Memóriafolyamatok idegrendszeri alapjai és zavarai

A tanulásban és a kognitív folyamatokban kulcsfontosságú szerepet játszik a kérgi (elsősorban hippokampusz és agykéreg) agyterületek idegi hálózata. A hálózat működésének megértéséhez nélkülözhetetlen az azokat alkotó és egymással kölcsönható sokféle serkentő és gátló idegsejt típus kapcsolatainak, valamint a sejtek közti kommunikáció során az információátadásban, feldolgozásban és tárolásban különböző funkciókat betöltő kompartmentek (dendrit- és axonnyúlványok, szinapszisok) működésének és szerepének feltárása. A kérgi hálózatok működését ugyanakkor kéreg alatti (szubkortikális) területekről, pl. a bazális előagyból, talamuszból és agytörzsből érkező, belső éberségi és érzelmi állapotot tükröző információk is befolyásolják a külvilágból érkező ingerek és a korábbi tapasztalatok függvényében.

A közelmúlt technikai áttörései, többek között az élő agyban és ex vivo alkalmazható sejtspecifikus, szubcelluláris szintű aktivitás-monitorozó és -manipuláló eszköztár és a modern nagy tér- és időbeli felbontású mikroszkópos technikák megnyitják a lehetőséget ezen folyamatok beható feltárására.

Intézetünkben a memóriafolyamatok élvonalbeli kutatásához egyedülálló, nemzetközileg is kiemelkedő szinergikus tudás, szakértelem és technikai repertoár áll rendelkezésre; a koncepció megvalósításában részt vevő kutatócsoportok a megcélzott kutatási területeken az elmúlt években úttörő felfedezéseket tettek, nemzetközi versenyképességüket többek között az általuk elnyert 5 ERC pályázat jelzi.

Nincs megjeleníthető elem

Kutatás: jelenleg futó munkaink

Az axonok jelfeldolgozásban játszott szerepéről

Kutatás: Befejezett munkáink

A DG and CA3 agyterületek közötti kapcsolat sejtes elemeiről

3D két-foton képalkotás

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

A kérgi szinapszisok molekuláris, szerkezeti és funkcionális heterogenitásának vizsgálata

Kutatócsoport: Celluláris Idegélettan

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.

Az idegsejt felszínek molekuláris térképének elkészítése

Kutatócsoport: Celluláris Idegélettan

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.

A hippocampalis piramissejtek viselkedés közben tapasztalható aktivitásainak hátterében álló sejtes és szinaptikus mechanizmusok feltárása

Kutatócsoport: Celluláris Idegélettan

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.

A periszomatikus gátlás neuronhálózati szerveződése a medialis prefrontális kéregben

A periszomatikus gátlás neuronhálózati szerveződése a medialis prefrontális kéregben

A bazolaterális amygdala serkentő vetítő neuronjainak lokális kapcsolatrendszere

A bazolaterális amygdala serkentő vetítő neuronjainak lokális kapcsolatrendszere

Pavlovi kondicionálási feladat

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

Hippokampusz oszcilláció a théta ritmuson túl

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

Gátlás általi moduláció a hippokampuszban

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.

Populációs kódolás a median raphe kéreg alatti modulátoros magban

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.

Kéreg alatti moduláció kérgi kontrollja

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

Szinaptikus kannabinoid jelátvitel

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

A kannabinoid jelátvitel nem kanonikus formái

A kannabinoid jelátvitel nem kanonikus formái

Sejttípus-specifikus nanoszintű molekuláris képalkotás módszertanának kidolgozása az agyi áramkörökben

Sejttípus-specifikus nanoszintű molekuláris képalkotás módszertanának kidolgozása az agyi áramkörökben

Kutatás: Együttműködések

Hozzájárulásaink más kutatócsoportok munkáihoz

VIP interneuronok aktiválása a kéregben jutalmazás és büntetés által

VIP interneuronok aktiválása a kéregben jutalmazás és büntetés által

Talamusz és Tanulás

Kutatócsoport: Thalamus Kutatócsoport

Ebben a projektben a talamusz szerepét vizsgáljuk a motoros tanulásban.

Humán Talamusz

Kutatócsoport: Thalamus Kutatócsoport

Ebben a projektben az emberi talamusz szinaptikus szerveződését vizsgáljuk.

Talamusz és Kéreg

Kutatócsoport: Thalamus Kutatócsoport

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

Negatív információk kódolása a hippokampuszban

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 jutalmazási rendszer és a mediális prefrontális kéreg

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