Szemünk működésével kapcsolatban érdekes és meglepő neurobiológiai felfedezésről számol be a Nature március 29-ei számában az amerikai Frank Werblin és a magyar Roska Botond. A Kaliforniai Egyetem molekuláris és sejtbiológiai tanszékén a két kutató kísérletei feltárták, milyen képeket továbbít szemünk az agynak, amelyekből az újraalkotja a valóságot.
Látórendszerünkről ismert volt eddig is, hogy a fény felfogására és ingerületté
alakítására az ideghártya, tudományos nevén a retina szolgál, mely többféle
típusú kijáraton szállítja az észlelt "képet".
Werblin professzor 1969 óta a retinában található különböző sejtcsoportok
tulajdonságait vizsgálta, és működését mérte. Már száz éve is tudták, hogy
szemünk egyidejűleg többféle eredményt hoz létre a látottakból, csak a lényeg
nem volt világos: hogyan alakulnak ki a retinában, és pontosan milyenek az
agyunkhoz továbbított képek.
A kísérleti mérésekből a két kutató megértette, hogy a külvilág fényei, képei
határozzák meg, szemünk melyik idegcsoportja aktivizálódik. Az egyik meglepő
felfedezés, hogy az egyes idegsejtcsoportok valójában a retinánkra érkező kép
leegyszerűsítését végzik, és agyunk csak igen kevés - mintegy tucat - különböző
absztrakt lényegi vonást tartalmazó információt, tér-időbeli aktivitást kap.
Ez olyan, mintha egyszerre sok elmosódott filmet néznénk. Például az egyik
sejtcsoport továbbítja a kép széleit, másik a nagy összefüggő részeket, s
némelyik csak akkor küld jelzést, ha mozgást észlel, vagy ha eltűnik egy tárgy.
Roska Botond meghatározta a kijáratok számát. Tizenkét ilyen kimenetet talált!
Az ő ötlete volt az is, hogy nemcsak az egyes sejtcsoportok szerepét kell
vizsgálni külön-külön, hanem a retina különböző "rétegeinek" kapcsolatát
is. Kiderült: az agyunkhoz jutó információt a retina rétegeinek szoros
együttműködése hozza létre.
Ez az, amire korábban senki nem gondolt. Az egy évig idehaza kutató Roska Botond
elmondta: olyan molekuláris módszerek szerepelnek stratégiai tervében, melyek
révén követhető lenne, hogyan lehet a fény érzékeléséből kiindulva a képet
feldolgozni a rétegek közötti kapcsolatokból, melyik réteg melyik másikkal
kommunikál egy-egy adott kép esetén.
A vakoknak reménysugarat jelent a felfedezés. A mesterséges szem létrehozásához
számos nehézséget kell még leküzdeni, és ez még valóban a távoli jövő. A
szemmodell alapja azonban valószínűleg egy programozható számítógépes chip
lesz. - feladat igen esélyes jelöltje a celluláris neurális univerzális
számítógép (CNN chip), amelyet Botond édesapja, Roska Tamás akadémikus (MTA
SZTAKI) és Leon O. Chua professzor (Berkeley Egyetem) 1992-ben talált fel. Ezt a
chipet meg kell tanítani, mit és milyen formában juttasson el az agynak. A
retina képfeldolgozási algoritmusának lényegét Roska Botond kísérletei
feltárták, és így lehetséges a mesterséges szem kifejlesztése, amely a
külvilágot hasonlóképpen dolgozza fel, mint a retina. Ha a chip ugyanazt látja a
külvilágból, mint egy élő szem, akkor a chip által számított tucatnyi videofilm
megegyezik a retina tér-időbeli képsorozataival.
Most a feladat megoldásához a SZTAKI Analogikai Laboratóriumának munkatársai
szoros együttműködést alakíthatnak ki Budapesten Roska Botonddal. Az eddigi és
az új mérési eredmények az alapjai a CNN chip programozásának és
továbbfejlesztésének, amely majd a retina működését szinte tökéletesen fogja
utánozni.
Kötelező vacsora Nobel-díjasokkal
Roska Botond neurobiológus, a budapesti orvostudományi egyetem elvégzése után doktori tanulmányokat folytatott a kaliforniai Berkeley Egyetemen. Az orvosi szakokon kívül itthon matematika és fizika órákat is látogatott. Másodéves korától fogva izgatta a szem működése. Az már véletlenen múlott, hogy Werblin professzor kutatásaival megismerkedett, majd vele dolgozott együtt. A Nature-cikk közös munkájuk eredménye. Roska Botond most hazaszállíthatta teljes laboratóriumát egy évre, és folytatja a retina működésének méréseit. Új eredményeit azonnal felhasználhatják. A 32 éves kutatóorvos elnyerte a Harvard Egyetem hároméves ösztöndíját, amelyet kiemelkedő fiatal kutatók kaphatnak meg. Ezért egy év múlva visszatér az USA-ba. Ezt az ösztöndíjat 400-an pályázzák meg, s összesen nyolcuknak ítélik oda (minden alapvető tudományágból egy-egy jelöltnek). Kötelezik az ösztöndíjasokat egyebek közt arra is, hogy minden hétfőn együtt vacsorázzanak a Harvard Nobel-díjasaival!
Strehó Mária