Freund Tamás az autizmus megelőzéséről, a kreatív agyról és a megismerés határairól

A Nemzeti Agykutatási Program a kutatói szabadságot támogatja

Cikkünk az Inforádió Aréna című műsorában november 29-én elhangzott interjún alapul. A műsorvezető Exterde Tibor volt.Felfedező kutatások szükségesek ahhoz, hogy az agy betegségeinek alapmechanizmusait megértsük. Így segítjük elő új gyógyszeres terápiák létrejöttét, és megelőzési stratégiákat is csak akkor tudunk javasolni, ha értjük, hogy az adott betegség hogyan alakul ki. A NAP felfedező kutatási pillérére az jellemző, hogy nem bizonyos kutatási irányokat jelöl ki, hanem a kutató egyéni érdeklődésére, az általa felállított hipotézisekre, az egyéni ötletekre, a kutató gondolkodási szabadságára alapozunk. Ha ez utóbbit elvesszük, akkor a kreativitást építjük le a kutatói hálózatban. A felfedező kutatás megállíthatatlan motorja a kíváncsiság. Ezért mi a támogatandó embert választjuk ki: az a fontos, hogy publikációi és technológiai képzettsége alapján elhiggyük neki azt, amit ígér. Ha ez megtörténik, akkor lényegében mindegy, hogy a depressziót kutatja, az epilepsziát vagy az Alzheimer-kórt, mert mind a három fontos téma – mondta Freund Tamás akadémikus, az MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet igazgatója, a Nemzeti Agykutatási Program elnöke az Inforádió Aréna című műsorában.

Freund Tamás a Magyar Tudomány Ünnepe Tudomány és Parlament című rendezvényén 2016. november 10-én, ahol bemutatták a Nemzeti Agykutatási Program eddigi eredményeit Fotó: mta.hu/Szigeti Tamás

Felfedezés az autizmus területén

A Magyar Tudomány Ünnepén mutattuk be a NAP két fontos eredményét – mondta az agykutató szakember. Az egyik Sperlágh Beáta, a KOKI igazgatóhelyettese nevéhez fűződik, aki az autizmus területén jutott el egy nagyon fontos, alapvető felfedezésig. Vemhes patkányokban mutatta ki, hogy ha az állat terhessége alatt bármilyen fertőzést kap, akkor immunválaszként ún. interleukinok szabadulnak fel az anya szervezetében. Ez a protein bejut a magzatba, és az autizmushoz hasonló elváltozásokat okoz. Az eredmény alapvető újdonságértéke az, hogy az anyában a magzat számára káros interleukinok termelődése az egyik P2X receptor altípusának működéséhez kötött. Egyértelműen adott a következtetés: amennyiben ezt a receptort antagonizáljuk, akkor hiába betegszik meg az anya, hiába lép működésbe az immunrendszere, amelynek részei az interleukinok is, ez a protein nem fog megtermelődni, és nem fogja a magzat agyfejlődését befolyásolni. Természetesen ez gyógyszerfejlesztési probléma is:

kérdés, tudunk-e megfelelő antagonistát tervezni, olyat, amelynek elfogadhatók a mellékhatásai,

vagyis a szertől nem lesz még rosszabb a helyzet. Amennyiben más laboratóriumok is visszaigazolják a KOKI-ban született eredményeket, úgy gondolom, onnantól fogva be kell vezetni a terhes anyák szűrővizsgálatát interleukinokra, és amint úgy látszik, hogy valamilyen fertőzés hatására megjelennek, máris jöhet a gyógyszer, a P2X receptor antagonista.

Felfedezés az internetfüggőség kutatásában

A másik felfedezés Janszky József, a Pécsi Tudományegyetem Neurológiai Klinikájának igazgatója és kutatócsoportja nevéhez fűződik. Eredményeik szerint az internetfüggőségben szenvedők agyában megnövekszik a nucleus accumbens, az öröm- és kielégültségérzésért felelős jutalmazásközpont. Ez azt jelenti, hogy a függő jobban ki van szolgáltatva a folyamatos örömérzetnek. Ezzel párhuzamosan zsugorodik a prefrontális kéreg egy része, az orbitofrontális kéreg, ami az érzelmi hozzáadott értéket, az érzelmi kontextust rendeli hozzá mindenféle agyi tevékenységhez. Ennek nyomán az egyén érzelmi deprivációban szenved, agya nem biztosítja azt a megfelelő érzelmi kontextust, amelyre szüksége lenne. Az agyban az egyes területek mérete teljesen normális tevékenységek hatására is változik. Ez önmagában még nem lenne baj, viszont az internetfüggőséggel összefüggő agyterület-változások pontosan ugyanolyanok, mint amilyeneket a drogfüggők esetében korábban megfigyeltek, s ez már megkongatja a vészharangokat.

Jóval több pénzt kellene fordítani az agy betegségeinek vizsgálatára

Freund Tamás szerint azért fontos támogatni a felfedező kutatásokat többek között az autizmus területén, mert ennek az idegi-fejlődési rendellenességnek a pontos okait még nem ismerjük, ráadásul a fejlett társadalmakban rohamosan terjed. De tágabb kontextusban a NAP működését az indokolja, hogy az agy betegségei a teljes betegségteher több mint 30%-ára rúgnak Európában, míg agykutatási célokra csak az összes betegség kutatására szánt összeg 8%-át fordítjuk. A European Brain Council egyik elemzése szerint a 2010-es évben az agy betegségei 790 milliárd euró kiadást okoztak az EU tagállamaiban. Ehhez képest a következő öt legköltségesebb betegség – a rák, a szív- és érrendszeri betegségek, a diabétesz, a krónikus tüdőbetegségek és a reumatoid artritisz –együtt 500 milliárd eurót emészt fel.

Az aránytalanságok hátterében az áll, hogy melyek a leggyakoribb halálokok; a döntéshozók e betegségeket tartják a leggyorsabban gyógyítandónak. Ám ha a költségek és a családra-társadalomra nehezedő teher szempontjából nézzük, nem hagyhatjuk figyelmen kívül, hogy egy autista vagy egy skizofrén gyermek teljes élete során folyamatos orvosi ellátásra szorul, és általában az egyik szülőt is kivonja a munkavégzésből. Megjósolhatatlan, hogy egy depressziós mikor megy be dolgozni, és milyen színvonalú munkát végez, és Alzheimer-kóros lehet valaki már 60 éves korában is, és élhet még 20-30 évet. Vagyis krónikus, hosszan tartó, az életminőséget súlyosan károsító betegségekről van szó, a felsorolt körülmények pedig mind hozzáadódnak a költségekhez. Ezenkívül a családok számára az anyagi mellett óriási lelki terhet is jelentenek.

Az internetfüggőség a drogfüggőséghez hasonló módon befolyásolja egyes agyi régiók méretét

A felfedező kutatás busásan megtérül

Minden kutatási területen igaz Puskás Öcsi mondása, amely szerint kis pénz – kis foci, nagy pénz – nagy foci. Minél többet invesztálunk egy adott kutatási területbe, annál gyorsabban fognak egyre jelentősebb eredmények születni, amelyek egy idő után el kell hogy vezessenek a betegség mechanizmusának megértéséhez. Fontos viszont, hogy felfedező kutatások esetén nem lehet jóslásokba bocsátkozni, hiszen nem lehet ígéretet tenni arra, hogy mikor támad olyan hipotézisem, amely senkinek a világon még sosem jutott eszébe, és ráadásul be is fog igazolódni. Abban azért biztosak lehetünk, hogy a befektetett összegek hosszabb távon megtérülnek. A kutatási kapacitásokat azonban minden kutatási területen lassan lehet csak felépíteni, a támogatási összegeket az infrastruktúra és a személyi állomány (kutatói utánpótlás) párhuzamos fejlesztésének, felnevelésének lehetséges tempóját figyelembe véve kell növelni.

Amihez közel járunk az agykutatásban…

Ha a felfedező agykutatás jövőjét nézzük, számos betegség kezeléséhez viszonylag közel kerültünk. Az a kutatási feladat, hogy kimutassuk, milyen élettani, szerkezeti vagy kémiai kommunikációs zavarok jelentkeznek például a skizofrénia vagy a depresszió esetében. Ha feltárjuk a neuronhálózati alapmechanizmus kémiáját, élettanát, megismerjük az idegsejthálózatok működésének finomhangolását és annak zavarait, akkor gyógyszercélpontokat tudunk kijelölni, így a további lépések már gyógyszerfejlesztési kérdések.

…és amihez nem

Szintén közel járunk ahhoz, hogy bizonyos jellembeli tulajdonságok, abnormalitások hol lokalizálódnak az agyban. Ettől viszont még nem értjük a mechanizmust, hiszen a komplex viselkedésmintázatok nagyon sok régió szoros együttműködésének eredményei, és gyakorlatilag a fél agyat involválják. Nagyon távol vagyunk attól, hogy egy idegsejthálózati mintázatot tudjunk hozzárendelni egy komplex viselkedésmintázathoz. Ebből következően a viselkedés befolyásolása is abszolút távol van, mert elképzelhetetlenül nehéz az agykéregben levő 100 milliárd idegsejtből szelektíven ingerelni csak azt a 10 vagy 100 milliót, amelyik mondjuk egy adott mozdulatért felelős.

Az agykérgünk egy 2-3 mm vastag, kb. másfél nm területű, sűrűn fölhajtogatott agyterület. 100 milliárd idegsejtjének mindegyike körülbelül 50-60 ezer másik idegsejttel van összekapcsolva szinapszisokon keresztül. Ezek az iszonyatosan komplex hálózatok potencírozott minihálózatokat képeznek. Ezek a minihálózatok kódolhatnak egy emlékképet vagy tevékenységet, ám ezek a különböző dolgokat kódoló hálózatok átfedhetnek egymással, két teljesen különböző dolgot kódoló hálózatnak sok közös eleme lehet. Lehetetlen feladat, hogy valamilyen módszerrel kívülről célzottan kisüssünk 100 millió idegsejtet, teljesen elkerülve egy ezzel átfedő területen lévő másik 100 milliót, így szelektíven befolyásolva az egyén viselkedését. Ez már a science fictionnek is annyira valószínűtlen történet, hogy nem lenne érdemes belőle filmet csinálni. Nagyon sok fontos, tisztázatlan kérdés van még az agykutatásban.

Mitől válunk tudatossá, vagy miért cselekszünk valamit tudat alatt?

Nem hiszem, hogy egyetlen „egymillió dolláros” kérdés megválaszolásával például megtudnánk, hogy hol lakik a tudat az agyban. Jelenleg olyan alapvető kérdésekre sincsenek válaszaink, hogy az éntudatnak van-e valamilyen lokalizációja, vagy az egész agyra kiterjedő speciális idegsejt-hálózati oszcillációról van-e szó. Esetleg nem is magyarázható a megjelenése az agy fizikokémiai folyamataival? A magasabb rendű tudati folyamatok neuronhálózati mechanizmusának megfejtése azért is roppant izgalmas, mert a tudatosság az a jellemzőnk, amely a leginkább megkülönböztet bennünket az állatvilágtól – mondta Freund Tamás.

Az agyi betegségek több pénzt emésztenek fel, mint a rák, a szív- és érrendszeri betegségek, a diabétesz, a krónikus tüdőbetegségek és a reumatoid artritisz együttesen

A kutatáshoz bátorság szükséges

Nagyon sokat köszönhetek annak, hogy 13-14 éves korom óta dzsesszt játszottam – mondja Freund Tamás. A színpadon azonnal kezdeni kell valamit a feldobott zenei témával, valami újat kell alkotni, mégpedig olyat, ami esetleg tetszeni is fog a közönségnek, és harmonizál azzal, amit a zenekar többi muzsikusa játszik. Ilyen szintű bátorságra, kreativitásra és önbizalomra van szükség a tudományos kutatás területén is. A kutatás ilyen értelemben hasonlít egy zenei téma kibontásához. Adottak az alapelvek, megvan a hipotézis, valamint az is, hogy milyen módszerekkel bizonyítható be, azaz mintha a zenész megkapná az akkordmenetet. Lépésről lépésre jutunk előre, az adott pillanatnak megfelelően sorra döntéseket hozunk, és tudni kell az adott pillanat kísérleti eredményeit korrekten interpretálni. Alapvető fontosságú azt látni meg a kísérleti eredményben, ami valójában ott van, hiszen a túlzásba vitt vágy a felfedezés iránt torzítja az objektivitást.

Továbbá meg kell bízni a hasonló szakterületen dolgozó kutatók eredményeiben. Ezért fontos csak a legszélesebb körben hivatkozott és a legmegbízhatóbb folyóiratokban közölt cikkekre támaszkodni, illetve csak ilyen lapokban publikálni. A közlési kényszer nagyon súlyos probléma világszerte. A tudományos teljesítményt a publikációk számában mérik. Ez azért óriási öngól, mert ezzel arra sarkallják a kutatót, hogy amint az eredménye megüti a minimálisan publikálható kvantumot, azonnal közölje egy középszerű folyóiratban, amellyel nem sokkal ér el többet, mintha a tanulmányt elzárta volna az íróasztalfiókjába, ugyanis annyi a folyóirat, hogy nagy eséllyel nem fognak felfigyelni az eredményére. Egy csúcsminőségű lapnál azonban csak olyan tanulmányokkal lehet jelentkezni, amelyek nemcsak a jelenséget, hanem a hozzá vezető mechanizmust is részleteiben feltárják. E munkamódszer akadálya, ha valakinek főleg a publikációi számát kell gyarapítania.

Kitolni a megismerés határait

A kutatónak az a kötelessége, hogy a legmodernebb technológiák felhasználásával kijjebb és kijjebb tolja a megismerés határait. Az én szakterületemen az utóbbi évek legjelentősebb technológiai előrelépése az optogenetika, amellyel új útelágazáshoz érkeztünk az agykutatásban. Alkalmazása révén újra lehet írni az egész funkcionális neuroanatómiát és
-élettant. Mindeddig az idegsejteket csak elektromos ingerléssel tudtuk kisülésre bírni, amikor azt vizsgáltuk, hogy az egyes idegsejtek vagy a pályáik mire jók az agyban. Ám azt nem vettük figyelembe, hogy ha az agy bármely területére beszúrunk egy elektródát, akkor ingereljük az adott agyi régión átmenő pályákat is, amelyek egész máshol indulnak és végződnek, tehát kísérletünk sok nem specifikus eredményt is hoz.

Az optogenetika révén genetikailag meghatározott módon, szelektíven tudjuk ingerelni az idegsejteknek egy nagyon jól körülhatárolt típusát. Mindezt az teszi lehetővé, hogy zöldalgákból izoláltak egy olyan ioncsatorna-fehérjét a sejtmembránban, a csatornarodopszint, amely fény hatására kinyílik, így a résen ionok áramlanak be a sejtbe. E mechanizmussal azt biztosítja a zöldalga, hogy mindig a fény felé orientálódjon. A fehérje génjeit az idegsejtek jól körülhatárolt populációjába ültetjük be. Az idegsejt kifejezi a zöldalga-gént, beépíti a membránjába, és amint megvilágítjuk, a sejt depolarizálódik és kisül. Ezzel gyakorlatilag egy fénykapcsolót illesztünk a sejtbe. E technológia segítségével minden eddiginél pontosabban meg lehet határozni, hogy melyik idegsejttípus melyik agyterületen miért felelős a különböző viselkedési paradigmákban.

Időt hagyni a kreatív agynak

Az optogenetika kitolja a megismerés határait. Az a jó kutató, aki e határok mögé tud tekinteni, mert csak így képes a legjobb kérdéseket föltenni, a legcélravezetőbb hipotéziseket fölállítani. Ez a kreativitás kulcsa. Ehhez szükséges az érzelemgazdagság, mert a belső világ állapota alapvetően meghatározza a kreatív képességeket, a belső világ pedig nem más, mint érzelmeink, motivációink összessége és az emberiség mindezeket meghatározó, több ezer éves kulturális öröksége. Ha valaki időt is hagy arra, hogy a környezeti információk eltárolásához agya hozzárendelje a belső világ impulzusait, akkor a tárolt információkon lesz egy-egy kapaszkodó, amellyel könnyebben berántja őket egy eredeti gondolkodási folyamatba, új alkotás létrehozásába. Ezt úgy is el lehet képzelni, hogy belső világunk egyfajta habarcs, amellyel az ismerettéglákat bevonjuk. Ha e belső világunk teljesen egyedi, akkor nekünk egészen biztosan valami más jut eszünkbe azokról az információkról, amelyek ma már mindenkinek a rendelkezésére állnak. A kreativitás révén leszünk képesek a megismerés határaihoz érve a falak mögé tekinteni. Ezt nevezhetjük intuíciónak, jó orrnak, tapasztalatnak – egy tapasztalt kutatónak nagyobb esélye van reálisabb hipotézisek felállítására.