A legmodernebb neuroanatómiai, fiziológiai és számítógépes sejtmodellezési technikák felhasználásával két fontos agykérgi gátló idegsejt eddigi legpontosabb modelljét készítette el a HUN-REN Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet (HUN-REN KOKI) Nyiri Gábor vezette kutatócsoportja. A modellekbe a későbbiekben további kísérleti adatok építhetők be, így kiválóan használhatók fiziológiai kísérletek eredményeinek értelmezéséhez, a hippokampusz tanulási és memóriafolyamatokban betöltött szerepének tanulmányozásához, valamint a működését szimuláló neuronhálózati modellek létrehozásához. A kutatók eredményeit bemutató publikáció ‒ Takács Virág, Bardóczi Zsuzsanna, Orosz Áron, Major Ábel, Tar Luca megosztott elsőszerzőségével ‒ a rangos PLoS Biology szakfolyóiratban jelent meg.
Az idegsejtek alapvetően három különböző részből, a sejttestből, a dendritből és az axonból állnak. A faágszerűen elágazó dendritfa a többi idegsejttől érkező információt (bemeneteket) fogadja. A hosszú elágazó nyúlványból álló axonfa az idegsejt ingerületét (kimenetét) továbbítja, leggyakrabban más idegsejtek dendritfája vagy sejttestje felé. Az ingerület itt a két sejt között kialakuló speciális kapcsolódási helyek, az úgynevezett szinapszisok közvetítésével jut át.
Gátló idegsejtek dendritszakaszai (négy példa), amelyek belsejében mitokondriumok (zöld) találhatók, felszínükön pedig gátló (kék) és serkentő (piros) szinapszisok helyezkednek el.
A memórianyomok létrejöttében alapvető fontosságú agykérgi terület a hippokampusz, ahol többféle, morfológiailag eltérő, különböző feladatokért felelős gátló interneuron szabályozza a serkentő piramissejtek működését. Nyiri Gábor csoportja a szomatosztatin-tartalmú gátló interneuronok két fontos, eltérő funkciójú képviselőjét vizsgálta. Az Oriens-Lacunosum Moleculare (OLM) sejtek a hippokampusz fő sejtjei dendritfájának a sejttesttől legtávolabbi részét idegzik be, míg a Hippocampo-Septalis (HS) sejteknek helyi axonágaik mellett a hippokampuszt elhagyó rostjaik is vannak, amelyekkel több más, távoli agyterületet (elsősorban a mediális szeptumot) is elérnek.
A sejten belüli ingerületterjedés szempontjából nagyon fontos paraméterek a különböző sejtalkotórészek olyan térbeli dimenziói, mint a különböző nyúlványok átmérői, a bennük található citoplazma térfogata, a membránok felülete, a rájuk érkező serkentő és gátló szinapszisok száma, aránya, nagysága. Ezek ismeretében hozhatók létre az egyedi sejtek és az idegi hálózatok működését szimuláló matematikai modellek. A megfelelő vizsgálati módszerek hiánya és a mérés nagy munkaigénye miatt azonban a kutatók eddig nem rendelkeztek pontos adatokkal az élő szervezet idegsejtjeinek morfológiai sajátosságairól.
Nyiri Gábor csoportja a HUN-REN KOKI-ban található legkorszerűbb pásztázó elektronmikroszkóp segítségével nagy pontossággal írta le az OLM és HS sejtek morfológiai paramétereit. A munka első, nélkülözhetetlen lépése az új műszer és a megfelelő minta-előkészítési technikák beállítása volt. A két sejttípust, valamint szinapszisaik különböző fajtáit specifikusan megjelölték, majd sejttestjüket, dendrit- és axonfájuk különböző szakaszait elektronmikroszkópos sorozatmetszetek készítésével többféle szoftver felhasználásával, három dimenzióban rekonstruálták.
A csoport eredményei szerint bár a két sejttípus dendritfájának elhelyezkedése és fénymikroszkópos képe hasonló, elektronmikroszkópos anatómiai jellemzőik ‒ így működésük is ‒ jelentősen eltérnek. Kimutatták, hogy a HS sejtek dendritjeit és sejttestjét jóval sűrűbben borítják a szinapszisok, így a teljes sejtfelületre érkező bemeneteik száma majdnem kétszerese az OLM sejtek bemeneteinek (15 600, illetve 8400 db). A két sejt alap fiziológiai tulajdonságait is megmérték, és ezeket az anatómiai tulajdonságokkal és irodalmi adatokkal kombinálva az eddigi legrészletesebb és anatómiailag legpontosabb „passzív és aktív” gátlósejt-modelleket sikerült létrehozniuk. Ezekbe a későbbiekben további kísérleti adatok építhetők be, így kiválóan használhatók fiziológiai kísérletek eredményeinek értelmezéséhez, a hippokampusz tanulási és memóriafolyamatokban betöltött szerepének tanulmányozásához, valamint a működését szimuláló neuronhálózati modellek létrehozásához.