Tanulási folyamatok és belső világunk

Tájékoztató Freund Tamás neurobiológus cikkéhez

A Zircen született 48 éves akadémikus nevét itthon és a nagyvilág­ban sokan ismerik. Sajnos még mindig épp azok nem hallgatják meg jövőnket formáló szavait, akiknek kezében van népünk sorsa, különö­sen fiataljaink jövője.

Kutatási területe az agykéreg idegsejtjeinek élettana. Aki bele­mélyed ebbe a rövid írásába, azonnal észreveheti, hogy tudását nem öncélú passziónak tartja, hanem azonnal levonja a következtetéseket, és a laikus közönség számára is érthető módon kamatoztatni szeretné kutatásainak megdöbbentő titkait. Megint igazolva látjuk, hogy a Teremtő Isten a hozzánk küldött zseniken keresztül hogyan akar segíteni rajtunk, és azt is, hogy a legnagyobb tudósok lényegében ugyanazt mondják. Jelen esetben figyeljünk Kodály Zoltán és Freund Tamás szavainak egymásra épülő, egymást kiegészítő harmóniájára. Hogy lehetséges, hogy épp azok merik kiiktatni az oktatásból az éne­ket, a zenét, a rajzot, a tornát, a cserkészetet, a természetjáró szak­körök működését, akiknek miniszteri szinten épp ezekre a tudósokra kellene hallgatniuk. Mi lehet ennek az ördögi felelőtlenségnek a magyarázata? – Választ keresve, kattintsunk Prohászka megdöbbentő megállapítására, amit a liberalizmus rombolásáról írt már száz évvel ezelőtt.

Barlay Ö. Szabolcs     
( gyémántmisés áldozópap )

Tanulási  folyamatok  és  belső  világunk

Mindannyian minél teljesebb életet szeretnénk élni. Ennek egyik kulcsa az, hogy minél több antennával érzékeljük a minket körülvevő világot, annak minden rezdülését, ugyanakkor belső világunk, érzelmeink, motivációnk révén ezeket az információkat megfelelő kontextusban és mélységben raktározzuk el az agyunkba. Az agykutatás eredményei ma már képesek az idegsejthálózatok szintjén magyarázatot adni a memórianyomok keletkezésének iz­galmas jelenségeire, a hatékony és kreatív előhívás számos részletére.

Az 1990-es évtized az agykutatás évtizedének lett kikiáltva, és akkor szállóigévé vált, hogy az agy megismerése korunk legnagyobb kihívása. Ez különösképpen igaz az agykéregre, amely legmagasabb rendű idegmű­ködéseink központja. Itt, ebben a 2-3 mm vastag kis köpenyszerű képződ­ményben összpontosulnak olyan lényeges funkciók, mint a tudatos érzé­kelés, a cselekvések tervezése, indítása, a tanulási és memóriafolya­matok többsége, de a kreatív alkotó tevékenység kontrollja is. Ezt az agykérget több mint százmilliárd idegsejt építi fel. Az idegsejtek abban különböznek összes többi testi sejtünktől, hogy igen gazdag nyúlvány­rendszerük van, és ezen keresztül kommunikálnak egymással. Az úgyne­vezett dendritek a fogadónyúlványok, amelyeken mint antennákon ke­resztül az idegsejt kb. 20-30 ezer másik idegsejttől képes impulzusokat fogadni. Van egy másik, jóval gazdagabban elágazó, hosszabb nyúlvány­rendszerük is (axon), ez továbbítja az impulzusokat más idegsejtekhez. Tehát minden egyes agykérgi idegsejt fogadónyúlványaira impulzus érkezik 20-30 ezer másik sejttől, míg a leadó nyúlványán keresztül 40-60 ezer másik idegsejthez képes az elektromos impulzusokat továbbítani. El lehet képzelni, hogy milyen hihetetlenül komplex az a hálózat, amit százmilliárd ilyen idegsejt alkot, melyek mindegyike hihetetlenül nagy konvergenciával és divergenciával kommunikál egymással. Ezeknek a kapcsolatoknak az erőssége ráadásul nem is állandó, ami még komplexebbé teszi a rendszert, és tulajdonképpen ez jelenti a memória­raktározás sejtszintű alapját. Ezeknek a kapcsolatoknak (szinapszisok) hatékonysága képes használattól függő módon megerősödni vagy gyengülni, s ezeknek a folyamatoknak ma már a molekuláris mec­hanizmusát is ismerjük.

Ahhoz, hogy két idegsejt között tartósan megerősödjön a kapcsolat, arra van szükség, hogy az impulzust továbbító és fogadó idegsejt pontosan egyszerre, 2-3 millisecundumon belül süljön ki. Ha ez a fokú szinkronitás nem jön létre, akkor köztük a szinapszis nem megerősödni, hanem gyengülni fog. Néhány millisecundumon múlik, hogy tartósan erősödnek-e a szinapszisok, vagy gyengülnek, azaz hogy tanulni fogunk-e vagy felejteni. Természetesen egy memórianyom rögzülését nem úgy kell elképzelni, hogy egy darab ilyen szinapszis megerősödik, hanem több százezer, vagy akár egymillió idegsejt is ezen a mechanizmuson keresztül képes egymással megerősíteni a kapcsolatát, és ez a sejtegyüttes ezután előszeretettel együtt fog kisülni. Ez már jelent egyfajta memórianyomot. A kulcsmomentum itt az együttes, szinkron kisülés.

Izgalmas kérdés, hogyan képes az idegrendszer biztosítani ezt a néhány millisecundumos pontosságot a szinkronizációban. Ehhez kellenek a gátló idegsejtek. Egy példán szeretném illusztrálni, hogyan lehet gátlással szinkronizálni. Képzeljük el, hogy itt mindenki egy medencében úszkál – én egy polip vagyok, amelyiknek az a feladata, hogy összehangoljam valamennyiüknek a lélegzetvételét. Semmi más dolgom nincs, mint rengeteg karommal mindenkit egyszerre a víz alá húzok, majd jó egy perc múlva mindenkit egyszerre felengedek. Nyilván az első lélegzetvétel mindenkinél egyszerre fog történni. Ugyanígy csinálják ezt a gátló idegsejtek is. A serkentő idegsejtek összevissza kisülögetnek egészen addig, míg az őket beidegző gátlósejttől nem kapnak egy impulzust, ami egy pillanatra elhallgattatja őket. Ez a hallgatás azonban összehangolja őket, és a gátlásból kijőve már tökéletesen egyszerre fognak „megszólalni”. Ha pedig nem csak az első, hanem az összes lélegzetvételt össze akarjuk hangolni, akkor a víz alá húzást ritmikusan ismételgetni kell. A gátlósejtek is ezt csinálják, periodikusan eltávolítják a sejtek membránfeszültségét a kisülési küszöbtől (azaz gátolják a „megszólalásukat”), majd elengedik őket, majd gátolják, és újra elengedik. Így már minden kisülés szinkronizálható, és ez nem más, mint az agyi hullámtevékenység.

Azonban nem oldottuk még meg a problémát, hiszen egy ilyen gátlósejt csak körülbelül ezer serkentősejtet tud szinkronizálni. De egy legprimitívebb kis memórianyomhoz is több százezer idegsejt műkö­dését kell szinkronizálni! Ez az előző példánkkal úgy érzékeltethető, hogy nem egy, hanem több medence létezik. Mindegyikben van egy polip, amelyik a maga ezer „emberének” lélegzetvételét képes szinkronizálni. Kell hogy legyen azonban egy „szuperpolip”, amelyik valamennyi medence fölött állva mindegyik medencébe kinyújtja a karját. Ott azonban nem az egyes emberekkel foglalkozik, hanem az ott lévő polipokkal. Amíg azokat gátolja, azok nem tudják gátolni az emberek légzését. Ha elengedi őket, akkor ezek az embereket fogják a víz alá húzni. Megvalósul tehát a medencék közötti szinkronitás is.

Van-e ilyen „szuperpolip”-ként működő sejt az agyban? Sikerült bizonyítani, hogy igenis van, méghozzá ezek a szeptum nevű agyterületen lévő pacemaker – ritmusgeneráló – sejtek. Ezekről nekünk sikerült először bizonyítani, hogy szelektíven beidegzik az agykéreg gátlósejtjeit. Tehát nem a serkentősejtek hálózataival foglalkoznak, hanem csak az ott lévő gátlósejtekkel, azoknak a működését összehangolják, és innentől fogva a teljes idegsejtállomány szinkron módon fog kisülni. Mivel pacemaker sejtekről van szó, ezek ritmikusan gátolják az agykérgi gátlósejteket, azaz ritmikusan gátlástalanítják az összes serkentő sejtet. Így generálódnak az agyhullámok, ami nem más, mint az összes agykérgi sejt serkenthetőségének a hullámoztatása. Így egyszerre érkeznek min­den egyes hullámnál a legserkenthetőbb fázisba, s pontosan egyszerre fognak kisülni.

Ilyen egyszerűen keletkeznek az agyhullámok, nincsen ebben semmi misztikus. Az agyhullámok nem olyanok, mint a rádióhullámok vagy a sugárzás stb., amelyek az éterben terjednek – mint ahogy azt több telefonáló megkérdezte már tőlem egy-egy tévé- vagy rádióinterjú után: – „ha vannak agyhullámok, akkor már tudom, hogyan manipulálják a gondolataimat” – szólt a gyanakvó kérdés. Itt egyszerűen arról van szó, hogy a sejtek szinkron módon hullámoztatják a serkenthetőségüket a gátlósejtek segítségével, illetve a gátlósejtekre érkező ugyancsak gátló impulzusok révén, amelyek a ritmusgeneráló sejtektől jönnek. Tehát a ritmusgeneráló sejtek képesek ily módon az agyi hullámtevékenységet biztosítani, ezáltal meghatározni a tanulási és memóriafolyamatok hatékonyságát.

Akkor vált ez a felfedezés igazán izgalmassá, amikor rájöttünk, hogy nemcsak a szeptumban lakoznak ezek a szuperpolipként működő ritmusgeneráló sejtek, hanem számos más ősi kéreg alatti agyterületen is, és ezek valamennyien a gátlósejtek működését szabályozva képesek globálisan meghatározni az alapvető agykérgi működéseket, mint például a szelektív figyelem, a hullámtevékenység frekvenciája, amplitúdója, vagy az alvás, ébrenlét fázisai. Egy közös tulajdonságuk van ezeknek a kéreg alatti területeknek: az, hogy érzelmi és motivációs impulzusokat szállítanak, és testünk általános fiziológiás állapotáról hoznak informá­ciókat. Nevezhetjük ezek összességét belső világunknak is, melyhez azonban szervesen hozzátartozik az emberiség több ezer éves kulturális öröksége, ami természetesen nem a kis, kéreg alatti struktúrákban tárolódik, nem is öröklődik, hanem tanult, és agykérgi szinten tárolt információ. De érdekes módon ugyanezeken a pályákon keresztül fejti ki a hatását, a „szuperpolip” mechanizmus révén képes biztosítani a megfelelő szinkronitást, az idegsejtek precíz együttműködését az agyi hullámtevékenység generálása útján, ami elengedhetetlen feltétele a memórianyomok bevésésének. Így biztosítja az agy ugyanakkor a szelektív figyelmet is, azaz hogy ha éppen az akusztikus információkra koncentrálok, akkor a hallókérgemben lesz megfelelő amplitúdójú ez az agyi hullámtevékenység vagy oszcilláció, hogyha vizuális információra figyelek, akkor pedig éppen a látókérgemben, és így tovább. De ugyanígy az alvás és ébrenlét folyamataiban is ezek a pályák a meghatározóak.

Levonhatjuk a következtetést, hogy a hatékony tanulás kulcsa a belső világ impulzusainak társítása a külvilági információcsomagokkal a tárolási folyamatok során.

Joggal kérdezheti bárki, hogy ha több milliárd idegsejt van az agykérgünkben, és mindegyik 60-80 ezer másikkal alkot kapcsolatot, és ezek a kapcsolatok ráadásul még plasztikusak is – miért nem végtelen az agyunk tárolókapacitása? Az agykutatás jelen állása alapján úgy gondoljuk, hogy szinte minden esemény, ami velünk valaha történt, maradandó nyomot hagy az agyban, és ha ezek le is csengenek időnként, az álom során történő visszajátszás újra erősíti őket. Tehát szinte minden tapasztalásunknak a nyomát megtalálhatjuk az agyban. Hol van akkor a probléma? Az emléknyomok előhívásában. Nem tudjuk ezeket az élményeket adresszálni, megszólítani, amikor elő akarjuk őket hívni. Egyszerűbb lenne, ha az agyunk úgy működne, mint postafiókrekeszek­nek a rendszere: amikor valamilyen eseményt el akarok tárolni a memóriámba, akkor csak megcímkézem, ráírom a postafiókszámot, és bedugom abba a rekeszbe, aztán amikor szükségem lesz rá, akkor elég, ha bemondom azt a számot, és rögtön beugrik az emlékkép. Sajnos nem egészen így működik a memória, de azért van egy pecsétnyomó szerkezet az agyunkban, amelyik meg tudja címkézni ezeket az emléknyomokat. Ez a pecsétnyomó szerkezet pedig nem más, mint a belső világunk, annak impulzusai. Ezért rendkívül fontos az, hogy hagyjunk időt, kapacitást agyunkban, hogy minden külső információ társítódjon belső világunk impulzusaival az elraktározás során. Ez jelentősen fokozza az előhívhatóságot, azaz az emlékezés hatékonyságát, de egyben kreatívabbá is tesz.

Mert mitől lesz kreatív valaki? Nyilván nem az agyban tárolt információmennyiségtől, hiszen ma már az interneten keresztül gyakorlatilag minden információ könnyedén elérhető bárki számára. Az lesz kreatív, akinek erről az adott információról, eseményről, jelenségről más jut az eszébe, mint az átlagembernek. Miért juthat neki más az eszébe? Azért mert fejlett, egyedi, komplex belső világgal rendelkezik, és amikor ezeket az emlékképeket, információblokkokat elraktározza, akkor egészen egyedi színezetet tud hozzájuk rendelni a belső világ impulzusai révén. Egyedivé teszi ezeket az emlékképeket, hogy aztán egészen más kontextusban, a legváltozatosabb kombinációk­ban is elő tudja hívni őket.

A beszűkült tudós mit csinál? Egymás mellé pakolgatja a megszerzett információtéglákat, és nem jön rá, hogy ezeket egymás tetejére is lehet rakni. Akkor leszünk kreatívak, ha rájövünk, hogy ezekből építeni is lehet egy újabb dimenzióban, és a szükséges habarcs nem más, mint a gazdag belső világ.

Az információrobbanás globalizálódó világunkban, a túlhajszolt, stresszes életvitel egyre kevesebb időt hagy arra, hogy foglalkozzunk ezzel a belső világgal, a pecsétnyomó szerkezettel. Az információ olyan mértékben árasztja el agyunkat, hogy radikálisan megváltoztatja agyunk információs környezetét, ami egyfajta adaptációs nyomásként nehezedik az emberi agyra. Amiből persze az emberi agy is keresi a kivezető utat, mint számos más biológiai rendszer. Milyen menekülési stratégiákat láthatunk manapság? Egyre gyakrabban hallani, hogy az ember próbál kiköltözni a nagyvárosok forgatagából a környező kistelepülésekre, sőt kidobja otthonról a televíziót – ami a mai műsorválaszték mellett nem is túl meglepő –, van, aki nem nagyon használ internetet, mobiltelefont – ez egy bizonyosfajta menekülés az információözön elől. Sokkal rosszabb stratégia az alkoholizmus és a drogok világába való menekülés, amikor az agy a mámor lila ködjébe bújik, mert nem bírja a terhelést. Hasonlóan rossz, amikor az ember minél többet próbál elsajátítani a szelektálatlan információáradatból, de az esetek többségében ez rendszeres kudarcélményt eredményez. Ez az oka annak, hogy rohamosan terjednek a pszichiátriai és neurológiai betegségek – a depresszió, pánikbetegség, szorongás, skizofrénia stb. A WHO előrejelzései szerint a XXI. század legsúlyosabb egészségügyi problémái a lelki betegségek, azon belül is a depresszió, szorongás és következményei lesznek. Az, hogy mégsem kellett eddig a pszichiátriai klinikák befogadóképességét többszörösére növelni, azért van, mert párhuzamosan fejlődött az agykutatás, gyógyszerkutatás is, és ezeknek a betegségeknek a többségét ma már tudjuk ambulánsan is kezelni. Ez persze nem jelenti azt, hogy hajszoljuk csak az információt gátlástalanul, aztán majd az orvos felír valami gyógyszert. Ez nyilván így nem működik. Általános receptek nincsenek, egy következtetést azonban az eddigi fejtegetéseim alapján biztosan levonhatunk: több időt, kapacitást kell hagyni az agyunknak a belső világ impulzusainak hatékonyabb megjelenítésére, bevonására magasabbrendű idegműködéseinkbe, többek között a külvilág információinak eltárolásába, előhívásába. Ez megoldást jelenthet az információözön kezelésére, ugyanakkor megakadályozza a lelki elsivárosodást, és növeli a kreativitást.

Igazán nagy baj akkor van, hogyha nincs mit megjeleníteni, bevonni, mert sivár a belső világ, kifogyott a tinta a pecsétnyomó szerkezetből. Ezért mondtam el már számos fórumon, hogy a fiataloknak sokkal többet kellene foglalkozniuk az érzelemvilágot leginkább gazdagító művésze­tekkel, fejleszteni (és nem leépíteni) kell a művészetoktatást a középiskolákban, és vissza kellene hozni az erkölcsi-etikai-vallási nevelést is. A diákok járjanak színjátszó körbe, szavaljanak, írjanak verset, rajzoljanak, fessenek, járjanak kerámia szakkörbe, vagy muzsikáljanak, ha a hangszer nem megy, énekeljenek kórusban. Nem szükséges, hogy már az egyetemi anyagot is megtanulják a természettudományi tárgyakból, hogy biztosan felvegyék a gyereket – azt majd ráérnek az egyetemen. De az érzelemvilág gazdagításának igenis ebben a periódusban van itt az ideje. Minél szélesebbre kell tárni bennük a befogadás folyosóját a külvilág és az agy között, mert ugyanezen a folyosón közlekedik a kreativitás is, csak éppen az ellenkező irányba.

A magyarság rendkívül érzelemgazdag nemzet. Ennek sajnos elég sok negatívumával is találkozunk. Tartósan dobogós helyezésünk van alkoholizmusban, öngyilkossági és válási statisztikákban. Van azonban ennek az érzelemgazdagságnak pozitív hozadéka is – aki annak idején kilátogatott a Millenáris Parkba, az „Álmok álmodói, világraszóló magyarok” című kiállításra, az megtapasztalhatta a magyar elme páratlan kreativitását. Itt az ideje, hogy megtanuljuk ennek az örökségnek pozitív oldalát kihasználni. Úgy kell tanítani, nevelni a fiatalokat, a középiskolásokat, hogy ez a gazdag érzelemvilág pozitív gondolkodással, megismerni vágyással párosulva kreatív tevékenységben öltsön testet, hogy minél több alkotó elménk legyen az ország előtt álló rendkívül nehéz feladatok megoldására.

Freund Tamás 
( Magyar Szemle )