Agyunk, ez a koponyánkba zárt másfél kilónyi fehérje alighanem az univerzum legkomplexebb anyaga. Az ünnepi dorbézolást nehezen viseli, de a tudomány állása szerint egy kéthetes rockfesztivál dózisával felérő szilveszteréjszaka nem jár visszavonhatatlan következményekkel.A korábbi közhiedelemmel ellentétben ugyanis a felnőtt idegsejtek is újratermelődnek az agyban. S bár a sejtképződést serkentő orvosságokat nagy erővel fejlesztik, kísérletek szerint már egyszerűbb fizikai gyakorlatokkal is fellendíthető a folyamat és ugyanígy akár a szerv kiépült áramkörei is átrajzolhatók.
Az agykutatásban az elmúlt évtized egyik legfontosabb felfedezése az volt, hogy - ellentétben a száz éves hiedelemmel - új sejtek a felnőtt ember agyában is folyamatosan születnek. Egy másik fontos felismerés szerint az agy belső térképe korántsem válik végérvényessé egy életkor után: megfelelő külső hatások révén képes újra és újrarajzolni magát, egyes területeket új funkciókkal látva el. Az agy rugalmasabb, mint sokáig gondoltuk: képes a folyamatos megújulásra, hibáinak önálló kijavítására. Remények szerint ezek a mechanizmusok nemcsak mesterségesen felgyorsíthatók, hanem befolyásolásukkal lehetőség nyílhat természetes képességeink továbbfejlesztésére is.
Az agyi sérülések és rendellenességek gyógymódjai eddig főként a kémiai egyensúly helyreállításával próbálkoztak, leginkább az agy sejtjei közt ingerületeket átvivő neurotranszmitterek utánpótlásával. Előfordult az is, hogy az orvosok embrionális vagy őssejtből kitenyésztett agyszöveteket ültettek be, eddig csak szerényebb sikerekkel. Új elgondolások szerint azonban érdemes lenne olyan orvosságokat fejleszteni, amelyek egyszerűen az agy önépítő folyamatait serkentik.
Már a 60-as években felfedezték, hogy az idegsejtek jeleket továbbító nyúlványai, az axonok sérülés után képesek regenerálódni. Azonban csak az utóbbi években került a figyelem előterébe a neurogenezisnek nevezett folyamat, vagyis az új sejtek születése a felnőtt agyban. Ez a sejtosztódás bizonyos kémiai anyagok jelenlétéhez kötődik és elsősorban az agy egyes területein, a hippokampuszban és a szaglóközpontban történik, ahonnan az új sejtek elvándorolnak a megfelelő helyre. Ha eleget tudunk majd az idegsejtek osztódását kiváltó molekuláris és külső környezeti hatásokról, létrejöhetnek olyan terápiák, amelyek egy kórós vagy sérült agyat akár önmaga megjavítására is rá tudnak venni.
Egy agyvérzés például megvonja az oxigént egy agyterülettől, ahol ettől neuronok pusztulnak el. Ezután a hippokampuszban - az agy alsó felében elhelyezkedő csikóhal alakú rész, ami a memóriáért és a tanulásért felelős - elkezdődik az elhalt agysejtek újratermelődése. A legtöbb új sejt azonban elpusztul és csak néhány vándorol el sikeresen a károsult területre, hogy ott felnőtt neuronná váljon - csak azok maradnak életben, amelyek aktív kapcsolatot tudnak kiépíteni más neuronokkal.
A sejtosztódás mesterséges elindítása az agyban olyan betegségek kezelésére is alkalmas lenne, mint a depresszió. Ezt a rendellenességet a genetikai hajlamokon kívül a stressz váltja ki, amiről az is köztudott, hogy az újratermelődő neuronok számát is csökkenti a hippokampuszban. Azt is tudjuk, hogy a jelen antidepresszánsok, mint a Prozac (mely egy ingerületátvivő-anyag, a szerotonin mennyiségének csökkenését akadályozza meg) mellékhatásként serkenti az agy sejtképződését. Klinikai felvételek és állatkísérletek is azt igazolták, hogy a depresszióban szenvedők hippokampusza össze van zsugorodva, az antidepresszánsokkal kezeltekében pedig nagyobb számban születnek új sejtek.
Egerek és emberek
Elképzelhető tehát, hogy olyan betegségek esetében, mely agysejtek veszteségével jár - mint a depresszió mellett pélául az Alzheimer-, a Parkinson- és a Huntington-kór -, olyan orvosságokra vagy terápiákra van szükség, melyek a sejtek osztódását erősítik fel. A jelek szerint a kémiai beavatkozás nem az egyedüli megoldás. Kísérletek azt mutatták ugyanis, hogy ha egereket ingerszegény környezetből egy tágas, forgókerekekkel és egyéb játékokkal ellátott kalitkába helyeztek, megerősödött a neurogenezisük. A folyamatos testmozgást végző tesztállatok agyában a sejtosztódás majdnem megkétszereződött. Az ismeretes, hogy az olyan fizikai aktivitások, mint a futás, embereknél is csökkenti a depressziót, mivel úgy tűnik ez a sejtosztódáshoz is hozzájárul az agyunkban. A jövő terápiái tehát a gyógyszeres kezelést fizikai módszerekkel fogják ötvözni, hogy elinduljon az új sejtek születése és a megfelelő agyrészek be is fogadják őket. Egérre és emberre egyarát érvényesnek látszik, hogy a szellemileg kihívó és fizikailag aktív életforma növeli az agy önjavító képességeit.
Maguk a gyógyszeres kúrák nem kevés kockázatot rejtenek, ugyanis tumort vagy epilepsziát kiváltó sejtburjánzáshoz is vezethetnek. A jelenlegi technológiák, az egyenesen vérbe juttatható növekedésserkentő molekulák mellett olyan tabletták fejlesztése folyik, amelyek az agyban a sejtosztódás faktorainak génjeit kapcsolják be. Génterápiai eljárásokkal pedig irányított vírusokon keresztül lehet majd a kívánt tulajdonságokat - például az osztódást - bekapcsoló géneket beültetni a már kifejlett sejtekbe. Arra azonban semmi garancia, hogy ezek az eljárások a normális és egészséges agyak funkcióit is fel fogják erősíteni, az állatkísérletek ennek épp az ellenkezőjéről tanúskodnak. Egyelőre csak a súlyos betegségekkel küszködők engedhetik meg maguknak ezeket a kockázatokat, egészséges ember aligha.
Újraírható áramkörök
Tanulásunk folyamata a neuronok közti kapcsolatok megerősítésén és újak kiépítésén alapszik. Az 1960-as évek közepéig azt gondolták, hogy a felőtt neuronok nem hoznak létre új szinapszisokat, vagyis, hogy a neuronok közti kapcsolatok megmerevedtek, amint az agy fejlődése befejeződött. Ekkor azonban állatkísérletekkel dramatikus felfedezéseket tettek annak kapcsán, hogy egyes cselekvések és a környezet miként formáljá az agy szerkezetét. Mint kiderült, fiatal és felnőtt patkányok agya egyaránt képes új szinapszisok létrehozására, ha elég nagy kihívást jelentő feladatokkal vagy komplex környezetekkel szembesülnek. A valóságban ez mindössze egy játékokkal telepakolt kalitkát jelentett, mely a benne lakó állatok agyában új kapcsolati szálak fejlődését eredményezte, egyaránt felerősítve memóriájukat és mozgáskoordinációjukat. A kísérletekből az is kiderült, hogy agysérülést szenvedett patkányok hamarabb felépültek, ha folyamatos stimulációnak és gyakorlatoknak voltak kitéve, Huntigton-kór géneket hordozó egerek esetében pedig ingergazdag körülmények között lassabban bontakozott ki betegségük.
A szinaptikus rugalmasság gondolatának elfogadása után a 70-es évek végéig kellett várni annak az elsimerésére, hogy az agy nagyobb szerkezeti egységei is képesek az átalakulásra. Az 1980-as években egy sor kísérlet az agy külső rétegét, a kortexet vizsgálta, amely tapintási, motorikus és egyéb területekre oszlik, az embernél egyben ez a nyelv és a gondolkodás központja. Amikor néhány elszántabb kutató egy majom ujját leamputálta, azt látták, hogy a testrészért felelős rész a motorikus kortexben hamarosan a szomszédos ujjból érkező jeleket kezdte feldolgozni. Ezzel megdőlt az az elképzelés, hogy az agy egy megmásíthatatlan tervrajz szerint épül fel. Egy másik, állatvédő aktivisták tiltakozása miatt évekig szüneteltetett kísérlet során majmok karjaiban elölték az idegeket, teljes bénulást okozva, és várták, hogy mihez kezd agyuk a felszabadult hellyel. Az eredetileg a karból származó információk feldolgozását végző rész ezentúl az arc felszínének érzékelőit kezdte el kiszolgálni. Az előző kísérlethez képest itt az eredetitől egy viszonylag távoli testrész vette át a megüresedett részt a kortexben, amiről ekkora rugalmasságot soha nem feltételeztek. "A felnőtt agy olyan, mint az ideális házvezető: semmilyen helyet nem hagy veszendőbe menni" - összegzi a Scientific American.
Embereken végzett vizsgálatok során kiderült, hogy olyan zenészek kortexében, akik vonóshangszeren játszanak, a húrokat lefogó kezüknek megfelelő terület nagyobb, mint a másik kézé és a legtöbbet használt ujj kapja a legtöbb helyet. Beszéd- vagy mozgásfunkcióikban károsult agyvérzéses betegeken azt figyelték meg, hogy ezeket a feladatokat, kellő gyakorlással idővel az agyukban más terület is átveheti. Több kórházban alkalmazzák a constraint-induced (CI), azaz lekötözéses terápiát, mely során a betegek ép végtagjaik leszíjazása után heteken keresztül naponta több órás intenzív mozgási feladatokat végeznek a gyenge testrésszel. Korábban úgy tartotta a szakma, hogy egy évi elhanyagolás után már nem nyerhető vissza a funkció, néhányan azonban húsz éve tartó bénulásukon is tudtak változtatni a módszerrel, míg volt aki intenzív gyakorlással a beszédkészségét nyerte vissza. Sokan azért idegenkednek továbbra is a gyógymódtól, mert még nem lehet tudni pontosan, hogy ha egy funkció egy másik területre kerül, akkor az mennyire tudja ellátni eredeti feladatát.
A pártoló oldalról viszont hamar felmerült a kérdés, hogy a kortex rugalmasságát milyen további gyógyászati célokra lehet még felhasználni. Egyes kutatók szerint a következő lépés az lehet, hogy olyan gyakorlatsorokat fejlesztenek ki, amelyek a skizofréniát, a Pakrinson-kórt, az öregedéssel járó emlékezetvesztést és egy sor más problémát is képesek enyhíteni. Michael M. Merzenich, a módszer egyik élenjáró kutatója eredendő beszédhibás és diszlexiás betegek állapotának javulását próbálja elérni. Az általa fejlesztett Fast ForWord nevű szoftver úgy olvas ki szavakat, hogy a problémás hangokat lassítva ejti ki, ami nemcsak javítja a diszlexiások olvasási készségét, hanem közben a nyelvfunkciókat is elmozdítja eredeti helyéről az agyban. A szakma véleménye megoszlik Merzenich találmányának piac-orientáltságától - a termék fejlesztője és egyben kaidója a kaliforniai tudós cége - és eredményességéről is. A terület úttörője azonban már nagyobb távlatokban gondolkodik: jelen kutatásai arra irányulnak, hogy a fizikai ezdőgyakorlatok és a számítógépjátékok milyen szerepet játszhatnak olyan betegségek kezelésében, mint a skizofrénia vagy az autizmus. "Mindent elsöprően dominál az a nézet, hogy az agyban bármit csak annak kemikáliái vagy fizikai szerkezete megváltoztatásával lehet helyrehozni", fejti ki a Scientific American hasábjain. Szerinte egy számítógépes játék ugyanolyan hatékony lehet, hisz olyan fontos kémiai anyagok áramlását indíthatja el, amelyekben a szerv épp hiányt szenvedhet - mint a Parkinson-kór esetében az örömélményért is felelős dopamin nevű ingerületátvivő-anyag. Orvostársaival egyetért abban, hogy még nem tudjuk milyen mentális gyakorlat milyen problémákat oldhat meg pontosan. Abban viszont majdnem biztosak lehetünk, véli a Scientific American, hogy ha rendszeresen végzünk testi és szellemi gyakorlatokat, kevesebb esélyünk lesz idősen az Azheimer-kórra. Másszóval, már az is egészségünkre válik, ha reggelente átolvassuk kedvenc napilapunkat.
A Scientific American nyomán
