.
A Science-összeállítás 24 cikke közül 3 publikáció vezető szerzői között szerepel Dr. Tamás Gábor, az MTA-Szegedi Tudományegyetem Agykérgi Neuronhálózatok Kutatócsoport vezetője, az SZTE idegtudomány professzora, több szegedi kutatótársával együtt. Beszélgetésünkből kiderül, hol van az emberi agy evolúciós forró területe, mitől emberi az agyunk, milyen gyógyítási célok ösztönzik az agykutatást, milyen előnnyel jár az emberi agy kapcsolódási sokfélesége és miért érdemes délután aludni vizsgaidőszakban.

Cikk nyomtatásCikk nyomtatás
Link küldésLink küldés

Milyen átfogó tudományos képet adnak az emberi agy fejlődéséről a BICCN agyi atlaszának publikációi? Van meglepetés az eredmények között?

 

– Alapvető kérdésekre kaptunk választ azzal kapcsolatban, hogy az emberi agyat mi különbözteti meg a főemlősökétől. Amerikai és európai kollégáinkkal az ember és főemlős rokonai, a csimpánz, a gorilla, a makákó agyát hasonlítottuk össze. A publikációk ennek az „agytérképészeti” kutatásnak rögzítik az eredményeit, elsősorban azt a kérdést teszik fel, hogy mi van az emberi agyban, mi van egy főemlős agyában, és a kettő mennyire más. Más bolygók-e vagy csak más kontinensek? A válasz az, hogy nem más bolygók, de valóban más kontinensek. Arra jutottunk, hogy léteznek csak az emberre jellemző agyi idegsejtek és kapcsolódások, és noha ezek az eredmények várhatók voltak, mégis fontos megállapítani, hogy az evolúció lépésenként haladt, és a csak emberben előforduló agyi idegsejtek létezése ellenére nem igaz, hogy az emberi agy teljesen egyedi, és hozzánk képest minden le van maradva az evolúcióban.

 

Végül is mi teszi az emberi agyat emberivé? Az agyi idegsejteknek hány százaléka van meg csak az emberben?

 

– Az agykéregben körülbelül 150-200 féle idegsejttípus található, ezeknek 10-15 százalékánál látjuk, hogy vagy jelentősen túlreprezentáltak az emberben vagy talán az emberre specializálódtak. Az első, csakis emberre jellemző idegsejttípust a mi kutatócsoportunk fedezte fel néhány évvel ezelőtt az amerikai kollégákkal együtt. Axonvégződéseinek alakjáról csipkebogyó idegsejtnek neveztük el, ez volt az agyi atlasz készítésének egyik első generációs eredménye. Abban a kutatásban úgy tevődött fel a kérdés, hogy van-e idegsejttípus, ami csak az emberben fordul elő vagy az emberben inkább, mint a rágcsálókban. Ki tudtuk mutatni, hogy a rágcsálókhoz képest valóban vannak emberre jellemző sejttípusok. A mostani egyik cikkünk továbblépett, és kimutattuk, hogy a főemlősökhöz képest is vannak sejttípusok, amelyek túlreprezentáltak az emberben, azonban egészen minimális azoknak a száma, amelyek igazán csak az emberben fordulnak elő. Az említett 150-200 féle idegsejtből 1-2 százalék esetében van erre esély, és ezek a sejttípusok viszonylag ritkán és kevés helyen fordulnak elő az agyban. Előfordulásukat agyterületek szerint is lehet vizsgálni. Ha veszünk egy mintát az agyunk evolúciósan új részéről, a homloklebenyből, és egy másikat egy nagyon konzervatív részről, például a szaglókéregből, kiderül, hogy utóbbi területen jelentős a konzerváció, itt az agysejtekben nincs különbség a főemlősökhöz képest. Az embernél erősen domináns homloklebeny viszont annyira új evolúciósan, hogy ott még nem volt szükség új sejttípusok megjelenésére. Az evolúció egészen egyszerűen mennyiségi eszközöket használt, hogy ezt az előrelépést biztosítsa.


Dr. Tamás Gábor, az MTA-Szegedi Tudományegyetem Agykérgi Neuronhálózatok Kutatócsoport vezetője, az SZTE idegtudomány professzora. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

 Dr. Tamás Gábor, az SZTE idegtudomány professzora. Fotó: Kovács-Jerney Ádám


Milyen hatásra specializálódtak a sejttípusok az agyban?

 

– Két állatfaj között általában az okoz jelentős különbséget az agyban, hogy milyen érzékszervük domináns. A rágcsálóknál nem a látórendszer dominál, mint nálunk, hanem a szaglórendszer és a bajusztapintás, mivel ők ezzel navigálnak a sötét alagutakban. Ezért a rágcsálókban olyan jellemző idegsejttípusok alakultak ki, amelyek például a bajusztapintásért felelősek az agykéregben, míg a látókéreg a főemlősökhöz képest kevésbé fejlett. A mostani publikációk eredményeiből is azt látjuk, hogy a főemlős állatfajokban, ide értve az embert is, a látókéreg az, amelyen az evolúció intenzíven dolgozik. Ott fordulnak elő olyan specializált új sejttípusok, amelyeket máshol eddig nem láttunk.

 

Hol van az emberi agy forró pontja, ahol az evolúció a legtöbbet változtatott?

 

– Úgy tűnik, hogy nem egy forró pontról, hanem egy forró agykérgi rétegről van inkább szó. A fent említett megnövekedett területű agyrégiókon túl azt vettük észre, hogy agyterülettől függetlenül az agykéreg legkülső, úgynevezett első sejtrétegében dolgozik leginkább az evolúció. Az új sejttípusok sokfélesége ebben a rétegben olyan funkcionális lehetőségekhez juttatta az emberi neuronhálózatokat, amelyek más emlős fajokban nem elérhetők. Ez a sejtréteg egy evolúciós hotspot, ahol a változások tükrözik az emberek bonyolultabb agyi áramköreinek szabályozásának magasabb követelményeit.

 

Merre vezet az emberi agy fejlődése az információs korszakban? A konzervatív részt, ami a funkcióját már megfelelően ellátja, nem fejleszti tovább, hanem hozzáfejleszt új részeket?

 

– Az evolúció dinamikus, egy funkció sosem marad ugyanaz. Nem tudom, mikor, de ha így folytatnánk, előbb-utóbb mobiltelefonra specializált sejtje is lenne az agyunknak. Ha ilyen ütemben fejlődne a környezetünk abba az irányba, hogy egy testen kívüli testrészünk legyen, akkor annak reprezentációja is lenne az agyban. Eközben persze a többi fajnál ilyesminek nyoma sem lenne. Hadd mondjak egy egyszerű példát a környezet hatására. A cetek egészen másképp látnak, mint mi; a mi látásunkhoz fény kell, az övékhez hang. Ugyanazt a funkciót, a környezetben tőlük függetlenül mozgó táplálékok, veszélyforrások, állatok azonosítását és követését más eszközökkel végzik, mint a szárazföldi fajok. Egy ilyen eszközkészlet pedig evolúciós kényszert jelent az agy számára, amelynek hatására lesznek persze ad hoc megoldások is. Az idegtudósok azonnali agykérgi reprezentációnak hívják azt, ahogyan egy objektum leképeződik az agyunkban; ha ez az objektum újonnan jelenik meg, mint a mobiltelefon a kezünkben, akkor először nem tudjuk behelyezni agyi könyvtárunk megfelelő polcára, de előbb-utóbb kialakul egy egészen új polc, ahová szépen bekerülnek a plusz információk.

 

Új készségek is járnak ezzel? Esetleg máris más reprezentáció jellemzi a gyakori mobilhasználókat?

 

– Igen, készségek is kialakulnak így. Ez az adaptáció az egyén szintjén is megvan az idegrendszerben. Egy kőkori körülmények között élő embertársunknál más lehet a reprezentáció, mint egy modern körülmények között élő embernél. De ott azért még nem tart az evolúciós specializáció, valamint a technológia sem, hogy ezeket detektálni tudjuk. Egyénre jellemző idegsejttípus valószínűleg nincs, és az ilyen jellegű vizsgálatoknak etikai korlátai is lennének. Egyelőre tehát azt lehet mondani, hogy a különféle egyének nagyon hasonló agytérképpel rendelkeznek, hogyha az idegsejtek számát és típusainak számát vesszük. Az agyban nemcsak idegsejtek vannak, hanem az idegsejteket támogató úgynevezett gliasejtek is, de ezek még konzervatívabbnak tekinthetők, mint az idegsejtek. Ahogy halad előre az evolúció, az újdonságot az idegsejtek változatossága látszik adni.


Dr. Tamás Gábor, az MTA-Szegedi Tudományegyetem Agykérgi Neuronhálózatok Kutatócsoport vezetője, az SZTE idegtudomány professzora. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

 Fotó: Kovács-Jerney Ádám


Embercsoportokon belül sincsen eltérés az agyi idegsejtekben?

 

– Ez a következő öt év kutatási programja. Az agyi atlasz projektben az eddigi kutatásokkal megpróbáltuk bizonyos pontokon konklúzióra vinni, hogy az ember, mint homogénnek tekintett faj, és a főemlősök, vagyis a csimpánz, a gorilla, a makákó vagy a selyemmajom között milyen különbségek vannak. A következő ötéves program finanszírozásáról tavalyelőtt döntött a National Institutes of Health (NIH), az amerikai biológiai kutatásokat finanszírozó állami szervezet, amely a BRAIN Initiative Cell Census Network világkonzorciumot finanszírozza. Európából csak néhány csoport vesz ebben részt; a mi kutatócsoportunk meghívásának fő oka az, hogy 15 évvel ezelőtt lényegében a mi segítségünkkel valósították meg a humán agyszelet-technikát az agyi atlasz kutatást összefogó Allen Institute-ban. Átvették a technológiánkat, és ezután közösen alkalmaztuk először, ennek eredményeként találtuk meg az első emberre jellemző idegsejttípust, a már említett csipkebogyósejtet.

A következő 5 év tehát arról fog szólni, hogy a különféle társadalmi hátterű, genetikai heterogén embercsoportok között mekkora a különbség az agyi sejttípusok szintjén, illetve a fő rasszok közötti eltéréseket milyen szinten lehet vagy nem lehet észrevenni az agykéreg szerkezetében. Elsősorban azt vizsgáljuk, hogy látunk-e különbségeket a sejttípusok szerkezetében vagy az individuális sejtek közötti variációkban. Ez már egy finomabb skálájú kutatás, és úgy gondolom, etikailag is érzékenyebb. Az amerikai kormányzat részéről határozott igény van erre a programra, hogy a különféle hátterű emberi populációkat átvilágítsuk ebből a szempontból.

Mi a célja a különböző rasszok közötti eltérések feltárásának? Önnek mi lesz a legfontosabb kutatási célja ebben a következő időszakban?

– Számomra az, hogy később klinikailag is alkalmazható kezelési eljárásokat alapozzunk meg. Pár évvel ezelőtt találtunk néhány olyan sejttípust, amelyek emberre jellemzőek, nem fordulnak elő rágcsálókban, és ezek szelektíven érzékenyek az Alzheimer-kórra, vagyis a betegség hatására előbb pusztulnak el, mint a többi idegsejt. Ennek következtében rágcsálóban nagyon nehéz az Alzheimer-kórt modellezni, mert nem rendelkeznek az erre különösen érzékeny sejttípussal. Ami az eltérő embercsoportok agyi idegsejtjeinek kutatását illeti, számos más betegséget is ismerünk még, amelyek bizonyos embercsoportokhoz inkább kötődnek, mint másokhoz. Bizonyos típusú törpéknél például nem fordul elő rákos daganat, és ennek nagyjából ismerjük is az okát. Ezt a tulajdonságot kihasználhatjuk a többi embercsoport előnyére, ez alapja lehet egy kezelésnek, amely másokat is rákmentessé tesz. Pszichiátriai betegségek között is lehet ilyen, és esélyünk lehet arra, hogy a magyarázatát meg tudjuk találni. Ugyanezzel a logikával az agykéregnél bonyolultabb rendszerben is lehet eredményeket elérni. A neuropszichiátriai betegségeknek még a leírása is problémás bizonyos esetekben, márpedig nagyon nehéz úgy definiálni valamit, hogy a lényegét nem ismerjük. Ma általában nem biológiai magyarázatuk alapján határozzuk meg a neuropszichiátriai betegségek egy részét, hanem tapasztalati alapon. Nagy tapasztalatú klinikai orvosok közössége definiálja, hogy milyen tünetek alapján mondjuk ki a betegséget. A pontosabb diagnózisok érdekében szeretnénk megismerni a neuropszichiátriai betegségek biológiai alapjait is.


Dr. Tamás Gábor, az MTA-Szegedi Tudományegyetem Agykérgi Neuronhálózatok Kutatócsoport vezetője, az SZTE idegtudomány professzora. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

 Fotó: Kovács-Jerney Ádám


Zavarba ejtő, hogy 86 milliárd idegsejt dolgozik az agyunkban. Mekkora ezeknek a sokfélesége?

– Az idegsejtek térképezése elsősorban azon alapult, hogy egy-egy adott idegsejttípus milyen génexpressziós térképpel rendelkezik, és ez mennyiben különbözik a legközelebbi hozzá hasonló idegsejttől. Nagyságrendileg van 30 ezer gén, amiből választani lehet, ezek közül 15-16 ezer félét aktívan használ egy sejt, akárhol is van a szervezetünkben. Úgy lehet csoportosítani a sejteket, hogy melyik az a 15-16 ezer gén, ami az adott sejttípusban működik, miközben a másikban meg másik 15-16 ezer van használatban, és 3-4 ezer gén eltérés van a kettő között. Harmincezerből nagyon sokféleképpen lehet válogatni, és az szerintem igazán meglepő, hogy ennek ellenére csak néhányszáz, és nem néhány tízezer típusú idegsejtünk van. Ez azonban a sokféleségnek csak az első, az idegsejtek szintjén vizsgált rétege. Gondoljunk arra, hogy genetikailag rendkívül hasonló emberek teljesen más nyelveken tudnak beszélni. Ahogyan a kommunikáció csatornája a nyelv, az idegsejtek is azért különböznek egymástól, hogy a kommunikációt különféleképpen legyenek képesek fenntartani. A magasabb rendű idegi tevékenységben a létezésük lényege az idegrendszeren belüli kommunikáció. Csakhogy az emberi idegsejtek között oly sokféleképpen lehet a kapcsolatokat elrendezni, hogy ahhoz képest az ismert univerzum elemi részecskéinek száma messze, több nagyságrenddel marad el. A kombinációs lehetőségek száma tehát - nem tudományos, amit mondok – szinte végtelen, és ennek ellenére az idegrendszer szerveződése nem akármilyen, hanem nagyon határozott választási irányokat követ. Most már látjuk azt, hogy ezek a választások az evolúcióban egyik állatfajról a másikra lépésenként alakulnak ki, tehát az agyi idegsejtek térképének szintjén nem állnak be radikális változások. Hanem, a viselkedés szintjén, vagyis abban, hogy viselkedés közben hogyan használjuk ezt az agyi térképet, hogyan közlekedünk a sejttípusok térképén, a térkép melyik eleme lesz fontos számunkra - ebben valóban radikális változások lehetnek. Nagyon szűkös eszközkészlettel, nagyon kicsi változásokkal óriási működésbeli heterogenitás, kreativitás, precizitás érhető el az adott élethelyzetben vagy pedig azokra a célokra, amelyek egy adott állatfajnak fontosak. Más esetben pedig, ha erre nincs szükség, egészen egyszerűen maradunk az alapműködésnél és nem használjuk ki az agy lehetőségeit. Az ember esetében vannak élethelyzetek, amelyekben akár az életünk során is megváltozhatnak ezek a kapcsolódások, mégpedig úgy, hogy bizonyos tulajdonságainkat, skill szettünket elveszítünk, bizonyosakat pedig használunk, akár életkorfüggően is.

 

A viselkedés megfejtését az agyi idegsejtek közötti hálózatok kutatásától lehet várni?

 

– Az idegsejtek hálózatos működése az a terület, ahol a kutatási frontvonal még hátrébb van, ahhoz képest, hogy mit kellene elérni. Ez a mostani munka az egyes idegsejtek típusairól és sokféleségéről szólt, de hogy azok hogyan alkotnak hálózatokat, arról a 24 cikkből 1-2 munka szól csak. Ezen a területen komoly adóssága van még az agykutatásnak, hogy megértsük, az egyedi idegsejteket mi szervezi működő idegi hálózatokká. Azok a szervező elemek, amelyeket fő vonalakban ismerünk, hogyan vesznek részt a viselkedésben, a döntéshozatalban, az intelligenciában. Nem vagyunk tisztában azzal például, hogy egy adott idegsejttípusnak van-e szerepe abban, hogy az IQ-t 100-ról 120-ra emelje az emberben, vagy 30-ról 50-re egy főemlősben.

 

Korábban nyilatkozott arról, hogy viselkedéssel összefüggő hálózatokat emberben is lehet vizsgálni; ez már megtörtént?

 

– Erről sajnos a kutatási projekt szabályai miatt még nem beszélhetek. Remélem, jövőre már igen!


Dr. Tamás Gábor, az MTA-Szegedi Tudományegyetem Agykérgi Neuronhálózatok Kutatócsoport vezetője, az SZTE idegtudomány professzora. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

 Fotó: Kovács-Jerney Ádám


Az agyi atlasz is jelzi, a mai agykutatásban az idegsejtek molekuláris szintű tanulmányozását végzik. Mondana egy példát arra, milyen következtetésekre lehet így jutni?

 

– Az idegsejtek működésével foglalkozó cikkünkben azt tanulmányoztuk, hogy egy aktívan működő gén milyen funkciót lát el egy idegsejtben. Ez a cikk ama kevés publikációk egyike a Science-lapok összeállításában, amelyik nem az idegsejtek térképezésével, hanem azok működésével foglalkozik. Azt az alaptulajdonságot kezdtük el vizsgálni, hogy egy aktívan működő gén a sejtben előbb-utóbb fehérjékké fordítódik át, és ezután a fehérje a sejten belül különféle helyekre kerülhet. Az idegsejtek leginkább abban különböznek testünk többi sejtjétől, hogy a morfológiájuk rendkívül bonyolult, sokféle alakúak lehetnek; a poliéder alakú egyéb sejtjeinktől eltérően az idegsejteknek növényszerű nyúlványai vannak. Ebben a nyúlványrendszerben irányítottan kerülnek a helyükre a fehérjék. Maradjunk a növény-analógiánál: mindenki számára természetes, hogy a gyökéren nincs levél, azokra a fehérjékre, amelyeket egy fa a levelében használ, nincs szüksége a gyökerében. Mi azt találtunk, hogy az idegsejtek esetében ez így is van, meg nem is. Kiderült, hogy egy olyan fehérjére, amelyről - a fa hasonlattal élve - eddig azt hittük, hogy csak a levelekben vagy a levelekben inkább fejeződik ki, teljesen váratlan helyen, a gyökér végén is szükség van, de egy teljesen más funkcióhoz, mint amit eddig gondoltunk róla. Tehát ugyanazt az eszközkészletet használva, ugyanazt a fehérjét a sejt más régiójába helyezve radikálisan más funkciókat tud elérni ugyanaz a sejt. Erre egy emberi sejteken megfigyelt kísérlet vezetett bennünket; ezt azért emelem ki, mert vannak olyan jelenségek, amelyeket egy emberi idegi hálózatban könnyebb észrevenni, mint egy állatiban. Mivel az elmúlt 20 évünket azzal töltöttük javarészt, hogy az emberi agyi idegsejt tulajdonságait feltérképezzük, már van akkora tapasztalatunk, hogy kiválasszuk azokat a kérdéseket, amelyeket igazán emberben érdemes vizsgálni és nem állatmodellekben.

 

Milyen kutatási különlegessége van annak, hogy idegtudományi vizsgálatokat emberi mintákon végez az idegtudomány?

 

– A kísérletes technológia nagyon hasonlít arra, amit egy állatmodell vizsgálatában kell használni. De a tény, hogy a vizsgálatokat emberi mintán végezzük, mégis jelentősen megnehezíti a dolgot. Az állatmodelleket rendszerint azért választják a kutatók, mert azokban könnyű dolgozni, mivel a kísérletre van optimalizálva a modell. Itt viszont nem optimalizálhatunk mintákat, hanem csak hálásak vagyunk azoknak az embertársainknak, akik úgy döntenek, hogy a gyógyulás érdekében sebészeti beavatkozással eltávolított agyszöveteiket mi felhasználhatjuk kutatási célra. Azzal dolgozunk, amit kapunk, nem válogathatjuk meg nagyon, hogy milyen legyen a minta. Ennek az előnye és a hátránya is az, hogy kevés kutató foglalkozik nem optimalizált emberi mintákkal, mert ezt nehéz csinálni. Ráadásul az sem elég, ha valaki profi egy kísérleti eljárásban, az idegélettani vizsgálatokhoz általában manuálisan is ügyesnek kell lennie. Ez egy sokoldalú képzettséget igénylő munka: egy kutatónak az elektronikai műszerektől a biofizikáig, a finom sebészeti eljárásokkal bezárólag kell ismernie az eljárásokat, és ez manuálisan is ugyanakkora kihívás, mint szellemileg. Ennek a kettőnek a kombinációja nem túl gyakori.

 

Láttam Barzó Pál idegsebész professzort a Science-publikációk szerzői között…

 

– Őt is abból a fából faragták, hogy minél nehezebb egy kutatás, annál szívesebben csinálja. Majdnem húsz éve találkoztunk, 2004-ben nyújtottuk be az első etikai kérvényünket e kísérletek végzésére, és azóta szoros együttműködésben dolgozunk. Egy véletlen folyamán kerültünk egyáltalán egymás látókörébe; annak idején közösen vettek át egy díjat a feleségemmel, aki szintén orvos, és hazafelé beszélgettek a vonaton, hogy mit csinálnak a családtagok. Nyugodtan mondhatom, hogy nélküle nem értünk volna el ilyen eredményeket Szegeden. Nem is tudom, a pályafutásomban van-e még olyan kolléga, akinek annyit köszönhetek, mint neki.


Dr. Tamás Gábor, az MTA-Szegedi Tudományegyetem Agykérgi Neuronhálózatok Kutatócsoport vezetője, az SZTE idegtudomány professzora. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

 Fotó: Kovács-Jerney Ádám


Az idegsejtek egymás közötti kapcsolata lehet-e sokféle? Végighallgattam 2017-es előadását az SZTE Szabadegyetemen, onnan tudom, hogy az emberi agyi szinapszisok intenzívebbek, mint az állatiak, és ez az erősség még skálázható is.

 

– Abból, hogy az emberi agy nagyobb, az is következik, hogy skálázható, és sokszínűbb lett, mint a kicsi állati agy. Gondoljunk arra, hogy egy feltett kérdésre sokféle választ lehet adni, míg eldöntendő kérdésre csak kétfélét. Ez a különbség egy standard állati szinapszis és egy emberi szinapszis között. Az állati szinapszis eldöntendő kérdésekre ad választ, egy állati agyi környezetben ez csak két kimenetelű lehet. Az emberi szinapszis viszont sokszínű választ adhat ugyanerre a kérdésre. Ez alapvető információgazdagsági különbség a mi hálózataink és mondjuk egy rágcsáló hálózatai között. A sokszínűség lehetősége tehát jóval nagyobb egy szélesebb eszközkészletet használó rendszerben.

 

Ez megjelenik abban is, hogy az emberi memóriának még az eddig gondoltnál is nagyobb tartalékai vannak?

 

– Itt ismét előjönnek azok a kísérletek, amelyekről egyelőre nem beszélhetek. A következő öt év legfőbb kérdése az, hogy ezek a skálázható szinapszisok mit okoznak viselkedő emberek döntéshozatalaiban, reprezentációjában, memóriájában. Remélem, majd öt év múlva is beszélgetünk erről.

 

Ön lehetségesnek tartja, hogy egy mesterséges intelligenciát használó szoftver összeköthető legyen az emberi neuronhálózattal?

 

– A szoftverek és az agy összekapcsolásának viszonylag komoly irodalma van már. Amikor a kettőt összekötő agy-gép interfészről beszélünk, figyelembe kell vennünk az interfész két oldalán lévő rendszerek bonyolultságát. Az egyiket, a gépet, szinte teljesen ismerjük, tervrajzaink vannak róla, értjük a tulajdonságait; az agy oldalát azonban csak fő vonalakban ismerjük. Így nagyon nehéz felhasználói felületet készíteni. Az a szerencsénk, hogy az agy sokoldalú és túltervezett, ugyanazt a funkciót számtalan módon tudja kivitelezni, ellentétben az ember által megtervezett és teljesen kontrollált géppel. Emiatt az élő rész adaptálódhat az élettelenhez. Komoly kezdeményezések vannak, amelyek egy kapcsolási rajznak megfelelően növesztenének például idegi hálózatokat. Az interfészre különben egyetlen idegsejtet is rá lehet kötni; egyetlen idegsejtet is lehet kvázi egy processzorhoz hasonlítani, nem kell egy teljes idegi hálózatot alkotni hozzá. Mert az idegsejtre több tízezer másik sejtről érkezik bemenet, amit aztán egyszerre analóg és digitális számítógépként dolgoz fel egyetlen idegsejt is. Ennek a neuronsejtnek lesz valamilyen kimenete, amit vissza lehet csatolni a mesterséges részhez. Tehát az nem lehet probléma, hogy az emberi idegsejtek kimenetét valahogyan rákössük az interfészre. Ez a kimenet gyakorlatilag elektromos jeleknek egy sorozata, amit detektálni tudunk, és mesterséges intelligenciával le tudjuk fordítani. Például úgy, hogy egy kódot feleltetünk meg neki, mint a morzéban: ott is ugyanazt a hangot halljuk, csak különféle ritmusban, és a kód révén tudjuk, hogy mit szeretnének vele leadni.


Dr. Tamás Gábor, az MTA-Szegedi Tudományegyetem Agykérgi Neuronhálózatok Kutatócsoport vezetője, az SZTE idegtudomány professzora. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

 Fotó: Kovács-Jerney Ádám


Kutatócsoportjával korábban igazolta, hogy alvás közben, az agysejtek gátolt állapotában is lehetséges a korábban hallott információk ismétlése. Ez azt jelenti, hogy alvás közben is tanulunk?

 

Repetitio est mater studiorum, szól a klasszikus mondás, és valóban ezt csináljuk alvás közben is. Jönnek az információk napközben, és ezeknek a releváns, fontos, érdekes, vagy valamilyen más aspektus szerint rendezett részeit alvás közben újrajátsszuk az idegrendszerünkben, és így a korábban már egyszer begyakorolt idegi hálózati aktivitásokat újra és újra végigfuttatjuk. Az ismétléssel tudjuk kvázi beleégetni az információt ezekbe a nagyon fluid, dinamikusan változó kapcsolásokba. Ha sokat tanulunk, és ezt gyakrabban használjuk, akkor megerősödnek az útvonalak, amelyeken „sok kamion jár”. E funkcióhoz kapcsolódik az idegsejtek működésével foglalkozó, már említett Science-publikációnk is; ebben arra derült fény, hogy milyen eddig ismeretlen folyamat vezet oda, hogy ebből a nagyon gátolt állapotból az idegsejteket mégiscsak ki lehet hozni alvás közben. Ebben van kulcsszerepe annak a fehérjének, ami nem a szokásos helyre kerül ki, hanem az idegsejt egy váratlan, eddig ismeretlen helyre teszi. E mechanizmus segítségével képes arra alvás közben az idegsejtjeink egy csoportja, hogy önmagát és a többieket aktiválja.

 

Akkor nyugodtan aludhatnak a hallgatók vizsgaidőszakban?

 

– Szerintem naponta kétszer érdemes aludni. Vizsgaidőszakban abszolút érdemes egy kis kajakómát tartani délután, egy alvásciklusnyi időt, nagyjából másfél órát, mert ez rendet tesz az ember fejében, és a délelőtt megtanultak sokkal jobban fognak rögzülni.

Panek Sándor

A borítóképen: Dr. Tamás Gábor, az MTA-Szegedi Tudományegyetem Agykérgi Neuronhálózatok Kutatócsoport vezetője, az SZTE idegtudomány professzora. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

Dr. Tamás Gábor publikációi a 2023. októberi Science-válogatásban:

Dr. Tamás Gábor előadása az SZTE Szabadegyetemen (2017)

Korábban írtuk:
Cikk nyomtatásCikk nyomtatás
Link küldésLink küldés

Aktuális események

Rendezvénynaptár *

Kapcsolódó hírek