Emberi géntől gyorsabban tanulnak az egerek

Az ember különleges képessége a beszéd, de még nem tudjuk, milyen genetikai változások tették lehetővé a kialakulását. Valószínűleg igen fontos szerepet játszott a Foxp2 gén. Ha az emberi génváltozatot egérbe ültetik, akkor a „humanizált” egerek több és bonyolultabb vészkiáltást adnak le. Emellett az egyik, a tanulásban is szerepet játszó agyi régiójuk (striatum) aktivitása is megváltozik. Ahhoz, hogy kiderüljön, hogyan befolyásolja a Foxp2 a tanulást, kutatók megvizsgálták, milyen gyorsan tanulják meg a humanizált és a vad típusú egerek, hol találnak táplálékot egy labirintusban.

A tanulásnak, emlékezésnek két típusa van. A deklaratív tudatos erőfeszítést igényel, a procedurális a gyakorlás révén automatikusan működik. Például autóvezetésnél először megtanuljuk, hogyan kell kezelni a sebességváltót, forgatni a kormányt. Elegendő gyakorlás után a forgalomban már gondolkodás nélkül kanyarodunk. Hogy kiderüljön, a Foxp2 melyik tanulástípusra hat, az egerek a labirintustesztben tudatos körültekintést igénylő és a már begyakorlott tudást alkalmazó feladatot is kaptak. A humanizált egerek gyorsabban megszerezték a jutalmat, mint a vadak. Viszont ha csak az egyik típusú tudással lehetett jutalomhoz jutni, egyformán teljesítettek a csoportok. Ez arra utalt, hogy a kétféle tanulás valami módon befolyásolta egymást. A Foxp2 génnek az lehet a szerepe, hogy segítse a váltást a két tanulástípus között. Amikor a gyerekek beszélni tanulnak, akkor így térhetnek át a tudatos szóutánzásról az automatikus beszédre.

Igaz, az eredmények nem biztos, hogy a nyelvtanulásra is átválthatók, hiszen a kísérletben nem a beszédnél szokásos akusztikus ingerek érték az egereket. Ennek ellenére a kutatás mégis nagy előrelépés, mert genetikai, viselkedési, idegrendszeri és evolúciós ismereteket köt össze.

Schreiweis et al., 2014, PNAS

A szabadon élő egerek is szívesen sportolnak

A rágcsálók terráriumának alapfelszerelése a futókerék, amit az egerek, patkányok, hörcsögök naponta akár órákon át hajtanak, így egy-egy éjszaka akár 5 km-t is lefutnak. Vajon miért? Úgy tűnik, a válasz nagyon egyszerű: az egerek és társaik azért edzenek, amiért az emberek jelentős része: mert jólesik nekik.

Egy holland neurofiziológus 2009-ben egy etetőtállal, futókerékkel és mozgásérzékelő kamerával felszerelt, nyitott ketrecet helyezett el a kertje egyik nyugalmas pontján. A kisrágcsálók hamar felfedezték a táplálékforrást, evés után pedig a kerékbe is bemásztak, és futni kezdtek, átlagosan 1-2 percen át, pont annyi ideig, mint fogságban élő társaik. Három év alatt több, mint tízezerszer kapcsolt be a kamera: patkányok, cickányok, sőt még békák is bemásztak a kerékbe, de 10-ből egy felhasználó egér volt. Az állatok szemmel láthatóan élvezték a futást, ami nem vezetett sehová.

Az eddig is egyértelmű volt, hogy a fogságban tartott rágcsálók szeretnek futni: akár nagyon bonyolult zárakat is kinyitnak azért, hogy hozzáférjenek a kerékhez, és mozoghassanak kicsit. De az nem volt világos, hogy ez csak a fogságban tartásra, ingerszegény környezetre adott abnormális reakció, ami levezeti a feszültséget, enyhíti a stresszt vagy a természetes viselkedés része? A szabadon élő állatok vizsgálatával most már egyértelmű, hogy az utóbbi válasz a helytálló – pontosabban van a rágcsálópopulációnak olyan része, amelyik egyértelműen örömet talál a futásban. A kutatók hasonló érdeklődést tapasztaltak mezei állatoknál is, sőt, a kereket akkor is látogatták a vendégek, ha a kutatók nem töltötték fel mellette az etetőtálat. A kerék népszerűségéhez valószínűleg az is hozzájárul, hogy sokkal biztonságosabb sportolási lehetőséget biztosít, mint a rágcsálók számára sok veszélyt rejtő „terepfutás”.

Meijer et al., 2014. Proc Roy Soc B

A fájdalom csökkenti a nőstény egerek libidóját

„Ma ne, drágám, mert fáj a fejem” – akár egy egér szájából is elhangozhatna ez a mondat kanadai kutatók vizsgálatai szerint. Gyulladásból eredő fájdalom nagymértékben csökkenti az ivarzó nőstény egerek párzási kedvét – a hímekét viszont nem.

Az egereket egy olyan eszközben tesztelték, ahol a két nemet a hím számára áthatolhatatlan fal választotta el. A nőstény viszont átbújhatott a hímhez, ha akart. A fájdalmat a genitáliákba vagy más testrészekbe (hátsó lábba, farokba, pofába) adott gyulladáskeltő injekciókkal idézték elő a kutatók. Bárhová kapták az injekciót a nőstények, jelentősen csökkent a párzási hajlandóságuk. Fájdalomcsillapító vagy vágyfokozó szer hatására újra megnőtt a libidójuk. A hímek viszont fordított esetben a fájdalom ellenére is keresték az ivarzó nőstények közelségét.

Régóta ismert, és persze nem csak tudományos körökben, hogy a nők szexuális vágya sokkal erősebben helyzetfüggő, mint a férfiaké. De nehéz megítélni, hogy ennek biológiai vagy kulturális, neveltetésbeli gyökerei vannak. Az, hogy egereknél is az emberekéhez hasonló reakciót találtak, arra utal, hogy a nők nemi vágyának csökkenése fájdalom hatására ősi emlősörökség, és erre rakódnak rá a kulturális hatások.

Farmeret al., 2014, J Neuroscience

Jobban hall, aki nem lát?

A látás ideiglenes vagy végleges elvesztése növelheti a zenei fogékonyságot. Nem csak Ray Charles és Stevie Wonder példája utal erre, hanem az is, hogy sötétben tartott egerek hallása kiélesedik, és érzékenyebb lesz a frekvencia- és hangmagasság különbségeire is. Az érzékelésben tapasztalható változás az idegsejtek közötti kapcsolatok megerősödésével is együtt jár, ami azért érdekes, mert ez egyébként csak az egyedfejlődés korai szakaszában jellemző.

Kísérleteik során amerikai kutatók egy héten át tartottak egereket sötétben. Különböző frekvenciájú és intenzitású hangokat játszottak le nekik, és közben mérték a hallókéreg idegsejtjeinek aktivitását. A vizuális ingerektől megvont állatok az agyi aktivitásuk alapján sokkal jobban megkülönböztették a hangokat, mint a természetes fényviszonyok között tartott példányok. Későbbi vizsgálatok pedig azt is kimutatták, hogy az idegsejtek közötti kapcsolatok száma jelentősen megnőtt.

A látó- és hallórendszerek tehát nincsenek elszigetelve egymástól, ami főként akkor derül ki, ha az egyik érzékszerv működésképtelenné válik. Ha az emberi agy hallórendszere is az egerekéhez hasonlóan reagál a látás kiesésére (amire egyelőre nincs bizonyíték), akkor ez új perspektívát nyit siket felnőtteknek. Gyerekeknél sikeresen alkalmazzák a hallást javító cochleáris (belső fülbe ültetett) implantátumot, de a felnőttek hallórendszere már nem alkalmazkodik ehhez az eszközhöz. Az egerek eredményei viszont azt sugallják, hogy a szem néhány hetes letakarásával átalakíthatók a hallókéreg idegsejtjei közötti kapcsolatok.

Petrus et al. 2014 Neuron

A fertőzött egér nem fél a macskától

Egy parazita, ami körülbelül minden harmadik emberben is megtalálható, csökkenti a rágcsálók félelmét a ragadozóktól. Az egysejtű Toxoplasma gondii így hamarosan egy macska bélrendszerébe kerülhet, ahol életciklusának szexuális szakasza folyik.  A köztigazdák, köztük az ember szervezetébe a macskaszéklettel szennyezett porral vagy fertőzött nyers hússal jut be a kórokozó. Ott megindul aszexuális szaporodása, ami tünetmentes  vagy enyhe influenzaszerű tünetekkel jár - kivéve a legyengült immunrendszerű szervezeteknél és a magzatoknál. A Toxoplasma ugyanis átjut a méhlepényen, és a magzatban vízfejűséget, agyvelőgyulladást, vakságot okozhat. (Emiatt vizsgálják meg terhes nőknél, hogy átestek-e toxoplazmózison). A Toxoplasmát a skizofréniával is kapcsolatba hozzák, mert skizofrénekben az átlagosnál gyakoribb a fertőzés. Általánosan elterjedt vélekedés szerint az idegrendszeri tüneteket az agyban kialakuló Toxoplasma-ciszták (hólyagok) okozzák, de a PLoS One folyóirat friss tanulmánya alapján lehet, hogy más mechanizmus áll a háttérben. Azok az egerek ugyanis, amelyek átestek egy Toxoplasma-fertőzésen, de végül megszabadultak a parazitától és ciszta sem képződött az agyukban, még négy hónappal később is mutatták a fertőzöttség viselkedési tüneteit, tehát nem kerülték el az eléjük helyezett macskavizeletet. Ez arra utal, hogy a Toxoplasma nem cisztaképződéssel, hanem más, ma még nem ismert módon programozza át az agy működését.   

Ingram et al., 2013, PLOS One

Egerek a Big Brother házban

Az emberekre könnyű Big Brother valóságshow-t építeni, de az egerekre egyáltalán nem. A hozzánk hasonlóan nagyméretű élőlények egyedi azonosítása jól megy a kutatóknak, a kisebbeké viszont még gyerekcipőben jár. A közelmúltban azonban az izraeli Weizmann Intézet kutatói vizuális és rádiófrekvenciás azonosítási (RFID) technikák kombinálásával napokon, sőt akár egy hónapon át követhették egy egércsoport egyedeinek mozgását, interakcióit egy 4 négyzetméteres kifutóban. Az RFID chipet az egerek bőre alá ültették (ez a kutyák, macskák azonosításához elterjedten használt chiphez hasonlít, és mérhető egészségügyi károsodást hat hónap múltán sem okozott). Az eszközök másodpercenként harmincszor rögzítették az egerek mozgását, és fél centiméteres helymeghatározási pontosságot biztosítottak.

A temérdek adatból természetesen kiderült, mikor esznek, isznak és alszanak az állatok, összesen tucatnyi viselkedésformát azonosítani lehetett. Sőt, a mozgás és az interakciók mennyisége, típusa (követés, menekülés, párosodás) megrajzolta az egyedek személyiségét is. Egyesek folyamatosan keresték mások társaságát, mások ellenkezőleg, visszahúzódtak, elkerülték társaikat.

Mindez talán nem meglepő, bár módszertani szempontból valódi áttörés. Különböző egértörzsek viselkedésének összehasonlításával viszont az is kiderült, hogy a veleszületetten "szociális" egereknél egyetlen nap alatt kialakult a hierarchia rendszer, ami a következő napok során is stabil maradt. A genetikailag "autisztikus" (szociálisan érzéketlen és rugalmatlan viselkedésű) egerek közül nem vált ki vezető, ha mégis, akkor hamar megfosztották a tróntól.

Mire jó, ha folyamatosan követni tudjuk az egerek mozgását? A rágcsálók népszerű laborállatok, és idegrendszeri zavarok, rendellenességek (például skizofrénia, autizmus) modellállataként is gyakran használják őket. Ehhez viszont arra is szükség van, hogy megjelenhessenek természetes viselkedésformáik, tudnunk kell azt is, hogyan viszonyulnak társaikhoz, hogyan alakul ki a dominancia hierarchia, kié lesz a vezető és kié a követő szerep. A szokásos laborkörülmények viszont ezt egyáltalán nem teszik lehetővé: az állatokat nagyon szűk tárolókban, ketrecekben tartják, és rendszerint legfeljebb kettesével tesztelik őket, mert ha többen vannak, nehéz követni a mozgásukat. Ezzel a gyakorlattal szakított a mostani vizsgálat. Az automatikus, precíz adatrögzítés és a természetes élőhelyhez hasonló kísérleti elrendezés lehetővé teszi, hogy minden eddiginél mélyebben és alaposabban figyelhessük meg a laborállatok szociális viselkedését.

Weissbrod et al., 2013, Nature Communications

Ringató

Megható látvány, amikor egy ragadozó óriási szemfogai közé veszi a kicsinyét és óvatosan átszállítja egyik helyről a másikra. A kétmázsás zsákmányt is leterítő oroszlán egyetlen karcolást sem ejt 1-2 kilós kölykén. De macskáknál, kutyáknál, rágcsálóknál is gyakori, hogy az anyák költöztetéskor nyakon csípik utódjaikat, amik moccanás nélkül lógnak anyjuk szájában. Vajon miért nem visít és kapálózik ilyenkor a kölyök? Talán megdermed a félelemtől az éles fogak között? Ellenkezőleg: a Current Biologyban megjelent friss tanulmány szerint a kicsiket megnyugtatja, ha felemelik őket.

Történt, hogy egy kutatónak kisbabája születetett. A babák sokat sírnak. A szülők ilyenkor mindennel megpróbálkoznak, de a leghatásosabb módszer az, ha karra veszik a babát és fel-alá sétálnak vele. Miközben a kutató a saját gyermekét ringatta, eszébe jutott, milyen sokszor látta a laboratóriumban, ahogyan az egérmama felemeli és cipeli apróságait. A kölykök ilyenkor varázsütésre mozdulatlanná váltak, ugyanúgy, mint a karba vett babák. Elképzelhető, hogy a kisegérre és a kisbabára ugyanúgy hat a szoros tartás és a hintáztató, ringató mozgás?

A kicsiket nem lehet megkérdezni, de a szívritmusuk könnyen elárulja, hogyan érzik magukat.  A kutatók 12, fél évesnél fiatalabb csecsemő szívritmusát mérték meg három helyzetben: miközben a kiságyban feküdtek, ülő anyjuk a karjában tartotta őket, illetve sétált velük. A babáknak sétálgatás közben volt a legalacsonyabb a szívritmusuk, és ekkor sírtak, kapálóztak a legkevésbé, a kiságyban viszont sokat nyugtalankodtak. Ha az anyjuk felvette őket és sétálni kezdett, 2-3 másodperc alatt elhallgattak és megnyugodtak. „Ki emel, ki emel/ringat engemet?/Kinyitnám még a szemem,/de már nem lehet…” Pontosan ugyanígy viselkedtek a kisegerek is: amint anyjuk a szájába vette őket szívritmusuk leesett, abbahagyták a sírást (a kispatkányok számunkra nem hallható ultrahangon sírnak), és mozdulatlanná váltak. Ezt a hatást váltotta ki az is, ha nem a mama, hanem a kutatók emelték fel a kicsiket a nyakbőrüknél fogva.

Senki nem számított ekkora hasonlóságra. De mi lehet a jelenség élettani háttere? Az egerekkel olyasmit is meg lehet tenni, amit az emberekkel nem… Kiderült, hogy az anya sokkal hosszabb idő alatt viszi be a fészekbe azokat a kicsiket, amik képtelenek összegömbölyödni vagy folyamatosan kapálóznak a kutatók által beadott különböző szerek miatt. Bizonyos agyi területek eltávolításával az is kiderült, hogy az összegömbölyödés kiváltásáért a testtartás és egyensúly szabályozásában szerepet játszó kisagy kérge felelős.

Nagyon fontos, hogy veszély esetén az anya minél könnyebben menthesse kicsinyeit. Olyannyira fontos, hogy úgy látszik, már az evolúció kezdetén kialakult az emlősök újszülöttjeiben az a reflex, hogyha szorosan megragadják és hintáztatják őket, akkor összegömbölyödnek, elhallgatnak és mozdulatlanná válnak. De az idegrendszeri mechanizmusok vizsgálata abban is segíthet, hogy hamarabb észrevehessük majd a fejlődési rendellenességeket, például az autizmust, ami gyakran társul szokatlan testtartással.

Esposito et al., 2013, Current Biology