„A legfontosabb, hogy a téma lebilincseljen”

Mikor döntötte el, hogy pszichológiával szeretne foglalkozni?
12 éves korom óta festőművésznek készültem: Leonardo Da Vinci művészként és tudósként is óriási hatással volt rám. A megismerésnek az általa alkalmazott dupla lencséje, a vizuális megfigyelés és az analitikus kísérletező-boncoló megértés, amelynek révén a belső okokból megmagyarázhatóak a felszíni tulajdonságok, maradandó hatással voltak rám. Jobban akartam festeni, meg akartam érteni, hogy mit csinálok, így kezdett el érdekelni a látás, aztán ebből nőtt ki a vonzalom az idegtudományok és a neurális kódolás iránt. 18 évesen már pontosan tudtam, hogy az agyműködés érdekel, de három évig tartott, mire bekerültem az egyetemre. A felkészülés során egyre inkább az érdekelt, hogy a sejtek működéséből miként alakul ki az elme, például miként „programozza” az agy az emlékeket ahelyett, hogy az emléknyomok pusztán a valóság lenyomatai lennének. Ezt „Az emlékezet mint rekonstrukció” című tudományos diákköri dolgozatomban fogalmaztam meg, amely egy országos diákköri konferencián megragadta Pléh Csaba akadémikus, az ELTE Pszichológia Tanszék akkori tanszékvezetőjének a figyelmét, és ezután kezdtem el tanulmányaimat az ELTE pszichológia szakán. Ez sorsdöntő lépés volt számomra: valóra vált az álmom.

Doktori tanulmányait az MTA Pszichológia Intézetében folytatta, mégis idegtudományt kezdett el tanulni a Rutgers Egyetemen. Miért?
A pszichológiának mindig is az idegélettani aspektusa érdekelt. Már első egyetemi éveimtől kezdve dolgoztam az MTA Pszichológiai Intézetében Marton Magda professzor asszony vezetése alatt. Imádtam a csoportot és a kutatást: elektrofiziológiai méréseket végeztünk embereken és majmokon EEG és kiváltott-potenciál technikával. Nem volt kétséges, hogy ezt akartam folytatni. A doktori témám is erről szólt, három évet dolgoztam a projektemen, amikor Buzsáki György, későbbi mentorom megkeresett, nem csatlakoznék-e a Rutgers Egyetemen működő csoportjához. Bár nem volt könnyű döntés, Buzsáki professzor felajánlása óriási megtiszteltetés volt, olyan nagy lehetőségeket rejtett magában, amelyeket nem hagyhattam elmenni. Az idegélettani ismeretek elmélyítése, a legfejlettebb elektrofiziológiai módszerek elsajátítása és az emlékezet hálózatszintű mechanizmusainak tanulmányozása pontosan illeszkedett céljaimhoz.

Az 1990-es évek eleje óta számos amerikai és izraeli egyetemen dolgozott posztdoktori kutatóként. Milyen kutatásokat végzett?
A Rutgersen a hippokampusszal foglalkoztunk: ez a szerv kulcsfontosságú az emlékezetben. Engem azonban az agykéreg is érdekelt, hiszen ennek szerkezete és működése őrzi a magasabb rendű megismerési funkciók titkát: mindazt a potenciális tudást és készségeket, melyet az elme egyrészt kibontakoztat, másrészt a határait is kijelöli. Akkoriban a Hebrew University-n működött egy olyan szellemi központ, ahol az agykéreg és a magasabb idegműködés tanulmányozását a legmagasabb szinten űzték, és többek között a soksejtes elvezetés technikáját is elsők között fejlesztették ki éber, viselkedő állatokon. Így kerültem Moshe Abeles professzor laboratóriumába. Jeruzsálemben már nem patkányokon, hanem majmokon vizsgálódtunk, ez pedig új kísérleti módszerek elsajátítását igényelte. Az itt kialakított készségek birtokában kerültem a California Institute of Technology-ra, a világ másik vezető tudományos műhelyébe. Richard Andersen professzor vezetése mellett lényegében önállóan dolgoztam a majom elsődleges látókérgének az észlelésben játszott szerepét kutatva. Ezzel vissza is értem a látáshoz, amelynek titka elindított ezen a pályán.

Az akciós potenciállal számos publikációjában foglalkozott. Miért fontos számunkra a szekvenciák megértése?
A neurális kód megértése nem kevésbé fontos az agyműködés, az agyi zavarok megértése szempontjából, mint a genetikai kód az életfunkciók és a fejlődési rendellenességek esetében. Az akciós potenciál (AP, az idegsejtek kisülése) a neurális kód ábécéje, olyan, mint a 0 és 1 a számítógépek működésében: ez az idegsejtek között terjedő információ legkisebb egysége. Az információ azonban nem az egyedi AP-ben, hanem az AP-k kombinációjában van kódolva. És itt véget is ér a tudományunk, mert a mai napig nem teljesen világos, hogy e kombinációk miként képződnek és hogyan olvashatók. Az első lépés tehát, hogy az üzenetben ismétlődő mintázatokat keressünk, mert ami pontosan ismétlődik, az nem lehet véletlen, annak jelentése van: ezek a neurális szekvenciák. Az AP-k hosszú sorozataiban tehát ismétlődő szekvenciákat kezdtünk el keresni, olyanokat, amelyek nem egy sejt, hanem egy kisebb sejtegyüttes mintázataiban vannak elrejtve. Olyan ez, mint egy zenekari kakofóniából néhány hangszeren játszott melódiát kihallani. A szekvenciák létezése azonban nem lenne annyira érdekes, ha azok nem pont a hippokampuszban, a deklaratív emlékezet kulcsfontosságú agyi struktúrájában képződnének, és így összefüggésbe hozhatók az emléknyomokkal, amelyek az új információra vonatkozó rövidtávú emlékeket tároljak. Azok nyomonkövetése és időbeli transzformációja megvilágítja, hogy miként kódolódnak át az emlékszilánkok hosszú távú emlékezetbe, és jutnak el végső állomásukhoz az agykéregbe, ahol életre szólóan megőrződnek. Így fedeztük fel, hogy az új élményeket kódoló szekvenciák az alvás során sokszor újra lejátszódnak, néha fordított sorrendben. Alvás után a szekvencia annak megfelelően, ahogy újabb élmények épülnek be, kicsit változik, majd az új szekvencia integrálódik a korábbi szekvenciába. Olyasmi ez, mint amikor egy mágneses szalagról játszunk le egy jelsorozatot oda és vissza, gyorsítva és lassítva mindaddig, amíg olyan nem lesz, mint egy Bach-fúga, amely oda- és visszafelé is harmonizál a zene egyéb hangjaival.

Melyik eredményét tartja a legkiemelkedőbbnek?
A legérdekesebb eredményem a fáziskódolás elmélete, mely az idegi kódolás kérdésere ad egyfajta választ. Az elmélet szerint az idegtestek közötti információcsere két csatornán bonyolódik: az idegsejtek kisülései (AP-k) révén, és a sejtek között kommunikált membránpotenciál oszcilláció révén. Mindkettő terjed, de míg az előző csak az ún. szinapszisokon keresztül, addig az oszcillációk közvetlen membrán-membrán kapcsolatok révén. Sokáig úgy vélték, hogy ez a membrán oszcilláció csak zaj, és a sejtek kisülései véletlenszerű sorozatokat képeznek. Mindkét vélekedést megdönteni látszik a megfigyelés, hogy a kisülések összhangban vannak a membrán oszcillációkkal. Az összhang természetét világítja meg a fáziskódolás elmélete. Eszerint az agyban a sejtek tüzelési mintázatát – vagyis az akciós potenciálok idejét és helyét – egy a sejtek nagy tömegét felölelő ritmus, a „gamma oszcilláció” szabályozza. A kisülések mintázatában kódolt üzenetet kulcsa volna a gamma ritmus. A ritmus periódusai biztosítják a referenciát, amelyhez képest a kisülések információt kódolnak. Ahhoz, hogy ez az információ folyamatosan írható és olvasható legyen, a gamma ritmusnak terjednie kell. A gamma frekvenciájának rögzítése után az elmélet a gamma terjedésére és sebességére pontos becslést ad, megjósolja a gamma fázis késését az agykérgen belül, vagy az agy távoli részei között, továbbá az oszcillációk terjedéséből következő hálózati tulajdonságokra is következtetni enged. Ezen feltételezések egy részét időközben bizonyították, és izgalommal figyelem a publikációkat, melyek az elméletet megerősítik vagy cáfolják. Érthető módon, amikor ezek az oszcillációk természetellenesek, a viselkedés, a percepció, vagy a tudat is megváltozik. Ez történik epilepsziás rohamokban és a Parkinson-kórban szenvedők esetében is.

Mivel foglalkozik jelenleg?
Az állatkísérletek után úgy éreztem, ésszerű lenne feltérképezni, milyen minőségű és mennyiségű humán klinikai adatok állnak a kutatók rendelkezésére, mert azok elemzésével közvetlenül segíthetünk bizonyos betegségek kezelésében, továbbá az ilyen irányú kutatások beindítása révén újabb adatokhoz juthatunk. Több texasi klinikán dolgozom annak érdekében, hogy az epilepsziás betegeken diagnosztikai céllal keletkező óriási adattömeget jobban tudjuk hasznosítani. Az egyik projektemben például a betegek virtuális környezetben hajtanak végre tájékozódási feladatokat – mindezt elektródákkal az agyukban. A kísérletben a betegek számítógépes játékot játszanak, így még élvezik is a változatosságot. Ezek az eljárások azon túl, hogy segíthetnek minket abban, hogy az epilepsziás rohamok helyét pontosabban meg tudjuk határozni az agyban, anélkül járulnak hozzá a téri emlékezet megértéséhez, hogy azokat közvetve állatkísérletekből kellene általánosítani az emberre. Egy másik amerikai kísérletünkben orvos és mérnök kollégákkal együttműködve az agy nyílt felszínét műtét alatt lézernyalábbal tapogatjuk le optikailag, miközben elektródákat is elhelyezünk ugyanazon a területen. Ez a kísérlet, amely a vér áramlásának apró változásait vizsgálja mikroszkópikus szinten, segíthet a funkcionális mágneses rezonancia képalkotás (fMRI) és az agyi aktivitás közötti kapcsolat jobb megértésében. A Texasban alkalmazott módszereink között megtalálható a magnetoencephalografia (MEG), melyet egy austini gyermekkórház biztosít, és egy nem-invazív agykérgi stimulációt lehetővé tevő TMS, melyet a texasi egyetemen Robert Buchanannal együtt működtetett laborunkban alkalmazzuk. Az így nyert adatok elérhetővé váltak azoknak az ELTE-s diákok és kollégák számára is, akik több projektünkben aktívan részt vesznek. Az ilyen cserekapcsolatok ápolására szeretnék a jövőben több időt fordítani. Van azonban olyan amerikai hallgatóm is, aki egy új, ELTE-s online folyóirat előkészítésén dolgozik. A tudás áramlása tehát kétirányú.

Ön a University of Texas at Austin adjunktusa és az ELTE Kognitív Pszichológia Tanszékének tudományos főmunkatársa. Mennyire nehéz – ha az – a „kétlakiság”?
Nagyon élvezem a kétpólusú életet, a két kontinens kiegészíti egymást, mindkét világban otthon érzem magam. Budapest a szülővárosom, kulturálisan, családom és barátaim révén ezer szállal kötődöm ide, ezt mindennap érzem, megnyugtat. A jó dolgokat – például Budapest csodálatos építészetét vagy az emberek sokszínűségét – akkor vettem észre, amikor eltávolodtam itthonról. Az európai kultúra sokrétegűsége, a történelmi hagyományok, a humor, az önreflexió és önkritika, a burkolatlan őszinteség olyan közép–kelet-európai értékek, amelyeket magunkkal viszünk, bárhol is legyünk. Amerikában érdekesebb vagyok, mint sokan mások, mert képviselem ezeket a tulajdonságokat, Magyarországon viszont értékelik széleskörű nemzetközi tapasztalataimat és azt is, hogy van rálátásom, hogyan működhetnek a dolgok másképp. Az ELTE-nek is rengeteg javaslatom lenne. A kétlakiság azonban óriási áldozatokkal is jár: a családról való lemondás, hogy nem láthatom mindennap a gyerekeimet, nagyon nehéz.

Számos független hivatkozás érkezik publikációira, amelyek rangos lapokban jelennek meg.
Minden kutatónak meg kell találnia azt a módszert, mely segítségével elmélyülten tud dolgozni. Számomra a legfontosabb, hogy a téma lebilincseljen, onnan már magától megy minden. Természetesen csökkenteni kell az adminisztratív terheket is, amelyek megbéníthatják az alkotó munkát. A másik faktor a kommunikáció, hiszen a tudomány részben szociális tevékenység, magányosan nem művelhető. Az ötleteket meg kell vitatni másokkal, és ez új ötleteket szül: ezért fontos utazni és másokkal találkozni. Minden kutatónak meg kell teremtenie a forrásokat, hogy ezt megvalósíthassa. Én például a saját szabadságomat használom fel annak érdekében, hogy a világ legkülönbözőbb pontjain dolgozó kollégáimmal találkozhassam. Lényeges, hogy a kutató ne szűküljön be: ezért fontos az oktatás, ami által olyan területekkel is foglalkoznom kell, amelyeket egyébként nem érintenék. A diákokkal való együttgondolkodás az inspiráció kimeríthetetlen forrása. De hát nem pont ez az egyetem lényege?

Bár az agy működéséről rengeteget tudunk, mégis számtalan a „fehér folt”. Melyek a korszerű idegtudomány legfontosabb kérdésfeltevései, hogyan határozhatják meg a mindennapokat a jövő felfedezései?
A legnagyobb kihívást a népességet legnagyobb számban sújtó neurológiai betegségek – Alzheimer-kór, Parkinson-kór és epilepszia – hatékony kezelése jelenti. Az átlagéletkor emelkedésével és a népesség elöregedésével a betegségek társadalmi terhei egyre nőnek és az egészségügy kasszáját jelentősen terhelik. Stratégiai cél, hogy áttörést érjünk el ezen betegségek megértésében, jóllehet számos, immár hatékony módszer működési mechanizmusát sem értjük pontosan: így vagyunk a mély, agyi stimulációval vagy az epilepsziás betegek agyába ültetett reszponzív idegi ingerlőkkel. Az agyi jeleket hasznosító technológia is rohamosan fejlődik az ún. neuroprosztetikus eszközök elterjedésével: hallókészülékek, retinálisan beültetett mikro-fotódiódák és az agyi aktivitást olvasó elektródák, amelyek segítségével bénult vagy művégtagok mozgatása is lehetséges. Ezek a technológiák átalakítják majd mindennapi életünket, hiszen nemcsak az idegi működés zavarainak korrekcióját teszik lehetővé, hanem agyi kapacitásunk teljesebb kihasználását is. Ez a fejlődés egyszerre félelmetes és lenyűgöző, de megállíthatatlan.

Oktat, könyvet ír, kutat és rengeteget utazik – hogyan kapcsolódik ki?
Kikapcsolódásnak ott van a festés, a zene, a barátok és a sport, bár frusztráló, hogy nem tudok annyi időt ezekre fordítani, mint amennyit szeretnék. Minden nap kompromisszumokat kell kötnöm, de engem az is kikapcsol, ha az egész napos szakirodalom-olvasás után egy előadást kell összeraknom. Egy feszes ritmusú, megbeszélésekkel és tanítással tűzdelt nap után viszont szívesen menekülök egy kávéházba, mert az kiszakít az idő folyásából. Számomra a divergens koncentráció az ideális kreatív állapot, ha ilyen oximoronnal élhetek.