Az egyensúly fontossága
Különösen fontos hangsúlyozni, hogy az izgalmi és gátló jelek egyensúlya döntő az egészséges agyműködés szempontjából. Ha ez a kényes egyensúly felborul, annak súlyos következményei lehetnek: túl sok izgalmi jel epilepsziás rohamokhoz vezethet, míg a gátlás túlsúlya vagy az izgalom hiánya hozzájárulhat például az autizmus kialakulásához.
Mindazonáltal a legtöbb neuron hasonlóan kommunikál, úgynevezett neurotranszmitterek révén. Az izgalmi sejtek szinte kivétel nélkül glutamátot szabadítanak fel, ami a szomszédos neuronokon pozitív töltésű ionok áramlását indítja el, ezáltal „bekapcsolva” őket. A gátló idegsejtek ezzel szemben főként GABA-t termelnek, amely negatív ionokat juttat be vagy pozitív ionokat szabadít ki, így a sejt „lekapcsol”, vagyis gátolt állapotba kerül.
Az ilyen típusú szabályozás lehetővé teszi például, hogy időben és helyesen nyúljunk az asztalon lévő almáért, elénekeljük kedvenc dalunkat vagy emlékezzünk rá, hol felejtettük el a telefonunkat. Mivel a kérgi izgalmi sejtek száma sokkal nagyobb, mint a gátlóké, a fejlődő emlősagy azonban egyre több és sokszínűbb gátló sejtet hozott létre, amelyek kiemelkedő szerepet játszanak a bonyolultabb agyi működésekben.
Gátló sejtek titkai
Korábban a gátló neuronoknak inkább „segédszerepet” tulajdonítottak, főként mert sokkal egyszerűbb vizsgálni az izgalmi neuronokat: például egy helysejt a hippokampuszban akkor aktiválódik, ha az állat egy adott helyen tartózkodik, és ilyenkor jól mérhetően továbbít izgalmi jeleket. Ezzel szemben egy gátló sejt gyakran folyamatosan tüzel, és sokkal nehezebb meghatározni, pontosan mire is válaszol.
Az utóbbi években azonban kezdjük megfejteni, mikor és hogyan aktiválódnak a gátló idegsejtek. Kísérletekből kiderült például, hogy egerek tanulása során a gátló sejtek szelektíven csökkentett aktivitással segítik elő, hogy az állatok megjegyezzék, hol találnak élelmet. Ahogy az egér közelít a célpont felé, ezek a sejtek ritkábban tüzelnek, így erősödnek a fontos információkat közvetítő izgalmi jelek – tehát a gátló sejtek a memóriában is jóval aktívabb szerepet játszanak, mint azt korábban gondoltuk.
Sokan úgy vélték, a gátló sejtek vaktában blokkolják a körülöttük lévő neuronokat, de részletes mikroszkópos vizsgálatok – például amikor egy egér látókérgének köbmilliméteres (!) darabját feltérképezték – kimutatták, hogy ezek a sejtek igen szelektívek abban, hogy melyik szomszédjukat zárják le.
Az agyi áramkörök izgalmi és gátló párokból szövik bonyolult hálójukat: némely gátló sejt csak a „faágakhoz” (dendritekhez) küld jelet, mások a sejttestre, vagy akár közösen céloznak meg más neuronokat. Ezek az összetett kapcsolatok, amelyek működését még alig értjük, felelősek gondolataink, emlékeink, tudatunk kialakulásáért.
Érdekes ellentét, hogy a neuronok ezerszer gyorsabban adnak át jeleket, mint amilyen gyorsan ezek a jelek tudattá, viselkedéssé, döntéssé formálódnak. Egyetlen agyi szinapszisban a jelátvitel akár tizedmásodperc alatt is végbemehet, miközben a hozzá kapcsolódó viselkedés jóval lassabb. Ennek alapján az agyunk időzítési misztériuma még mindig megfejtetlen.
Az agy harmadik játékosa: neuromodulátorok
Van azonban egy harmadik, sokkal ritkább neuronfajta: a neuromodulátor sejtek. Ezek lassabban dolgoznak, de a hatásuk tartósabb és jóval szélesebb körben érzékelhető. Nem csupán egy-egy szinapszishoz juttatják el üzenetüket, hanem egész területekre zúdítanak neurotranszmittereket (például dopamin, szerotonin), melyek hatására a többi neuron viselkedése hosszú távon is megváltozik. Ez a lassú, de erőteljes háttérjelzés elengedhetetlen az agy dinamikus egyensúlyához.
Kulcsfontosságú példa a norepinefrin (noradrenalin): ez az anyag főszerepet játszik az érzelmileg jelentős emlékek megszilárdulásában. Elárasztva az agy bizonyos területeit, segít megerősíteni a neuronok közötti kapcsolatokat, így az élmények mély bevésődése valósul meg.
Az izgalmi, gátló és neuromodulátor sejtek rendszere formát ad az agyi hálózat működésének. Mindazonáltal ezek a kategóriák nem zártak: vannak sejtek, amelyek több szerepet is betöltenek, sőt néhányuk (főként érzelmekhez kötődően) képes egyszerre GABA-t és glutamátot felszabadítani, ezáltal egyszerre izgalmi és gátló hatásúak. Előfordulhat, hogy tartós stresszhatás vagy bizonyos betegségek esetén egy pozitív ingerlő idegsejt tartósan gátló identitásra vált.
A jövő: az egyensúly újjáépítése
Ahogy egyre részletesebb agytérképek készülnek, egyre nyilvánvalóbbá válik a neuronok sokfélesége, mégis minden idegsejt egy nagy ritmusban, az izgalom és a gátlás egységében dolgozik. A kutatók jelenleg még csak a felszínt karcolgatják annak feltárásában, hogy mi történik, ha ez az egyensúly elcsúszik, ám egyre valószínűbb, hogy a jövőben célzott terápiák segíthetnek helyreállítani ezt a harmóniát. Ez nemcsak egyének, de a teljes társadalom életminőségében is sorsdöntő változást hozhat.
