Magyar kutatók megmérték az idegi jelek tulajdonságait

A HUN-REN Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet kutatói megfejtették, hogyan tudnak az idegsejtek egységes jeleket küldeni egymásnak, közölte a HUN-REN Magyar Kutatási Hálózat.

Az idegsejtek egymás közötti összeköttetését biztosító nyúlványai az axonok különböző átmérőjű szakaszain vizsgálták az akciós potenciálokat, és kiderült, hogy ezek a jelek egységes, mondhatni digitális jelként biztosítják az idegsejtek közötti kommunikációt. Az axonok apró mérete miatt először sikerült ilyen részletes méréseket végezni.

Az idegsejtek kulcsfontosságú kommunikációs eszköze az úgynevezett akciós potenciál, egy rövid elektromos impulzus, ami az idegi nyúlványon terjedve gyorsan továbbítja az információt más idegsejtek, mirigyek vagy izmok felé. E folyamat zavara súlyos idegrendszeri problémákhoz, például epilepsziához vagy izomgyengeséghez vezethet. 

Bár az axon az általunk ismert adatkábel analógiája, valójában nem egy egyszerű, csőszerű szerkezet, hanem inkább egy egyenlőtlen gyöngysorra hasonlít, amelynek különböző átmérőjű szakaszai vannak. Mivel az átmérő jelentős hatással van az elektromos jelek terjedésére, elvileg befolyásolnia kellene az akciós potenciál lefutását.

A Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet kutatói Szabadics János vezetésével modern technológiákkal vizsgálták meg az akciós potenciálok viselkedését az axon különböző átmérőjű szakaszain. 

Elsőként a hippokampusz nevű agyi terület moharost axonjait tanulmányozták. Ezek a nyúlványok kis méretű és különlegesen nagy méretű óriás végződéseket is tartalmaznak.

A kutatásból kiderült, az akciós potenciál alakjának állandóságát bizonyos ioncsatornák egyenlőtlen eloszlása teszi lehetővé. A káliumcsatornák egy speciális csoportja, az úgynevezett Kv1 család nem egyenletesen működik az axonok mentén. A keskenyebb szakaszokon, ahol az elektromos jel természetes módon lelassulna, a Kv1 hatása nagyobb és felgyorsítja az akciós potenciál lefutását. Az elektromos jel alakja így mindenféle átmérőjű szakaszon egyforma marad.

A kutatók megvizsgálták az akciós potenciálokat olyan más típusú további axonokban is, amelyek nem rendelkeznek különlegesen nagy struktúrákkal, de az átmérőjük ezeknek is változatos. Megállapították, hogy az akciós potenciál alakja különböző axontípusok között eltérő lehet, de egy adott axontípuson belül az átmérő nem befolyásolja a jel alakját. 

Az eredmény, amely a Plos Biology folyóiratban jelent meg Brunner János első szerzőségével, további betekintést nyújt az idegsejtek biológiai folyamataiba és új megvilágításba helyezi a működésüket.