Pályázati siker: Mit tehetünk a gondolatok remegésének megállítására?
Az orvostudomány és a modern társadalom intézményeinek hála, az elmúlt 150 évben kétszeresére nőtt várható élettartamunk. A védőoltások, csatornázás és egyéb közegészségügyi intézkedések, valamint az antibiotikumok eredményeként drasztikusan csökkent a csecsemő és gyerekhalál, a fertőző betegségek és a balesetekből eredő halálesetek száma. A fejlett társadalmakban a várható átlagéletkor 80 év fölött mozog. Elöregedő társadalmunkban manapság szív és érrendszeri betegségekben, daganatos betegségekben és az idegrendszer működésének leépülését okozó neurodegeneratív betegségekben halnak meg a legtöbben. A hozzátartozók és a társadalom számára a demenciák, az agyműködés fokozatos lassú leépülése jelenti a legnagyobb lelki és gazdasági terhet, ugyanis a lassú szellemi leépülés miatt a betegek hosszú évekig, akár több mint egy évtizedig mindennapos gondozást igényelnek.
Az orvostudomány számára tehát az egyik égető kérdés hogyan lehet az agy leépülésével járó Alzheimer és Parkinson kórós betegeket gyógyítani?
Intéztünk munkatársa, Hangya Balázs a napokban nyerte el az „ERC Proof of Concept” támogatását arra, hogy Parkinson kórban szenvedő betegek állapotának mérésére alkalmas, érzékeny, hordozható, könnyen használható mérőrendszert hozzon létre.
Először is mi az ERC? A rövidítés annyit tesz, mint European Research Council, azaz Európi Kutatási Tanács, és az EU-ban folyó tudományos kutatások egyik legnagyobb támogatója. Komoly sikernek számít egy ERC pályázatot elnyerni, mivel nagyon sokan pályáznak a támogatásra és csak a legjobbak (a pályázók 8-15%a) nyeri el a támogatást. A „Proof of Concept” támogatás aránya magasabb, 25%, de ezt csak azok nyerhetik meg akik már egy sikeres ERC pályázatban lerakták ennek alapjait. Egy sikeres pályázathoz kiválóan felépített kutatási terv és előzetes eredmények kellenek. A „Proof of Concept” támogatást pedig arra adják, hogy elősegítsék egy tudományos ötletnek egy a társadalom számára fontos gyakorlati termékké válását. De esetünkben mi is ez a termék? Balázsék a Parkinson kóros betegek állapotának mérésére alkalmas mérőrendszert fejlesztenek.
A Parkinson kórról a legtöbb ember csak annyit tud, hogy az idős emberek keze remeg. Sajnos a Parkinson kór, nem csak mozgásukat, hanem gondolkodásukat is érinti. Ennek oka, hogy ugyanazokat az agyi rendszereket (striátum, talamusz) használjuk gondolataink csiszolására és mérlegelésére, amit mozdulataink tervezésére.
Ez nekem akkor esett la amikor legkisebb gyermekünket hordtuk megszületése után gyógytornászhoz, mert spasztikusnak (merev) született. A spasztikusság abban nyilvánul meg, hogy nagyon feszesek az izmok. Következménye pedig az (ha nem kezelik) hogy mivel az izmok nem képesek ellazulni, az agy nem képes a megfelelő mozgásokat begyakorolni. Egy fejlődő idegrendszernek pedig nagyon fontos, hogy a megfelelő fejlődési mintázatban tanulja meg a mozgásokat, hogy a későbbi mozgástervezéshez szükséges elemek egymásra épülhessenek. Az embergyereknek először meg kell tanulnia kúszni, ami azt jelenti, hogy a bal és jobb oldalát felváltva tudja használni, ezután következik a mászás, amikor elemeli testét a talajtól és csak ezután szabad engedni a gyereket felállni, mert ha nincsenek meg az alapok később különböző mozgásproblémái lesznek. (Az éles szemű evolucionistáknak feltűnhetett, hogy a kúszás, mászás, járás sorozat remekül leköveti evolúciós utunkat a kétéltűektől a hüllőkön keresztül kétlábra álló emberőseinkig 😊). A kezelések során sokat beszélgettem a gyógytornásszal a mozgás és az agy kapcsolatáról. Egyik alkalommal mondta, hogy azokban a gyerekek, akikben nem épülnek fel megfelelő sorrendben a mozgáselemek, és nem épülnek le egymás után az ősi reflexek, amik így a mozgásfejlődés továbblépését megakadályozzák, később sokszor gondolkodási problémákkal is küzdenek. Például a spasztikusoknál gyakori a diszlexia (olvasási és szórend problémák).
Ez egy aha pillanat volt. Teljesen érthető, hiszen az agyunkban nincsen különbség a között, hogy mozdulatsorozatot vagy egy feladatmegoldást tervezünk, csak annyi a különbség mely rendszereken keresztül vitelezzük majd ki.
Egy mozdulat megtervezése az agyban egy nagyon bonyolult folyamat. Az járulékos mozgató kéregben kialakul egy mozgatási szándék. Az agykéregből az információ levetül a kéreg alatt található striátumba, majd onnan a talamuszba és vissza az agykéregbe. Közben a rendszer lemodellezi (elgyakorolja), hogy eddigi tapasztalatunk és testünk jelenlegi helyzete alapján melyik lehetséges mozgás megoldás mennyire jó, mely változatok elfogadhatatlanok. A striátumban gátló sejtek találhatók és a mozgástervezésben úgy vesz részt, hogy legátolja az adott helyzetben nem lehetséges vagy nem megfelelő mozgásterveket. Az információ többször ide-oda pattog a striátum-talamusz-agykéreg körben (közben a kisagyat is megjárja) és a végén eljut az elsődleges mozgató kéregbe, ahol mozgásparancsokká válik. Nem véletelen hogy egy új mozgás tanulásánál oda kell figyelnünk és a dolog lassan megy. Amikor már valami begyakorolt rutin mozgást végzünk, például biciklizünk, akkor az agykéregre már nincs is szükség, a kéreg alatti területek megoldják „gerincvelőből”, gyorsan, tudatos odafigyelés nélkül.
A Parkinson kór esetében a subtantia nigra nevű agyterüleről a striátum területére érkező, annak működését szabályozó dopamin tartalmú idegrostok pusztulnak el, ezáltal a striátum nem tudja hatékonyan gátolni a különböző, nem nyerő, mozgásterveket. A beteg keze azért remeg, mert agyuk nem tudja eldönteni, melyik mozgást is végezze el, ezért egyszerre végzi az összeset. De ha túl erősek a parancsok az egyszerre kiváltott mozgások a beteget le is merevíthetik, hiszem minden izma feszes lesz.
Amikor egy feladatot akarunk végiggondolni, vagy egy fontos kérdésről dönteni, akkor is hasonló agykéreg-strátum-talamusz információ ping-pong zajlik. Csak itt nem a mozgató kéreg, talamusz és striátum, hanem a prefrontális kéreg (homloklebeny) és a hozzátartozó hasonló területek kölcsönhatása faragja ki, hogy a sok lehetséges megoldás közül melyik a legjobb (mi-minek mond ellent, mit-mi támogat). Ha ez megvan, akkor már átadják a feladatot a mozgástervezés fentebb leírt hurkainak, hogy a döntéshez tartozó mozgást (ha van) kivitelezzék. Ez megmagyarázza miért döntésképtelenek vagy döntenek nehezen a Parkinsonos betegek, miért nem képesek egy idő után egyszerű önfenntartó feladatokat sem megoldani.
A Parkinson kór kezelésében eddig csak a motoros (mozgási) tünetek vizsgálatára és kezelésére figyeltek, pedig nagyon fontos lenne egy olyan mérőrendszert kidolgozni, amivel a gondolkodás károsodása mérhető. A mérés a gyógyításban az első lépés. Azáltal, hogy mérhetjük a Parkinson kór tüneteinek erősségét, egyrészt látjuk ki az, aki ebben szenved, másrészt csak akkor tudunk terápiákat kidolgozni, ha látjuk azt, hogy a különböző kezeléseknek van-e és ha van milyen hatása van? Azt tekinthetjük hatékony beavatkozásnak, amelyik javulást váltott ki. Jelenleg a gyógyszeres és ingerléses terápiáknak csak motoros hatását lehet gyorsan és pontosan mérni, a gondolkodásra kifejtett hatásokat csak kérdőívvel vizsgálják. Sajnos az utóbbinak igen rossz az időbeli felbontása.
Balázsék támogatott ötlete az volt, hogy használjuk fel az agyból származó gyors elektromos jeleket (EEG, egysejt aktivitás) annak mérésére hogyan változik meg a Parkinson-os beteg agyműködése az egészségeséhez képest, vagy különböző kezelések hatására. Egy egyszerű mérésvezérlő és adatgyűjtő elektronikát, valamint az adatok elemzésére alkalmas mesterséges intelligencát használó programot fejlesztettek Innen elindulva azt is felépítették, hogy rendszerük a gyakorlati életben működőképes legyen. A rendszer megtervezése és tesztelése kutatói munka, kutatók és orvosok együttműködését igényelte. Ezt követnie kell egy együttműködésnek mérnökökkel és üzleti szakemberekkel, hogy nagy mennyiségben gyártható, a piacon megfelelően látható, egyszerű és a kórházakban rutinszerűen használható termék szülessen. Egy pályázat megírásakor ezekre az elemekre is figyelmet kell fordítani. Bizonyítani kell előzetes eredményekkel és az együttműködők szándéknyilatkozatával, hogy a dolog működőképe és a támogatás jó kezekbe kerül. Balázséknak ez mind sikerült. Az elnyert támogatás a fejlesztési lánc több elemét fogja támogatni. Egyrészt lehetővé teszi, hogy betegek mérésével a rendszer finomítható legyen, másrészt például a rendszer európai szabadalmi oltalom bejegyzésését is támogatja.
Szerző: Gulyás Attila