Három akadémiai kutató nyert a European Research Council Consolidator Grant pályázatán

Az Európai Kutatási Tanács (European Research Council, ERC) működteti az Európai Unió legnagyobb, felfedező kutatásokat támogató pályázati rendszerét. Feladata, hogy hosszú távra szóló, vonzó finanszírozást nyújtson az úttörő, magas kockázattal járó, de magas megtérülést ígérő kutatások támogatására.

A Consolidator Grant a már önálló kutatócsoporttal és független kutatási programmal rendelkező, de még annak megszilárdításán dolgozó kutatóknak szól. A legfeljebb 2 millió euró támogatásra ötéves, kiemelkedő felfedezést vagy tudományos áttörést ígérő, megvalósítható kutatási tervvel lehet pályázni.

A Consolidator Grantre 2538 kutatási terv érkezett a bírálóbizottságokhoz, melyek 13%-át, vagyis 329 tervet ítéltek támogatásra méltónak. A támogatások összesen 630 millió eurót tesznek ki, az összeget az Európai Unió Horizont 2020 programja biztosítja. Érdemes megemlíteni, hogy a támogatottak 32%-a volt nő, továbbá a most induló ötéves kutatási programok előreláthatólag 2000 új munkahelyet teremtenek.

Emléknyomok és agyi hálózatok

Makara Judit

Makara Judit érdeklődésének középpontjában a dendritek, vagyis az idegsejtek azon nyúlványai állnak, amelyek a más sejtektől érkező információt fogadják a szinaptikus kapcsolatokon keresztül. PhD-fokozata megszerzése után először Freund Tamás akadémikus laboratóriumához csatlakozott, majd 2006-tól a dendritek kutatásának egyik vezető tudósa, Jeffrey Magee laboratóriumában folytatta munkáját az Egyesült Államokban. Innen tért haza a Freund Tamás által vezetett MTA KOKI-ba, ahol 2011-ben a Lendület-pályázat egyik nyerteseként alakította meg az Idegi Jelátvitel Kutatócsoportot. Még ugyanabban az évben megkapta a Wellcome Trust szenior kutatók számára kiírt támogatását is. Idén tavasszal pedig az amerikai Howard Hughes Medical Institute, a Bill & Melinda Gates Alapítvány, a Wellcome Trust és a Calouste Gulbenkian Alapítvány közös pályázatán került a több mint 1400 jelentkező közül kiválasztott 41 nyertes közé.

Makara Judit laborja a dendriteknek a sejt- és hálózatszintű idegi működésben játszott szerepét igyekszik felderíteni. A más idegsejtektől érkező szinaptikus kapcsolatok feszültségjelei első szinten a dendritekben összegződnek, így a dendritek elektromos tulajdonságai nagyban meghatározzák a bejövő szinaptikus jelek feldolgozását. Sőt, a legújabb irodalmi adatok szerint a dendritikus feszültségválaszok jelentősen meghatározhatják egyes idegsejtek kódolási viselkedését akár a tanulási feladatokat végrehajtó vagy térben tájékozódó állatokban is.

Makara Judit és munkatársai kutatása a térbeli és epizodikus memóriafolyamatokban kulcsszerepet játszó, hippocampus nevű agyterületre koncentrál, azon belül is elsősorban az ún. CA3 területre, amelyet hálózati felépítése miatt régóta az asszociatív emléktárolás és -előhívás fontos állomásának tartanak. Az itt elhelyezkedő piramissejtek dendritjeinek elektromos tulajdonságait agyszeletben már jó ideje vizsgálja a kutatócsoport. Az ERC által támogatott új projektjük első részében folytatják a dendritek működésének, plaszticitásának részletes felderítését ezekben a sejtekben kétfoton-mikroszkópiás és elektrofiziológiai módszerekkel agyszeletekben végzett kísérletekkel. A projekt második részében pedig új in vivo módszerekkel igyekeznek megérteni, hogy – a szinaptikus bemenetekkel együttműködve – hogyan segíthetik elő az aktív dendritikus jelfeldolgozó mechanizmusok az egyes emléknyomok tárolására szolgáló CA3 piramissejt populációs kódok kialakulását és előhívását tanulási és emlékezési feladatokat végző rágcsálókban.

Axonok nagyobb felbontásban

Szabadics János az MTA KOKI-ban működő kutatócsoportja az idegsejtek egyik legelemibb feladatát betöltő axonok működését vizsgálja. A kis átmérőjű axonok behuzalozzák az egész idegrendszert, hogy az egyes idegsejtektől több ezer másik idegsejthez juttassák el az idegi információt. Bár ezeknek az apró sejtalkotóknak óriási a jelentőségük, mégsem tudunk róluk eleget, többek között azért, mert korábban az általános méretű axonok elérhetetlenek voltak a megfelelő részletességű biológiai betekintést nyújtó vizsgálati módszerek számára.

Szabadics János kutatócsoportja. Balról jobbra haladva: Kókay Dóra, Neubrandt Máté, Marosi Endre, Szabadics János, Oláh Viktor, Brunner János, Tarcsay Gergely

A nanoAXON projekt keretében a kutatócsoport, az elmúlt években felhalmozott tapasztalataikra támaszkodva, miniatürizált és precízebbé tett, úgynevezett patch clamp elektrofiziológiai eljárásokkal fogja közvetlenül megmérni egyes axonok elektromos tulajdonságát, ingerületvezető képességét, illetve azt, hogy ezek a tulajdonságok hogyan járulhatnak hozzá bizonyos axonpályák élettani szerepéhez. Kísérleteikben a hippocampus szemcsesejteire konvergáló serkentő axontípusok működését vizsgálják. Köztük van az úgynevezett mediális perforáns axonpálya, amely a térbeli kontextust közvetíti navigáció és bizonyos tanulás során. Ezen a pályán jut a hippocampusba a híres rácssejt-aktivitás is, amelynek leírása néhány éve Nobel-díjat ért. A nevében hasonló, laterális perforáns pálya ugyanakkor specifikus információtartalmat közvetít, például adott tárgyakról vagy illatokról. A pályázat fő elméleti kérdése, hogy a szemcsesejtek hogyan olvassák ki ezeket az eltérő információcsomagokat, és hogyan alakítják ki a saját, ezektől eltérő tartalmú aktivitásukat. ‎Mivel a vizsgált axonok diverzitása jól reprezentálja a kérgi axonok döntő többségét, az eredmények alapján nemcsak a hippocampalis hálózat működését fogják a kutatók jobban megérteni, hanem korábban ismeretlen, általános érvényű idegi szabályok is kiderülnek számukra.

Függvények zajos bemenettel

Pete Gábor

Pete Gábor az MTA Rényi Alfréd Matematikai Kutatóintézetének tudományos főmunkatársa, a BME TTK Matematikai Intézetében a Sztochasztika Tanszék félállású docense. Fő érdeklődési területe a valószínűségszámítás és a statisztikus mechanika. PhD-tanulmányait a Berkeley Egyetemen végezte. Kutatóként a Microsoft Researchnél is dolgozott a valószínűségszámítás egyik legnevesebb kutatójával, Oded Schramm-mal.

Pete Gábor ERC-nyertes projektje keretében a függvények zajérzékenységét vizsgálja. A legtöbb tudományág életbeli alkalmazásaiban előforduló jelenség, hogy egy sokváltozós függvényt kell kiszámolni, ám a bemenet zajos, így csak bízni lehet abban, hogy a zaj nem befolyásolja nagymértékben az eredményt. Azonban az alkalmazások szempontjából fontos függvények közül sokan egészen apró zajra is érzékenyek: a bemenet kis perturbációja is teljesen megjósolhatatlanná teszi az eredményt. A NOISE projekt fő célja annak megértése, hogy különböző típusú véletlen bemeneteknél és véletlen perturbációknál pontosan mi tesz egy függvényt zajérzékennyé.

A számítógép-tudományból származó legegyszerűbb esetben a bemenet egymástól független véletlen bitekből áll, a zaj pedig a bitek egy kis részének újrasorsolását jelenti. Itt egy függvény pontosan akkor zajérzékeny, ha diszkrét Fourier-felbontása a nagy energiaszinteken koncentrálódik, azaz ha lényegében egy magas fokú polinom. Ezt a felbontást azonban általában igen nehéz meghatározni. Az egyik legérdekesebb példa, ahol ez nagyjából sikerült, a statisztikus fizikából származik, nagyrészt Pete Gábor korábbi kutatásaként: síkrácsok kritikus perkolációjában (véletlen részgráfjaiban) a makroszkopikus fürtstruktúra rendkívül zajérzékeny.

A NOISE projekt egyik témáját a független véletlen bemenetre kifejlesztett technikák új típusú alkalmazásai adják, mint a síkbeli kritikus perkoláció univerzalitásának bizonyítása vagy Boole-függvények Fourier-felbontásában a struktúra (pl. az entrópia) megértése. Egy másik témakör az elmélet általánosítása a statisztikus fizika korrelált véletlen modelljeire, mint amilyen a magnetizáció Ising-modellje. Egy harmadik témakör pedig a fentiekhez kapcsolódó statisztikus fizikai ötletek alkalmazása különböző csoportelméleti problémákra, pl. véges permutációcsoportokon való bolyongásokra vagy végtelen csoportok geometriájának megértésére.

A pályázók felkészítésében ERC nemzeti kapcsolattartó pontként (ERC NCP) közreműködött az MTA Titkárság Nemzetközi Kapcsolatok Főosztálya is.

A három akadémiai kutatón kívül Magyarországról még Egry Gábor történész, a Politikatörténeti Intézet főigazgatója nyerte el az ERC Consolidator Grantet. Pályázata az első világháborút követő átmenettel foglalkozik, kutatásáról további részletek itt olvashatók.

A nyerteseket az mta.hu később egy-egy interjúban részletesebben is bemutatja majd.