A bolygóideg és a jutalmazó rendszer

Elvileg a jutalmazó rendszer felel az élvezetes dolgokkal kapcsolatos viselkedéses és mentális jelenségek sokaságáért, de például még az sem világos, hogyan jut hozzá a különféle élvezetes dolgokkal kapcsolatos információkhoz. Honnan “értesül” például a tápláló ételek tápanyagtartalmáról? Egy tavaly évvégén publikált kutatás szerint közvetett anatómiai kapcsolat van a bolygóideg és a jutalmazó rendszer között egerekben, ezen az úton juthatnak célba a tápértékkel kapcsolatos információk.

Már Arisztotelész írásaiban is megjelent az a gondolat, hogy a kellemes dolgok megközelítése, megszerzése és a kellemetlen dolgok elkerülése alapjaiban határozzák meg a viselkedést. Ez az elképzelés máig meghatározó a viselkedéssel foglalkozó tudományterületeken és napjainkban már idegrendszeri folyamatok is köthetők a közelítési és a távolítási tendenciákhoz. Azokat az ingereket, amelyeket az adott élőlény a megfelelő körülmények között igyekszik megszerezni jutalmaknak nevezzük, ilyen például a táplálék vagy akár egy fajtárs társasága. Az 1950-es években egy mára klasszikusnak számító kísérlet fedte fel, hogy az agy bizonyos pontjainak ingerlésével ugyanolyan viselkedéses jelenségek válthatók ki, mint az állatok élelemmel vagy kábítószerekkel történő jutalmazásával és ezen agyterületek együttesét később jutalmazó rendszernek nevezték el. Feltehetőleg a jutalmak azonosítása, a jutalmak utáni vágyakozás és a megszerzésükre irányuló erőfeszítések kezdeményezése mind a jutalmazó rendszer működésén múlnak. A rendszer központi része a középagyban elhelyezkedő sejtcsoport, amely dopamint szabadít fel a rendszer további egységeiben (ventrális tegmentális área – VTA; fekete mag).

rewardsys.png
A jutalmazó rendszer részei és elhelyezkedésük az emberi agyban (Forrás: Perogamvros és mtsai., 2012).

A jutalmak nagyon különböző ingerek lehetnek, így feltehetőleg a jutalmazó rendszer felé több forrásból érkeznek a jelek, amik lehetővé teszik a jutalmak azonosítását. Néhány újabb eredmény azt sugallja, hogy a bolygóideg is továbbíthat ilyen jeleket a jutalmazó rendszer felé, amik talán a bevitt élelem tápértéke által jönnek létre, noha a régebbi eredmények alapján a bolygóideget inkább a táplálkozás leállításában és a jóllakottság kialakulásában tartották fontosnak. A bolygóideg a mellüreg és a hasüreg szerveit idegzi be, így a tápcsatorna garattól a haránt vastagbélig tartó szakaszát is. Egy új kutatás megerősítette a bolygóideg szerepét a jutalmakkal kapcsolatos viselkedésekben, illetve feltárta a bolygóideg és a jutalmazó rendszer anatómiai kapcsolatát is egerekben.

A kutatók az egerek gyomrába és patkóbelébe juttattak egy olyan vírust, ami az idegsejtek nyúlványain a sejttest felé halad az idegrendszerben. A vírus így eljutott a bolygóideg alsó dúcába is, azon idegsejtek sejttestébe, amelyek a tápcsatornát idegzik be. A dúcba ezután egy másik vírust adtak be, ami egy fényérzékeny ioncsatorna génjét hordozta, ez az ioncsatorna azonban csak azokban az idegsejtekben tudott kifejeződni, amelyekben jelen volt a másik vírus. A beavatkozások eredménye tehát az lett, hogy csakis azokban az idegsejtekben fejeződött ki a fényérzékeny ioncsatorna, amiknek a sejtteste a bolygóideg alsó dúcában helyezkedett el, nyúlványaik pedig a tápcsatornát idegzik be. A kutatók azt vizsgálták, hogy milyen hatása van a sejtek fényingerlésének a viselkedésre.

Az egerekkel helypreferencia tesztet végeztettek el, illetve később lehetőséget kaptak az öningerlésre is. A helypreferencia teszt során egy többosztatú ketrecbe helyezik az állatot és azt mérik, hogy melyik térrészben mennyi időt tölt el. A térrészekben eltöltött idő nagyban függ attól, hogy az adott térrészben milyen élmények érték az állatot, például ha az egyik térrészben élelemhez jutottak, akkor azt a térrészt preferálni fogják, vagyis többet időznek benne. A bolygóideg sejtjeit a ketrec egy adott részében aktiválták és később a kísérleti állatok rendre ezt a térrészt preferálták, tehát a bolygóideg ingerlése jutalmazó hatású volt ezen a teszten. A másik vizsgálaton lehetőséget adtak az állatoknak az öningerlésre, tehát egy kar lenyomásával maguk aktiválhatták a bolygóideg neuronjait. Ha egy tevékenység jutalomhoz juttat egy élőlényt, akkor azt a tevékenységet gyakrabban vagy intenzívebben fogja végezni és ez ebben az esetben is így történt. Mindezek mellett a bolygóideg ingerlésének hatására dopamin felszabadulását is kimutatták az előagyban, ami szintén a jutalmazó rendszer működésére utaló jelenség.

A kutatók ezek után biztosra vették, hogy anatómiai kapcsolat is van a bolygóideg és a jutalmazó rendszer között és pályakövetéses módszerek segítségével próbálták ezt feltérképezni. Kiderült, hogy a bolygóideg alsó dúcából idegsejtnyúlványok tartanak egy agytörzsi magba, ennek neuronjai pedig a jutalmazó rendszer középagyi területeit idegzik be. A vizsgálatok tehát megerősítették a bolygóideg szerepét a jutalmazó táplálékok azonosításában és felfedték a funkció strukturális alapját is: a bolygóideg és a jutalmazó rendszer egy agytörzsi magon keresztül vannak kapcsolatban egymással.

pathway.png
A bolygóideg és a jutalmazó rendszer kapcsolata egerekben (Forrás: Han és mtsai., 2018 – Cell).

Ez az írásom az Élet és Tudomány 2018/51-52. számában jelent meg.

A hivatkozott cikket itt találjátok.