Összes kutatási terület

Az Európai Keretprogramok (5-7) támogatásával együttműködünk e tudományterület kiemelkedő európai kutatólaboratóriumaival, hogy új neuronális és hormonális mechanizmusokat tárjunk fel, amelyek központilag szabályozzák az anyagcserét. Ezek a vizsgálatok számos, új szabályozó mechanizmus létére derítettek fényt:

Gyors, három dimenziós képalkotás kétfoton- mikroszkópia segítségével élő, viselkedő állatok neuron hálózatairól

A gonadotropin-releasing hormone  hormon (GnRH)-t szintetizáló neuronok a hypothalamus végső kimeneti útvonalát képviselik a reprodukció neuroendokrin szabályozásában. A pulzatilis GnRH-szekréció szabályozza az agyalapi mirigy két gonadotropin, az LH és az FSH hormonjának szintézisét és felszabadulását, amelyek viszont a gonád funkciókat irányítják. A gonadális szteroid hormonok képesek pozitív és negatív visszacsatolási hatást gyakorolni a GnRH-idegsejtek  működésére. Az Endokrin Neurobiológiai Laboratórium egyik fő kutatási területe a GnRH idegsejtek alkotta neuronhálózat idegi és hormonális szabályozó mechanizmusok megismerése.

Az axonok jelfeldolgozásban játszott szerepéről

Két-foton uncaging

Az aktív kutatások és a klinikai tapasztalatok azt mutatják, hogy a Sars-Cov-2-re adott ellenőrizetlen immunválaszt sok esetben pusztító citokinvihar jellemzi (Chaolin Huang 2020). A morbiditás és a mortalitás részben ennek a gyulladásos válasznak a következménye a szervezetben (Ye Q 2020). A betegség lefolyása ismert, hogy terhes nőknél súlyosabb (Kathryn M Moore 2021), azonban a SARS-CoV-2 hatása a fejlődő magzatra jelenleg nem tisztázott. Esettanulmányok azt mutatják, hogy a vertikális átvitel ritka, azonban több tanulmány is alátámasztja, hogy méhlepényi és magzati fertőzések előfordulhatnak (Chen H 2020), (Dong L 2020), (Patanè L 2020). A közelmúltban a Covid-19 fertőzés számos klinikai manifesztációjáról is beszámoltak az idegrendszerben (Desforges M. 2020), (Bohmwald K. 2018). 

In vivo hálózat mérés

Az egészséges viselkedés, és a függőséghez hasonló betegségek megértéséhez elengedhetetlen a jutalmazásért felelős agyterületek felderítése.

Célunk feltárni a szinapszisok funkcionális sokféleségének hátterében álló molekuláris különbségeket, melyek hozzájárulhatnak például a neurotranszmitter felszabadulás sejtspecifikus tulajdonságainak illetve a szinapszisok rövid távú plaszticitásának kialakításához. E kérdéseket in vitro elektrofiziológia, kétfoton képalkotás, fény- és elekrtonmikroszkópiás immun lokalizáció kombinációival vizsgáljuk.

A neuroendokrin stresszválaszt a hipotalamo-hipofizis-mellékvesekéreg rendszer szabályozza. A hipotalamusz paraventriculáris magjában találhatók azok a corticotropin-releasing hormont (CRH) szintetizáló neuronok, melyek integrálják a központi idegrendszer egyéb területeiről származó stresszel kapcsolatos információkat és képesek a megfelelő hormonális stresszválasz elindítására. Stressz alatt ugyanakkor megváltoznak a vegetativ működések, az anyagcsere, az immunfolyamatok és a magatartás is. Kutatásaink célja, hogy feltárjuk azokat a szabályozó mechanizmusokat és neuronális hálózatokat, amelyek koordinálják a stresszválasz egyes elemeit, valamint kimutassuk a hipotalamuszon kívüli, CRH-t expresszáló neuronok szerepét a stressz-integrációban.

Kutatási tevékenységünkkel hozzá kívánunk járulni annak megértéséhez, hogy a különböző endokannabinoid jelátviteli útvonalak hogyan szabályozzák a szinaptikus plaszticitás bizonyos formáit.

VIP interneuronok aktiválása a kéregben jutalmazás és büntetés által

Centrális és szisztémás gyulladásos mechanizmusok és mikroglia szerepe a gyakori idegrendszeri betegségekben.

A bazális előagyi kolinerg neuronok aktivitásában bekövetkező korfüggő változások in vivo vizsgálata pavlovi kondicionálási feladat során

-

A szervezet és a környezet közti határfelületeket számos mikroorganizmus népesíti be, melyek összeségét mikrobiomnak nevezzük. A mikrobiom által termelt anyagok, különleges anyagcseretermékeik döntő módon befolyásolják a gazdaszervezet működését. A szervezetben a legnagyobb és legösszetettebb a bélben élő mikroorganizmus közösség, a bél mikrobiom, melyet hozzávetőleg 1015 db mikroorganizmus alkot és becslések szerint legalább 1500-2000 különböző faj képviselteti magát. A mikrobiom összetételét számos tényező befolyásolja: a születés módjától, a táplálkozáson át az antibiotikum kezelésig. A mikrobiom összetételét befolyásolni lehet élő baktériumok bevitelével (ezek a probiotikumok), speciális baktérium tápanyagok bejuttatásával (ezek a prebiotikumok) és e két dolog együttes alkalmazásával (ezek a szimbiotikumok).

A bazolaterális amygdala serkentő vetítő neuronjainak lokális kapcsolatrendszere

Gyors 3D szkennelés viselkedő egérben

A Parkinson-kór krónikus, progresszív neurodegeneratív állapot; a nigrostriatális dopaminerg pálya degenerációja és neuroinflammáció jellemzi. 

Életünk során elkerülhetetlen, hogy számunkra fenyegetést jelentő szituácókkal nézzünk szembe. A hippokampusz fő, serkentő sejtei, a piramissejtek, az állatok környezetében található helyszínekre és a meglepő, kiemelkedő fontosságú ingerekre vannak hangolva. Ezáltal alakul ki az úgynevezett kognitív térkép a hippokampuszban, ami kulcsfontosságú a viselkedés irányításában. Laboratóriumunkban azt vizsgáljuk, hogy létezik-e a fenyegető ingerekre specifikus kódolási mechanizmus a hippokampuszban. 

A glucagon-like peptid-1 (GLP-1) egy inkretin hormon. A proglukagon poszttranszlációs feldolgozásából származik. Ezt a prohormont három sejtpopuláció termeli, a bélnyálkahártya neuroendokrin L-sejtjei, a hasnyálmirigy Langerhans-szigeteinek ß-sejtjei és a nucleus tractus solitarii (NTS) és a medulla oblongata intermedier retikuláris magjában található neuronális populáció. 

A depresszió - diagnózisa szerint legalább 2 hétig tartó állapot, vezető tünete a letargia és/vagy az öröm-érdeklődés elvesztése - a világon leggyakrabban előforduló pszichiátriai rendellenesség.

A mikroglia-neuron és mikroglia-vaszkuláris interakciók molekuláris anatómiájának, funkciójának és mediátorainak vizsgálata.

2009-ben leírtuk a kéreg alatti neuromoduláció egy új formáját a medián raphe (MR) - hippokampusz kapcsolatban, amely képes szelektíven és gyorsan aktiválni a hippokampális gátló neuronok egy alcsoportját. A moduláció e rendkívül hatékony formájának funkciója még ismeretlen a hippokampusz reprezentációinak alakításában. Kutatási projektünkben azt szeretnénk megismerni, hogy a fontos eseményhez kapcsolódó kódolási minták alakulását és újjászerveződését hogyan befolyásolja a MR által vezérelt gyors gátló moduláció.

In vivo kétfoton [Ca2+] képalkotással vizsgáljuk a hippocampális piramissejtek aktivitásának jellegzetességeit az állat virtuális valóságban történő navigációja közben. Ezt követően a vizsgált sejteket in vitro elektrofiziológiai és posthoc anatómiai vizsgálatoknak vetjük alá, melyek során az intrinsic és szinaptikus tulajdonságok illetve a korábban mért in vivo aktivitás közötti korrelációkat kersünk.

Az idegsejtek átmenetileg kialakuló, egyidejű aktivitása általi információ kódolás elve, az ‘assembly’ hipotézis, már régóta az idegtudomány egyik központi tétele. Assembly-nek hívjuk az időben összehangolt aktivitást mutató idegsejtek csoportját. A hipotézis szerint egy állat cselekedetei sokkal hatékonyabban megjósolhatók a neuronok összehangolt aktivitási mintázatából, mint az egyedi idegsejtek inger- vagy eseményhez kötött tüzeléséből. A nagyagy kérgi és hippokampális hálózatokkal ellentétben, a kéreg alatti modulációs magokban átmenetileg kialakuló populációs mintázatokról még rendkívül keveset tudunk, és nem ismerjük ezen aktivitási mintázatok viselkedési eseményekhez való kapcsolódását sem. Jelen kutatási témánkban a medián raphe-ban (MR)  kialakuló assembly-k azonosítása, jellemzése a célunk. A MR fontos forrása a szerotoninnak, ami szinte a teljes agykérget szabályozva fontos szerepet játszik figyelmünk és érzelmeink alakításában, befolyásolva ezáltal szinte az összes kognitív folyamatot. Hipotézisünk szerint a kéreg alatti modulátoros assembly-k összehangolt működése alapvető fontosságú a különböző környezeti változásokra adott adaptív viselkedési válaszok kialakulásában. Ezen összhang megbomlása az életminőséget jelentősen rontó, a társadalom jelentékeny részét súlytó betegségek, mint pl. depresszió, szorongásos kórképek kialakulásához vezethet.

Vizuáls érzet helyreállítás 3D fotostimulációval

Sejttípus-specifikus nanoszintű molekuláris képalkotás módszertanának kidolgozása az agyi áramkörökben

Ebben a projektben a talamusz szerepét vizsgáljuk a stressz által kiváltott viselkedésbeli változásokban.

A skizofrénia egy komplex idegrendszeri fejlődési rendellenesség, amely a világ népességének körülbelül 0,5-1%-át érinti, és a rokkantság 10 leggyakoribb globális okának egyike.  A legtöbb mentális rendellenességhez hasonlóan a skizofréniát is genetikai, környezeti és társadalmi kockázati tényezők kombinációja okozza, amelyek a génexpressziós szinteket és molekuláris útvonalakat szabályozó epigenetikai mechanizmusok révén kapcsolódnak egymáshoz. Bár a skizofrénia patofiziológiája még mindig nem teljesen tisztázott, egyre inkább tudatosul, hogy az immunrendszer összetevőinek diszregulációja alapvetően összefügg a betegséggel.

A SARS-CoV2 vírus által okozott fertőzés idegrendszeri következményei és neuroimmunológiai vonatkozásai.

A mediális szeptum modulálja a hippokampusz oszcillációit a théta ritmuson túl is

Egy új, a középagyból kiinduló a kiterjedt amygdalában végződő pálya szabályozza a védekező viselkedést

Az ASD egy összetett idegrendszeri fejlődési állapot, amelyet környezeti és genetikai tényezők kölcsönhatása okoz. A közelmúltban az anyai vírusfertőzések a terhesség alatt és azok immunológiai következményei, mint az idegrendszeri fejlődési zavarok kockázati tényezői, különös érdeklődésre tartottak számot a kutatásban. 

Ebben a projektben az emberi talamusz szinaptikus szerveződését vizsgáljuk.

A HPT tengely elsődlegesen a pajzsmirigyhormonok vérben keringő szintjének stabilitásáért felelős, ami a szövetek biológiai működéséhez, többek között az agy fejlődéséhez, a szív- és érrendszeri, csont- és májműködés fenntartásához, a táplálékfelvétel és az energiafelhasználás szabályozásához elengedhetetlen.

A kannabinoid jelátvitel nem kanonikus formái

Spontán neuronhálózat aktívitás mérése in vivo

Hozzájárulásaink más kutatócsoportok munkáihoz

Különféle feszültség- és ligandfüggő ioncsatornák elhelyezkedésének és sűrűségének meghatározása hippocampalis piramissejtek meghatározott szubcelluláris kompartmentjeiben kvantitatív fény és elektronmikroszkópos immunokalizáció segítségével. Eredményeink alapján modellek létrehozása, melyekkel funkcionálisan tesztelhető predikciókat tudunk generálni a speciális ioncsatorna eloszlások funkcionális következményeiről.  Modelljeink funkcionális előrejelzéseinek tesztelésére in vitro elektrofiziológiai és képalkotó megközelítéseket alkalmazunk.

Ebben a projektben az agykéreg és a talamusz közötti kölcsönhatások sokféleségét vizsgáljuk.

A mediális talamusz és a frontális agykéreg alkotta kapcsolatrendszer fontos szerepet játszik a munkamemória, különböző kognitív folyamatok, az alvás-ébrenlét szabályozásában, illetve az agykérgi oszcillációk kialakításában. 

Míg a HPT tengely biztosítja a keringő pajzsmirigyhormon szintek stabilitását, a pajzsmirigyhormon-transzporterek, metabolizáló enzimek, receptorok és co-regulatorok összetett gépezete biztosítja, hogy a helyi pajzsmirigyhormon hatás megfeleljen a különböző szövetek igen változó igényeinek.

A purinerg diszfunkció részt vesz a mánia és a depresszió kóros folyamatában, de a lényegi összefüggés nem teljesen tisztázott. A purinerg P2X7 receptor (P2X7R) aktivációja központi szerepet játszik a gyulladásban, a mikroglia aktivációjában és az IL-1β felszabadulásában, valamint aktiválja az NLRP3 inflammaszómát. Megvizsgáltuk, hogy a d-amfetamin (AMPH) gyulladásos profilú-e, és a P2X7R-nek van-e hatása az IL-1β-n keresztül ebben a modellben.

A DG and CA3 agyterületek közötti kapcsolat sejtes elemeiről

Ebben a projektben a talamusz szerepét vizsgáljuk a motoros tanulásban.

Kutatásaink célja, olyan módosított baktériumok előállítása, melyek a traszkingdom interferencia révén képesek befolyásolni egyes gyulladásos citokinek vagy más gyulladásos mediátorok szintézisét az emlős gazdaszervezetben. A modell lényege, hogy a módosított baktériumok speciálisan tervezett kis hajtű RNS-t (small hairpin RNA) kódolnak, melyek képesek az RNS interferencia révén a gyulladásos citokin expressziójának csökkentésére. 

A periszomatikus gátlás neuronhálózati szerveződése a medialis prefrontális kéregben

Bár központi szerepet játszik az agyi érzelemszabályozásban, az amygdalával kapcsolatos ismereteink még mindig hiányosak.

A 17β-ösztradiol (E2) nemi hormon, mely  elsősorban az petefészek érő tüszőiben termelődik. A szérum E2-szintjének ciklikus változása a menstruációs ciklus során hatást gyakorolnak a női reproduktív szervekre. Az E2 fontos szerepet játszik a limbikus és agykérgi funkciók fenntartásában is. A menopauza környékén, amikor az E2-szint lecsökken, megnő a kognitív és hangulati zavarok előfordulása, ami hormonpótló terápiával megelőzhető. A Laboratórium egyik hangsúlyos kutatási területe azon molekuláris mechanizmusok megismerése, amelynek révén az E2 az agykérgi és limbikus struktúrákra hatva megőrzi a jó hangulatot, a tanulási képességet és a memória feldolgozás képességét. Az E2 klasszikus hatásait két ösztrogén receptor izoforma, az ERα és az ERβ közvetíti. Ezek ligand-függő transzkripciós faktorok, amelyek E2 jelenlétében szabályozzák a génexpressziót. A prefrontális agykéreg (PFC) és a hippocampus a szteroid hormonok jelátvitelének ismert célpontjai.

A kéreg alatti moduláció az agykérgi működés nélkülözhetetlen összetevője, és végső soron kulcsfontosságú az adaptív viselkedési válaszok kialakulásában. A kéreg alatti moduláció folyamatában fellépő zavarok pszichiátriai betegségekhez vezethetnek. A pszichiátriai kórképek kutatásában az egyik kulcsfontosságú, de nagyrészt figyelmen kívül hagyott terület, a kéreg alatti moduláció agykérgi visszacsatolással történő szabályzása. Kutatási projektünkben azt vizsgáljuk, hogy a medián raphe működését hogyan befolyásolja a prefrontális kéreg és mi ennek a kérgi visszacsatolásnak a szerepe az emlékezet-vezérelt viselkedési válaszok létrejöttében. Ezen szabályzó mechanizmus megértése segíthet azonosítani a hiányzó láncszemet abban a folyamatban, amely a normális kéreg alatti modulációtól a kóros működéshez, ezzel pedig pszichiátriai kórképek kialakulásához vezet.

https://www.youtube.com/watch?v=3Lx2uHnOmHU