Agykéreg

A csoportban három kutató laboratórium működik:

Neuronális hálózatok laboratórium, Dr. Nyiri Gábor vezetésével
In vitro fiziológiai laboratórium, Dr. Gulyás Attila vezetésével
Elméleti idegtudományi laboratórium, Dr. Káli Szabolcs vezetésével

Részlet a 2015-ös intézeti ismertetőből.

Neuronális hálózatok laboratórium

Az emberi agy kifinomult kognitív működése a központi idegrendszer sejtjeinek bonyolult kapcsolatrendszerén alapszik. Az emlős agy működésének megértéséhez fel kell tárnunk az egyes agyterületek közötti összeköttetéseket. Csoportunk munkája arra irányul, hogy megértsük ezeknek a kapcsolatoknak a viselkedésben betöltött szerepét, megfejtsük mely ingerületátvivő anyagok és receptorok alakítják az egyes sejtek közötti kommunikációt, és hogy ezek a receptorok hogyan helyezkednek el és működnek az idegsejteken. Szelektív vírusos pályajelölő technikák és optogenetikai viselkedés vizsgálatok, valamint nagy felbontású fény- és elektronmikroszkópia alkalmazásával, elsősorban a kérgi, hippokampális és előagyi területeket célzó kapcsolatok szerepére koncentrálunk az agy egészséges és kóros állapotában egyaránt.

Támogatások:

• Nemzeti Agykutatási Program, Hungary
  2017-1.2.1-NKP-2017-00002
• Human Brain Project; EU
  (EU H2020 720270)
• Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovaciós Alap, Hungary
  OTKA K119521
• Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovaciós Alap, Hungary
  OTKA NN125643
• Új Nemzeti Kíválósági Program
  Emberi Erőforrások Minisztériuma, Hungary.

A csoport angol nyelvű honlapjának elérhetősége: http://koki.mta.hu/~nyiri/

Munkatársak:

In vitro fiziológiai laboratórium

Az idegsejt hálózatok dinamikáját a serkentő és gátló sejtek kölcsönhatása eredményezi. A dinamika megértéséhez a hálózat viselkedésének két aspektusát: a szabályozást és a kódolást kell vizsgálni. Ha megvizsgáljuk a sokféle gátlósejt viselkedését eltérő hálózati állapotok alatt megérthetjük a szabályozást. Ha a serkentő sejtek nagy csoportjait vizsgáljuk ugyanekkor akkor a kódolás szabályait érthetjük meg.

Vizsgálatainkhoz egy optimalizált in vitro agyszelet preparátumot használunk, mely farmakológiai beavatkozások hatására az élő agyban is megfigyelhető egészséges és patológiás állapotokhoz hasonló aktivitást mutat. Ez a kísérleti felállás lehetővé teszi, hogy gyorsan és pontosan szabályozzuk a hálózat állapotát, miközben párhuzamosan tudjuk mérni mind a hálózat aktivitását, mind azonosított idegsejtek be és kimenetét.

Kérdéseink:

• Hogyan gyűjtik és összegzik inputjaikat az eltérő gátlósejt csoportok eltérő hálózati állapotokban?
• Hogyan szabályozzák a különböző gátlósejtek a serkentő sejtek aktivitását a hálózat aktiváltságának és szinkronitásának függvényében?

Támogatások:

• Hungarian Brain Research Program, Hungary
  2017-1.2.1-NKP-2017-00002
• Human Brain Project; EU
  (EU H2020 720270)
• Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovaciós Alap, Hungary
  OTKA K115441

A csoport angol nyelvű honlapjának elérhetősége: http://koki.mta.hu/~gulyas/

Munkatársak:

Elméleti idegtudományi laboratórium

Az agy egy komplex, nemlineáris rendszer, melynek működését alapvetően különböző tér- és időbeli skálákon kell megértenünk. Habár az idegrendszer működéséről számos különböző kísérletes módszer felhasználásával hatalmas mennyiségű adatot sikerült összegyűjteni, ezeknek az eredményeknek a megértése és különösen a különböző skálákon lejátszódó folyamatok közötti összefüggések megértése nem lehetséges csupán intuitív megközelítések és kvalitatív elméletek segítségével. Az elméleti idegtudomány (computational neuroscience) módszerei lehetővé teszik számunkra az adatok tömör és kvantitatív leírását, a hipotézisek tiszta és pontos megfogalmazását, valamint azt, hogy mechanisztikus modellek felhasználásával kapcsolatot teremtsünk a különböző tér- és időskálákon leírt jelenségek és az eltérő szerveződési szintek között. A modellek felépítéséhez a kísérleti adatok szolgáltatják az alapvető megkötéseket, míg a modellek jóslatainak ellenőrzésére kísérleti módszerek felhasználásával nyílik lehetőség.

Munkacsoportunk számos különböző matematikai és szimulációs módszer segítségével vizsgálja a hippokampusz idegsejtjeinek és hálózatainak dinamikáját és funkcióit, gyakran a csoport más tagjai által végzett kísérletes munkát kiegészítve. Néhány fontosabb kutatási témánk a következő:

• szinaptikus integráció és nemlineáris folyamatok idegsejtek dendritjeiben
• a hippokampuszra jellemző populációs aktivitási mintázatok (éles hullámok, théta, gamma és ripple oszcillációk) keletkezése és funkciói
• térbeli és memória-reprezentációk tárolása és előhívása a hippokampuszban
• idegsejt-paraméterek meghatározása kísérleti adatok felhasználásával, és a paraméter-illesztés várható pontosságának becslése

Munkatársak: