Népszabadság, 2001. április 21.

Hogyan működik a retina?

Magyar siker a látás titkának megfejtésében

A Trefort-kerti egyetemi épület egyik alagsori szobájában egy fiatalember napi 12 órában a látás lényegét igyekszik megérteni. Műszereit, ahogy az országban páratlan laboratóriumot a Berkeleyről hozta és építette fel a málló falak között, hogy egy évig itt folytassa nemzetközileg is a legjobbak között jegyzett vizsgálatait. Eredményeit a híres brit tudományos lap, a Nature címlapsztoriként tálalta. Ez pedig magyar kutató esetében, aki ráadásul még pályája elején jár, nem túl gyakori.

Roska Botond a látás merőben új megközelítésén dolgozik. A szem működése ugyanis csak tankönyvszinten tűnik egyszerűnek, ám a tudomány ma még meszsze van a néhány vak számára megváltást jelentő mesterséges szemet is eredményező teljes mechanizmus megértésétől. A fény útját és átalakulását agyi információkká ugyan részben ismerjük, ám a dolgok lényege a részletekben van s ezek a részletek hihetetlenül bonyolultak. A folyamat kulcsa a retina, a szem ideghártyájának réteges szerkezetében van s abban az állandóan változó, úgynevezett aktivitásmintázatban, amelyet a retina sejtjei az agynak küldenek. Ezt még igazából senkinek sem sikerült feltérképeznie, hiszen néhány retinabeli idegsejt kapcsolatrendszerét és fényre adott válaszát már le lehetett mérni, ám az ideghártyában több tízezer különféle sejt van, s minden sejthez képtelenség mikroelektródot vezetni.

Azt már korábban is tudták, hogy a fényt fotoreceptorok fogják fel, s ezek adják át az információt a mögöttük lévő, úgynevezett bipoláris sejteknek, ahonnan a ganglionsejtekhez kerül, s innen jut tovább a látóidegen át az agy látókérgéhez. A folyamat részleteit azonban homály fedte. Roska rájött, hogy a ganglionsejtek között tucatnyi alapforma létezik, s ezek a képi információ egy-egy részelemét dolgozzák fel jelentős mértékben leegyszerűsítve. Az egyik csoport mondjuk csak a kép éleit, a másik az oldalirányú elmozdulásokat képezi le egy roppant ügyes algoritmus alapján. Ebből a meglehetősen vázlatos információtömegből aztán agyunk állítja össze a valódi képet. A fiatal kutató így néhány sejtből is képes arra következtetni, amit sok ezer sejt érzékel. Mindehhez olyan speciális berendezést dolgozott ki, amely folyamatosan követi és egy képernyőn furcsa minták formájában meg is jeleníti a retina sejtjeinek összmunkáját.

Roska Botond korán kel, hogy a reggelt egy nyúl ideghártyájának kipreparálásával kezdje. A retina ugyanis hét órán át még a mikroszkóp alatt is úgy működik, mint a szemben s ezt az időt kell kihasználni a kísérletekre. A speciálisan kikészített ideghártyának különböző képeket, négyzeteket, köröket vetít, és az ehhez készített szoftver segítségével számítógépre viszi a kapott információkat. A furcsa, három dimenzióban is rekonstruálható mozgó ábrák megfelelnek annak a leegyszerűsített képnek, amit a nyúl agya kapna.

Ez persze még messze van a bionikus szem elkészítésétől, amely a retináját valamilyen okból elvesztett vak embereknek visszaadná a látását, de (hiszen az összes emlős retinája nagyon hasonló felépítésű) jelentős lépés ebben az irányban. A továbblépéshez azonban meg kell érteni a retina talán legbonyolultabb sejtjét, az amakrin sejteket, melyek mind a bipoláris, mind a ganglionsejteknek - megerősítésképpen - visszajelentik az információkat. Ezekből legalább harmincféle létezik s minden egyes ganglionsejt típussal legalább 3-4-féle ilyen sejt áll öszszeköttetésben. A cél: olyan genetikusan módosított egerek előállítása, amelyek szemében valahogy - például zöld színnel világítva - kirajzolódik a retina ezen sejtjeinek kapcsolatrendszere, amely így már könnyebben vizsgálható. Az eredményért óriási verseny folyik a világ 3-5, e téren vezető kutatócsoportja között.

A másik fő cél egy, a retina működését helyettesítő képalkotó csip készítése. A 31 éves kutató édesapja, Roska Tamás akadémikus Leon O. Chua professzorral 1992-ben már kifejlesztette azt a különleges csipet, amely alkalmas lehet erre a célra. (A Celluláris neurális hálózat - angol rövidítéssel CNN - névre keresztelt csipről - lapunk már több ízben is beszámolt). A munkához jelentős mértékben járul hozzá az MTA Számítástudományi és Automatizálási Kutatóintézet két munkatársának, Bálya Dávidnak és Rekeczky Csabának munkája. Ők Roska Botond biológiai eredményeit ültetik át a számítástechnika nyelvére. A csip működésének bizonyítása persze az lenne, ha sikerülne valahogy hozzáilleszteni a látóideghez. Erre azonban még várni kell.

Roska Botond hat évvel ezelőtt, 25 éves korában, még orvostanhallgatóként találkozott a Berkeley molekuláris biológia professzorával, Frank Werblinnel, aki a CNN csip miatt jött Magyarországra. A fiatalember egy matematikai probléma megoldásával keltette fel az amerikai tudós figyelmét. Azóta dolgoznak együtt - több fontos publikációt készítve - a kaliforniai Berkeley egyetemen, ahol Roska Botond a doktori fokozatát szerzi. Saját bevallása szerint a biológiai tudás mellett matematikai ismereteivel járult hozzá a közös munka sikeréhez. Az orvosi karon ugyanis hiányozni kezdett számára a megalapozott kvantitatív tudás, így két év után az akkori előírásokkal ellentétesen bejárt Matolcsi Tamás, az ELTE egyik absztrakt analízist oktató matematika- professzorának óráira.

Korábban egyébként a tudománytól távoli területen jeleskedett. Tizenkét évesen még a különleges tehetségek osztályán kezdett a Zeneakadémián s csellistaként ösztöndíjat kapott a moszkvai Csajkovszkij konzervatóriumra is, az ígéretes zenészi karrierrel azonban fél év alatt kellett felhagyni egy krónikus csonthártyagyulladás miatt.

Most ismét egy különleges ösztöndíjat nyert el, ezúttal a Harvard egyetemen. Erre a hírneves intézmény professzorai általában saját szakterületükről jelölnek egy-egy fiatal kutatót. Évente 400 embert jelölnek, s közülük nyolcan kapják meg azt a lehetőséget, hogy 3 évig, professzori jogokkal felruházva azt kutassanak, amit akarnak, olyan pénzügyi támogatásokra pályázhassanak, amelyekre csak a legnagyobbak, s azzal dolgozhassanak, akivel csak óhajtanak. Az egyetlen - természetesen szívesen vállalt - megkötés, hogy hétfőnként együtt kell ebédelni az egyetem vezető professzoraival, akiknek a fele legalább Nobel-díjas.

A kiválasztás is roppant érdekes - mondja Roska Botond, akinek a jelölésről szóló értesítés után még 4 ajánlólevelet is kellett szereznie. Ezek közül kettőt a Harvard, kettőt a Berkeley professzorai írtak számára. Az első szűrés után negyvenen maradtak az összes természet- és társadalomtudományi területről. Őket két napra elhívták egy "bemérő" beszélgetésre és az ugyancsak ezt a célt szolgáló vacsorára.

- A beszélgetéskor a terembe belépve azonnal lefényképeztek, majd az ott lévő húsz professzor elkezdett kérdezgetni. Megmutattam nekik az akkor a Nature-ben megjelenés alatt álló cikk egyik ábráját a retina által készített mintázat képével, amellyel kapcsolatban a folyamatot értő módon firtató legérdekesebb kérdéseket furcsamód egy jogásztól kaptam.

Roska Botond tehát a Pesten töltött egy év után feleségével és három gyerekével - akik a magyaron kívül már angolul és franciául is beszélnek - a Harvardra megy. A jövője tehát biztosítva van. Egyelőre azonban napi 12 órát dolgozik a SOTE orvosi biokémiai intézetének alagsorában.

Palugyai István

A cikk a Népszabadság weblapján