5. Fejezet: Idegsejtek és viselkedés

A helyváltoztatás és navigáció mechanizmusai

Az idegélettani mechanizmusok előző példái illusztrálják az általános érvényű megállapítást, hogy az érzékelési rendszereket nem úgy tervezték, hogy semleges és teljes reprezentációját nyújtsák a valódi világnak. Ez nem azt jelenti, hogy a különböző állatok teljesen eltérő érzékekkel rendelkeznek a környezetről, és azt sem, hogy az érzékelés speciális tulajdonságai egy olyan világot teremtenek, amelynek kevés köze van a valódi külvilághoz. Kétségkívül sok faj különböző érzékelési rendszert használ, hogy pontosan felderítse a környezetének ugyanazon elemeit. De tanulságos, hogy az érzékelés irányultsága azokhoz a speciális problémákhoz kapcsolódik, amelyekkel az adott faj tagjainak a túlélést és a reprodukciót meg kell oldania.

A korábbiakban erőteljesen összpontosítottunk az érzékelési rendszerekre, bemutatva, hogy ezek létfontosságú ingerek felderítésére specializálódtak. Az is igaz, hogy a motoros rendszer speciális tulajdonságú idegsejtekből áll, amelyek képessé teszik az állatot, hogy adaptívan válaszoljon a környezetére. Egy vízi pióca talán egy kicsit primitív és egyáltalán nem megnyerő lény, de mégis megfelelő úszási képességgel rendelkezik, testének hullámoztatásával és előre mozgatásával különböző érzéki ingerekre válaszolva.

Számos kutató feltette a kérdést, vajon hogyan tartja fenn a pióca a hullámzó mozgást, amely lehetővé teszi a előrehaladását. Az orvosi pióca egyszerű idegrendszerébe elektródák ültetésével a neurobiológusok felfedezték, hogy ez az állat sok más állathoz hasonlóan egy központi mintázat előállítóval (cenatral pattern generator) rendelkezik /127, 313/. Az orvosi piócát a 19. századi orvosok gyakran használták betegeikből a vér eltávolítására.

Az orvosi pióca mindegyik szelvényében van egy sorozat azonosítható sejt a központi idegdúcban, amely speciális aktivitási mintát állít elő és tart fenn, ha az indító ingerekre elkezdett tüzelni. Még ha a központi idegdúc lánchoz kapcsolódó bejövő és kimenő idegsejtet elvágjuk, így megszüntetve e központi sejtek aktivitásából származó visszakapcsolás lehetőségét, a kisülő sejtek mintázata akkor is állandó marad. Ha valaki elektromosan ingerli a központi idegrendszer egyes interneuronjait, ezek a sejtek bekapcsolják a központi mintázat generátort, s ennek következtében egy hosszantartó és pontosan szervezett jelsorozat indul az érintett sejtekből.

Természetes körülmények között a pióca érzékelési jeleket kap, amely aktiválja az idegdúcának speciális sejtjeit. Ezek az indító interneuronok jeleket küldenek ki, amelyek minden egyes szelvényben elérik az úszást elindító sejteket. Ezek a sejtek ingerületbe hozzák a központi mintázatot előállító neuronokat, amelyek viszont elkezdik elindítani a ritmusosan megszervezett jelek sorozatát, amelyek a pióca hátának és hasának izmait beidegző motoros sejtekhez jutnak /19. ábra/. A motoros működés végeredményének pontos időzítése van; elsőnek a pióca hátán lévő izmok húzódnak össze, mialatt a hasizmok összehúzódása gátolt. Ez a szelvényeket egy irányban meghajlítja. Ez után a hasi izmok ingerlődnek, mialatt a háti motoros sejtek működése gátolt, így nem zavarja a hasi izmok működését, amely az ellenkező irányba hajlítja meg a szelvényt. Egy nagyon rövid periódus után a háti sejt ismét aktiválódik és a szekvencia megismétlődik. Mivel az összes szelvény kisülési mintázata koordinált, a pióca teljes teste hullámszerűen mozog, a fejétől a farkáig. Az ellapított test mintázott hullámzásának következtében a pióca úszik. A 6. Fejezetben a egy kicsit részletesebben megnézzük a viselkedési szerveződést, de itt a fő tanulság, hogy a pióca mozgását szabályozó bizonyos sejtek elválaszthatatlan időzítő képességgel rendelkeznek és magukban előre programozták a kisülési instrukciókat. A piócában és a központi mintázat generátorral rendelkező más állatokban a ritmikus idegi kisülés szabályozza a izom összehúzódásának ritmikus mintázatát, amely a koordinált mozgást lehetővé teszi /127/. Mint ahogy az érzékelő sejtek nem csupán továbbítják a környezeti eseményeket, így a központi idegsejtek mozgásszabályozásának is megvannak a sajátos tulajdonságai, amelyek meghatározott módon irányítják a viselkedés kimenetelét.