Page 29 - No2

HONNAN JÖN, ÉS MIRE KELL AZ ENERGIA?

LÁTHATÓ GONDOLATOK
Napjaink egyik leglátványosabb agykutatási
technikája a funkcionális mágneses rezonancia
képalkotás, vagy röviden az fMRI. Ez a kémiai
szerkezetkutatásból kifejlődött módszer
lehetőséget ad arra, hogy 3 dimenzióban,
élőben követhessük, mely agyterületek válnak
aktívvá adott körülmények között. A technika
egyik legnagyobb előnye, hogy élő embere- A képek forrása: www.borisylab.northwestern.edu
ken is minden nehézség nélkül alkalmaz-
ható, vagyis lehetővé teszi, hogy mintegy
„megjelenítsük” a gondolatokat. A módszer
alapja, hogy egy adott agyterület aktivitása
fokozott energiaigénnyel jár, aminek követ-
keztében megnő az oxigénszükséglete. Ennek
biztosításaként a közeli vérerekben található
hemoglobin molekulák leadják oxigénjüket, Spanyol és katalán szavak feldolgozásakor aktivizálódó agyterületek mindkét nyelvet
miáltal megnő a deoxihemoglobin koncent- anyanyelvi szinten beszélő és valamelyiket idegen nyelvként ismerő emberekben.
rációja. Mivel a deoxihemoglobin a hemo-
globinnál nagyobb mértékben árnyékolja az
származik), az akciós potenciálok működtetése sej- dő akciós potenciál hatására szabadulnak fel a szi-
fMRI berendezés által keltett mágneses teret,
a lokális mágneses tér mérésével felderíthető, tenként 1,5 milliárd ATP molekulát használ fel napszisban. Mivel azonban az axonok elágaznak,
mely agyterületeken következett be a fokozott egyetlen másodperc alatt. egy idegsejt több, átlagosan 8000 másik idegsejtet
aktiváció. ér el. Egy akciós potenciál tehát egyidejűleg 8000
Az fMRI segítségével tanulmányozhatóak különböző helyen válthatja ki a
például a memória jellemzői, az egyes (érzel- A kémiai jelátvitel – neurotranszmitterek felszabadulását. Mivel azon-
mi, érzékelési, stb.) központok szerepe adott ingerlő molekulák ban a felszabadulás csak nagyjából 25 %-os való-
szituációkban, de még olyan apró különbségek
sem maradnak láthatatlanok, mint például az Az agyműködés eddig számba vett folyamatai első- színűséggel következik be, végeredményben egy
anyanyelvi és idegen szavak feldolgozásának sorban elektromos jeltovábbításhoz kapcsolódnak. idegsejt tüzelése 2000 különböző helyen váltja ki a
10
módja. Az emberi agy mintegy 10 milliárd (10 ) idegsejtje jelátvivő molekulák kibocsátását. Egy-egy
13
közötti 60 billió (6x10 ) kapcsolatot azonban axonvégződésből egyszerre 4-5000 molekula sza-
meg a sejt belseje felé. Ennek hatására a memb- nagyrészt kémiai szinapszisok biztosítják. A kémi- badul fel, melyek azután átdiffundálnak a fogadó
ránpotenciál még tovább növekszik, aminek követ- ai szinapszis esetében a két kommunikáló idegsejt idegsejt felszínéhez és hozzákötődnek az ott a sejt-
+
keztében újabb Na ioncsatornák nyílnak, és ez az nem közvetlenül érintkezik egymással, közöttük membránban ülő receptorokhoz. Ezek a recepto-
öngerjesztő folyamat rendkívül gyorsan, körülbe- egy körülbelül 30 nm (a milliméter harmincezred rok tulajdonképpen szintén ioncsatornák, melyek
lül 1 ms alatt -70 mV-ról +40 mV közelébe növeli része) széles tér, az úgynevezett szinaptikus rés alapállapotban zárva vannak, de a
a membránpotenciált. Ezt a folyamatot nevezzük található. Ezt a teret hidalják át a jelátvivő mole- neurotranszmitter kötődésének hatására kinyíl-
az idegsejt tüzelésének vagy kisülésének. Ez a kulák vagy más néven neurotranszmitterek, nak, és ezáltal bizonyos ionokat átengednek a sejt-
megnövekedett feszültség azután elektromosan melyek a két idegsejt között átúszva biztosítják az falon. Az így megbomló ionegyensúly ismételt
továbbterjed a sejtek ingerülettovábbító nyúlvá- információátadást. A jelátvivő molekulák az helyreállítása, valamint a kibocsátott 8-10 millió
+
nya, az axon mentén és a közelben újabb Na ion- axonnyúlványok végén úgynevezett vezikulákba jelátvivő molekula újracsomagolása további 1,3
csatornákat késztet nyitásra, melyeken keresztül becsomagolva találhatók és az axon mentén terje- milliárd ATP molekulát fogyaszt el másodpercen-
beáramló Na ionok és az ezek hatására bekövet- ként egyetlen sejtre számolva.
+
kező membránpotenciál változás azután még Annak felismerése, hogy milyen folyamatok
újabb Na ioncsatornákat nyit meg. Az ingerület állnak az agy mérhetetlen energiaéhségének hát-
+
terjedése során tehát rövid idő alatt nagy mennyi- terében, és milyen kémiai reakciók biztosítják
ségű Na ion áramlik be a sejtekbe, melyeket ter- számára ezt az energiát rendkívül fontos feladat.
+
mészetesen vissza kell pumpálni a külső térbe, Ez segít hozzá, hogy megértsük, sőt akár lássuk
hogy a következő ingerület érkezésekor ismét rea- is hogyan lát, érez, gondolkozik az agy (ld. a
gálni tudjanak. Ezt a feladatot ismét csak a Na /K funkcionális mágneses rezonanciáról szóló kere-
+
+
ATPáz végzi el, ingerületenként mintegy 380 mil- tes írásunkat). Ugyanakkor azt is lehetővé teszi,
Egy idegsejt mikroszkóp alatti képe. A
lió ATP molekulát emésztve el. Mivel pedig hogy az energiaellátás zavarai, például egy rövid
sejttestből hosszan nyúlik ki az axon, mely
másodpercenként átlagosan négyszer tüzel egy maga is többszörösen elágazódik, hogy más idejű oxigénhiány esetén hatékonyabb segítséget
idegsejt (legalábbis az egér és patkány idegsejtjei, idegsejteket érjen el. Az akciós potenciál az nyújthassunk e rendkívül aktív és épp ezért oly
melyekből az erre vonatkozó ismeretek jó része axonnyúlványon terjed végig a sejt kisülésekor. sérülékeny szervnek. Héja László
KÉMIAI PANORÁMA I. ÉVFOLYAM 2. SZÁM, 2009 29

9/18/09 5:46 PM
27-29 mennyit fogyaszt .indd 29 9/18/09 5:46 PM
27-29 mennyit fogyaszt .indd 29