2019. január: jegyzet, ökológia, régészet, portré, okostechnológia, zöldkörnyezet, agykutatás, tudomány, Nemzeti Agykutatási Program, nanotechnológia, elektronika, mesterséges intelligencia, anyagtudomány, fizika, orvostudomány, innováció, egyetem, építés, közlekedés, fenntarthatóság, élelmiszer, it

Magyar unikum a világ agykutatásában

A kísérletes tudományokban nagy anyagi befektetést igényel egy új kutatócsoport létrehozása, amit a Nemzeti Agykutatási Program (NAP) indulása előtt egyetlen hazai pályázati forma, a Lendület Program tudott finanszírozni – nyilatkozta magazinunknak Acsády László, az MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet Celluláris és Hálózat-neurobiológiai Osztály Thalamus Kutatócsoportjának vezetője. Az intézet tudományos főmunkatársa arról is beszélt, hogy megkezdődött a fiatal kutatókra vonatkozó életpályamodell kidolgozása.


1991-ben biológusként diplomázott, 1996-ban doktori fokozatot szerzett az Eötvös Loránd Tudományegyetemen. Pályája kezdetén a memórianyomok kialakításáért felelős idegrendszeri terület, a hippokampusz idegi hálózatait vizsgálta, majd az agykéreg és a talamusz együttműködésének elemzésére tért át. 2006-ban elnyerte az MTA doktora címet. Hogyan lett biológusból agykutató?

– Apró gyerekkorom óta elsősorban az állatok érdekeltek. Hatéves koromban a hittanórán József atya azt kérte tőlünk, hogy minden gyerek mondjon állatfajokat. Jöttek a szokásosak – kutya, cica és többiek –, én viszont a fókák különböző fajait soroltam, ami tovább tartott, mint amennyit a többiek összesen elmondtak. Akkor kaptam a Fóka úr becenevet. Az állatokhoz való ragaszkodás a mai napig létezik. A feleségemtől immár nyolcadik éve megkapom az Emlős enciklopédia legújabb kötetét – a sorozat kilenc könyvből áll. Utoljára az elefántcickányok életével ismerkedtem.
A felmenőim között nagyon sok agrárszakember volt, ez a pálya is elképzelhetőnek tűnt, mint ahogy a vadász szakma is terítéken volt egy darabig. Édesanyám az orvosi pálya felé próbált terelni, én végül a biológusi hivatást választottam. Az egyetemen az etológia felé vonzódtam, azonban egy alkalommal az idegrendszerről hallottam előadást, ami teljesen lenyűgözött. Leesett a tantusz: ha meg akarom érteni az állatok viselkedését, ahhoz előbb az agy működését kell megismerni. A Semmelweis Egyetem Anatómiai Intézetébe átjárva macskaagykéreg-vizsgálatokkal foglalkoztam, majd az 1989-ben Nagy-Britanniából hazatérő Freund Tamás mellé szegődtem. Az MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetbe osztályvezetőként átkerülő Freund Tamás csoportjában dolgozhattam előbb egyetemistaként, később pályakezdő kutatóként.

Miért számít az idegtudomány máig meghatározó alakjának Szentágothai János? Ön is Szentágothai-ta­nít­vány­nak tartja magát.

– A legendás professzor tanítványainak – például az egyaránt Agy-díjas Freund Tamás és Somogyi Péter – munkájában tetten érhető az az alapvető szemlélet, hogy a szerkezet, ebben az esetben az agy szerkezete, alapvető fontosságú. E szerint úgy nem kutathatod az idegrendszert, hogy nem vagy tisztában az idegsejtek és kapcsolataik szerkezeti jellegzetességeivel. A struktúrából vonhatsz le (és tesztelhetsz) a működésre vonatkozó következtetéseket. Ez a struktúrákra koncentráló irány a Szentágothai-iskola lényege. Számomra is a struktúra határozza meg a működést. Kevés értelme van olyan interakció tanulmányozásának, ami mögött nem látom a szerkezetet. Ez a megközelítés jelenleg már szinte ritkaságnak tűnik a világ agykutatásában. A világ nagyon sok területén nem kap ilyen kiemelt hangsúlyt a morfológia.

Az idegtudomány máig meghatározó alakja Szentágothai János. Az agy szerkezete alapvető fontosságú, a struktúrából vonhatók le a működésre vonatkozó következtetések. Ez a struktúrákra koncentráló irány a Szentágothai-iskola lényege. Ez a megközelítés jelenleg már ritkaságnak tűnik a világ agykutatásában, nagyon sok területen nem kap kiemelt hangsúlyt a morfológia. (A képen Szentágothai János mellszobra Ferencvárosban, Budapesten.)
Az idegtudományban az utóbbi évtizedben hatalmas robbanás következett be. Mivel magyarázható ez?

– Új módszerekkel olyan kérdésekre kaphatunk válaszokat, amikre korábban nem. Az idegtudományi kutatások történetében korábban nem tapasztalt technológiai fejlődés segíti a munkát. Ilyen a szuperrezolúciós mikroszkópia felfedezése, a molekuláris módszerek megjelenése – például az optogenetika, amelynek segítségével tetszés szerint lehet ki-be kapcsolgatni agyterületeket és idegsejttípusokat –, a sejtek aktivitását monitorozó eljárások kifejlesztése. A kilencvenes években öt-tíz sejtet tudtunk egyszerre monitorozni, napjainkban több százat kísérhetünk figyelemmel.

2003 óta vezeti az MTA KOKI Thalamus Kutatócsoportját. Miért éppen ezt az agyterületet választotta?

– Az amerikai Rutgers Egyetemen töltött időm alatt számos nagyszerű felfedezés született, ami az ottani stimuláló közegnek köszönhető. Akkor érteni véltem, hogyan működik a hippokampusz, ami nélkülözhetetlen szerepet játszik az összetett információk, események memorizálásában. Számos idegrendszeri megbetegedés elsőként a hippokampuszban okoz elváltozásokat. Akkor úgy éreztem, ideje lépni, mert egyébként nem ismerem meg az agyat a maga teljességében. A hippokampusz az információfeldolgozás csúcsán van, de arról keveset tudtunk, hogyan kerülnek oda az információk. A kurrens nézet szerint a különböző érzékszervek információi a talamuszon keresztül érkeznek az agykéregbe, és azokból az agykérgen belüli kapcsolatok révén egyre komplexebb információk születnek. A talamusz egy nagy, ovoid szürkeállomány-tömeg, amely a köztiagy nagyobb részét alkotja. A harmadik agykamra két oldalán helyezkedik el. Nekem az tűnt fel, hogy miközben a talamuszról mindenki tudja, hogy minden agykérgi területre közvetít információt, azzal szinte senki sem foglalkozik, hogy a szenzoros információk továbbításán kívül mi mást csinál? A talamuszra csupán reléállomásként tekintettünk. Már akkor tudtuk, hogy a talamusz adott területének sérülése a vele kapcsolatban lévő agykéreg meghatározott területének működését teheti tönkre. Ha a talamusz fő szerepe az érzékszervi információk továbbítása, miért kísérik öntudatzavarok, mozgás- és memória­problémák a különböző talamusz léziókat (károsodásokat – a szerk.)? Vajon az érzékszervi információk továbbítása modellje-e a talamusz többi területén a működésnek? Az elmúlt tizenöt évben igazoltuk, hogy a szenzoros talamusz egy nagymértékben a szenzoros ingerek továbbítására specializálódott terület, de csak a talamusz kisebb részét alkotja. A talamusz nagyobb részén az információ átadása konceptuálisan más alapokon nyugszik.

Az eddig ismert legnagyobb gátló idegvégződéseivel dolgozó gátlórendszer rostjai beidegeznek egy talamikus idegsejtet egy nem szenzoros talamikus területen. Ezek az idegrostok alapvetően befolyásolják a talamikus információátvitelt, befolyásolják az állat viselkedését és a teljes agyi elektromos aktivitást. (Forrás: KOKI)
Az elmúlt másfél évtized mely eredményeire büszke?

– Az egyik felismerés – amely alapvetően megváltoztatta a ta­la­musszal kapcsolatos gondolkodást – egy nagyon jelentős gátlórendszer felfedezése. Több más publikáció között e rendszerről 2015 elején a Nature Neuroscience-ben is közöltünk eredményeket. Ebben a Nemzeti Agykutatási Program által is támogatott kutatásban magyarok mellett francia és svájci kutatók is részt vettek. A felismerés lényege, hogy a nem szenzoros talamikus területeken létezik egy rendkívül hatékony, az idegrendszer eddig ismert legnagyobb gátló idegvégződéseivel dolgozó gátlórendszer, amely alapvetően befolyásolja a talamikus információátvitelt. Ez az egyik elem, ami jelentősen megkülönbözteti az egyszerű szenzoros információátvitelt a talamuszban attól, ami a magasabbrendű funkciókat kíséri. A 2015-ös cikkünkben, mikor az öntudat kialakí­tásában kulcsszerepet játszó talamikus területen szelektíven aktiváltuk ezeket a gátló rostokat, az állat nyomban felhagyott minden akaratlagos mozgással. Egyértelmű volt, hogy egy nagyon komoly mozgásszervező központ működésébe szóltunk bele a különleges gátlórendszer segítségével.
Másik fontos eredményünk az információ kombinálásával kapcsolatos. Ha én a retina adott pontjáról akarok információt továbbítani az agykéreg, azaz a fő feldolgozó központ felé, azt nem szeretném összekeverni más típusú ingerekkel. Ne kombinálódjanak a retina különböző részei, és ne keveredjen például a látás a hangok érzékelésével. Mi azonban találtunk olyan talamikus sejteket, amelyek alapvetően különböző eredetű információkat hordozó rostoktól kaptak bemenetet. Ez azt mutatta, hogy ezek a talamikus sejtek az információ integrációjára képesek, ezt az integrált jelet küldjük az agykéreg felé, szemben a szenzoros talamikus sejtekkel, amelyek egyféle információ precíz továbbítására specializálódtak.

2018 októberében ismét a Nature Neuroscience-ben jelent meg közleményük, ezúttal egy új idegsejthálózatról, amely azért felelős, hogy beállítsa agyunk éberségi állapotát. Mit tudtak meg erről a hálózatról?

– A talamusz egy kicsiny, dorzomediális talamusznak (röviden DMT) nevezett területére koncentráltunk, mivel az orvosi szakirodalom szerint, aki stroke következtében itt szenvedett agysérülést, kórosan aluszékonnyá vált, alig volt képes összeszedni az erejét.

Alvás során a dorzomediális talamusz kalretinintartalmú idegsejtjeinek szelektív aktivációja lézerrel (kék) hosszú idejű felébredést okoz. A kísérleti állat elhagyja a fészkét (piros vonal jelezte útvonalon mozog; bal oldali fotó), és tartós, percekig fennálló mozgás- (lila) és izomaktivitást (fekete) mutat. (A Természet Világa tudományos folyóirat engedélyével.) Forrás: KOKI


Az utóbbi években ez az agyterület szinte slágertémává vált a kutatók körében, és a legmeglepőbb dolgokkal hozták összefüggésbe a drogfüggőségtől a kóros falánkságon át a pánikbetegségig. Kollégámmal, Mátyás Ferenccel feltételeztük, hogy a DMT egy adott idegsejttípusa felelős ezért a sokféle hatásért, méghozzá olyan módon, hogy egy sokkal alapvetőbb funkciót lát el: az éberségi szint beállítását. Kiderült, hogy ha egy picit is megzavartuk az egereket, a DMT idegsejtjeinek egy adott csoportja lépett működésbe, melyek közös jellemzője egy kalretinin nevű fehérje jelenléte volt. Ezek a kalretinintartalmú idegsejtek többféle, a megszokottól eltérő inger hatására aktiválódtak. Amikor munkatársam, Komlósi Gergő segítségével ezeket a sejteket aktiváltuk, az egerek biológiailag releváns ébredési reakciókat produkáltak. Ez a felfedezés új megvilágításba helyezi azt a régi tapasztalatot, hogy az alvás­zavarok jelentős része a stressz miatt alakul ki. Hiszen most már rá lehet mutatni az agy egy jól körülhatárolható idegsejthálózatára, melynek legfontosabb feladata, hogy reagáljon a stresszhatásokra, emellett pedig részt vesz az alvás és az ébredés szabályozásában. Elképzelhető tehát, hogy a folyamatos stressz ezen a hálózaton keresztül hat az alvásunkra. Így, ha valamiképpen befolyásolni lehetne a kalretininsejtek működését, azzal talán kezelhetővé válnának az alvászavarok, és a természetes alvás jellegzetességeit jobban visszaadó újfajta altatókat fejleszthetnének ki. Ezt a kutatási programot is a NAP finanszírozta.

Továbbra is csak és kizárólag a talamusz érdekli?

– Aki a talamuszt kutatja, az az egész agyat kutatja és minden funkciót tanulmányoz, hiszen kevés kivételtől eltekintve a ta­la­musz minden jelentősebb idegrendszeri területtel kapcsolatot tart. Ennek ellenére az agykutatók a mai napig kevés figyelmet fordítanak erre az agyterületre. Az elmúlt két-három évben azért már komoly eredmények születtek. Olyan kísérleteket végeznek el, amelyeket húsz-harminc évvel ezelőtt el kellett volna végezni. A talamusz húsz százalékáról vannak információink, de arról nincsenek, hogy a többi nyolcvan százalék pontosan mit csinál. Alapadatok hiányoznak. Kevés laboratórium keresi még ezekre a kérdésekre fókuszáltan a választ. Azt remélem, hogy a mi eredményeink hozzájárulnak a terület fejlődéséhez.

Hol tartana, ha nem indult volna el 2014-ben a Nemzeti Agykutatási Program?

– Ez a program jó értelemben vett hatalmas kísérlet: mi történik abban az esetben, ha a társadalom számára is fontos és gazdasági téren is hasznosítható tudományterületre az itthon szokásosnál jóval több pénz áramlik? Hogyan változik a kutatás színvonala, milyen eredmények születnek? Meggyőződésem, hogy ezekre a kérdésekre a második ciklus végén válaszolhatunk érdemben.
A NAP első ciklusában a programot alakítottuk ki és elindultak a kutatócsoportok. Fontos megjegyezni, hogy érdembeli értékeléshez hosszabb időszakot kell figyelembe venni. Hosszú idő kell egy működő csoport létrehozásához, és ma egy igazán nagy áttörést hozó multidiszciplináris tanulmányhoz szintén nagyon sok idő kell. Saját példával élve: a 2018 októberében publikált tanulmányunk hét év munka eredménye. Az agykutatási program által biztosított támogatás nélkülözhetetlen volt ehhez a munkához, de mint látszik, az ötödik év végén a publikációt nem tudtuk volna felmutatni.

Mit adott a magyar agykutatásnak a 2017 őszén négy évvel meghosszabbított, NAP-2 néven ismert kezdeményezés?

– Ígéretes megindulásokat látok, ami hatalmas szó, hiszen ma Magyarországon hihetetlen nehézségekbe ütközik egy új kutatócsoport elindítása. Csak egy szempont a sok közül, hogy a kísérletes tudományokban nagy anyagi befektetést igényel egy új csoport létrehozása, amit a NAP előtt egyetlen hazai pályázati forma, a Lendület Program tudott finanszírozni. Az új csoportok indítása ellen dolgozik, hogy a hazai tudományos struktúra meglehetősen merev, nehezen fogad be új szereplőket. Már most gondolni kell arra, hogy mi lesz a csoportokkal a NAP-2 után, mert elképzelhető, hogy amint elfogy a forrás, a befogadó intézmény megszabadul a csoporttól. Meg kell jegyezni azt is, hogy a NAP segítségével olyan kutatási programok születtek, amelyekkel európai szinten is sikeresen lehetett pályázni.

A kísérletes tudományokban nagy anyagi befektetést igényel egy új csoport létrehozása. A NAP nemcsak a legjobbakat támogatja, hanem az utánuk következők is magas szinten dolgozhatnak. A hazai idegtudósok derékhadát segíti, és ezzel egy egészséges kutatási struktúrát tart fenn ezen a szakterületen. A top három százalék nem létezhetne az őt követő harminc százalék nélkül.
Erre példa az Európai Kutatási tanács (ERC) pályázati forrása, amin magyar szemmel nézve hatalmas összeget lehet nyerni. Az ERC Advanced Grantet általában többéves, többkörös pályázati folyamat után ítélik oda egy-egy projektnek. Ön viszont 2017-ben már első pályázatával elnyerte a támogatást, ami az ERC gyakorlatában ritka. Mit gondol, mivel győzte meg a bírálókat?

– Az MTA KOKI-ban hat másik kutató is nyert ERC-forrást, zömük korábban NAP-támogatást is kapott. Én döbbentem meg a legjobban, hogy már első nekifutásra sikerrel szerepeltem. Eredetileg annak is örültem volna, ha eljutok a második értékelési körig. Régóta terveztem, hogy megpályázom ezt a forrást. A tervezgetés alatti hónapokban folyamatosan forogtak a gondolataim, hogy milyen koncepcióval akarok pályázni. Csiszolgattam, formáztam az ötletet, jegyzeteket készítettem, majd összeállt valami. A vázlatot három korábbi ERC-nyertesnek elküldtem, akik ízekre szedték a több hónapos munkámat. Nem az elgondolást vitatták, hanem a felvezetést, a hangsúlyokat tették máshová. Megfogadtam a tanácsaikat, miközben a szakmai koncepció változatlan volt. Azt hangsúlyoztam, hogy a talamusz kutatása a magasabbrendű idegrendszeri folyamatokban hihetetlen fontos feladat, amire kevés figyelmet fordítanak a kutatók. Nyertem.

Megéri fiatal kutatóknak jelentős pályázati forrásokat adni?

– A tapasztalatok azt mutatják, hogy a „lendületes” kutatók nagy eséllyel nyernek az uniós pályázatokon. A Lendület előtt a Wellcome Trust adott nagyobb pénzt a pályakezdőknek. Aki anno nyert ezen a kiíráson, később ERC-t is nagy eséllyel nyert. Ez nemcsak arra igazolás, hogy a Wellcome Trust bírálói jó szemmel válogatták ki a jelentkezők közül a legrátermettebbeket, hanem arra is, hogy a nyertesekből nem fogyott ki a lelkesedés és az innováció, a kezdeti lökés megfelelő irányba indította el őket.
A NAP is szigorúan szelektált a jelentkezők közül, rendszeresen ellenőrzi a munkát, de ez nem top kiválósági program. Nemcsak a legjobbakat támogatja, hanem az utánuk következők is magas szinten dolgozhatnak. A hazai idegtudósok derékhadát segíti, és ezzel egy egészséges kutatási struktúrát tart fenn ezen a szak­területen. A szintén jó lapokban publikáló kutatók nélkül a kutatási kultúra nem maradna életképes. A top három százalék nem létezhetne az őt követő harminc százalék nélkül.

Mivel lenne elégedett a NAP-2 zárásakor?

– Azt remélem, hogy neves lapokban több jelentős felfedezést tartalmazó NAP-os publikáció jelenik meg. Esetleg olyan briliáns, átütő eredmény is születik, ami új ablakot nyit az idegtudományra, és gyakorlati alkalmazási lehetőséget is felvet. Nem mindegyik csoporttól várok ilyen eredményt, és nem is biztos, hogy a világ­siker kiderül a program befejezéséig, hiszen gyakran előfordul, hogy egy eredmény a publikáció megszületése után évekkel rázza meg az adott tudományterületet. Remélem, hogy a csoportok túl­élik a zárást, sőt, beépülnek a nemzetközi szakmai körforgásba – idézik az eredményeiket, konferenciákra hívják őket. Eredménynek tartanám, ha ezek a csoportok később is részt vennének az oktatásban, és szoros kapcsolatot tartanának az egészségiparral.

Lehet NAP-3?

– Kézzelfogható, a laikusok számára is meggyőző eredmények esetén szerintem lehet folytatás.

A folytatás azért fontos, mert tervezhetővé teszi a kutatók életét, akik csupán az aktuális pályázati pénzek folyósításáig látnak előre. A pedagógusok számára már született életpályamodell. Nincs szükség esetleg valami hasonlóra a kutatás-fejlesztés területén is?

– Nyitott kapukat dönget, hiszen elindult az ilyen irányú felelős gondolkodás. Alapvető cél, hogy a sok, egymás mellett párhuzamosan működő pályázati forrást valamilyen formában összehangoljuk. Ne üssék, hanem kiegészítsék egymást a pályázatok. Mindenki számára egyértelmű legyen: ha ennyi éves vagyok, akkor ezt a forrást pályázhatom, ha öregebb, akkor a másikat. A rendszer felfelé nyitott lesz, azaz, ha valaki nagyon sikeres, halmozza a jobbnál jobb lapokban megjelent cikkeket, akkor olyan forrást is pályázhat, amit a nála idősebb, befutott kutatók számára írtak ki. Az idősebbek ellenben nem jelentkezhetnek a fiatalabbaknak szóló pályázatokon. A cél az, hogy ha a kutató megszerezte doktori fokozatát, lássa, hogy életpályájának adott szakaszában milyen pályázatok segíthetik a munkáját. Tudja, hogy amennyiben sikeres, hogyan élhet meg a munkájából. Eldöntheti, hogy itthon marad, vagy külföldön próbál szerencsét. Láthatja, hogy ha jó, mi vár rá, de az is egyértelmű lesz, hogy ha kevésbé jó, akkor milyen feltételek között dolgozhat. A pályamodell egyaránt érvényes lesz az egyetemeken és a kutatóintézetekben dolgozókra. A koncepció a 45 éves korukat még nem betöltött szakembereket célozza meg.

A kutatói életpályamodell kidolgozásának az lenne a célja, hogy a kutató a doktori fokozata megszerzése után átlássa, hogy életpályájának adott szakaszában milyen pályázatok segíthetik a munkáját; az egyetemeken és a kutatóintézetekben dolgozók egyaránt tudják, hogy ha jók, mi vár rájuk, vagy ha kevésbé jók, akkor milyen feltételek között dolgozhatnak. Ezek meggyőzhetik a fiatalokat is, hogy a külföldi szakmai tapasztalatok megszerzése után érdemes hazatérni.
Mi lehet ennek a hatása?

– Meggyőzheti a fiatalokat, hogy a külföldi szakmai tapasztalatok megszerzése után érdemes hazatérni. Az ország fejlődése miatt ugyanis nagyon fontos, hogy kellő számú tehetség itthon kamatoztassa a tudását.•

 
2019. október – Közlekedésfejlesztési különszám

2019. október – Közlekedésfejlesztési különszám

Hírlevél feliratkozás

Innotéka