Az alvás, a memória és a hippocampus összefüggései az alacsonyfrekvenciájú elektromos aktivitásmintázatok tükrében

Átírás

1 PhD értekezés tézisei Az alvás, a memória és a hippocampus összefüggései az alacsonyfrekvenciájú elektromos aktivitásmintázatok tükrében - Bódizs Róbert - 1. Bevezetés 2. Célkitűzések 3. Módszerek 4. Eredmények 5. Megbeszélés 6. Összefoglalás 7. Köszönetnyilvánítás 8. Hivatkozások 9. A tézisek anyagát képező közlemények 10. Más alváskutatással kapcsolatos közlemények Országos Pszichiátriai és Neurológiai Intézet Semmelweis Egyetem Idegtudományok Doktori Iskolája 8. sz. doktori program: Neuropszichiátriai megbetegedések neurobiológiai alapjai Programvezető: Prof. Dr. Nagy Zoltán Témavezető: Prof. Dr. Halász Péter Budapest 1 1. Bevezetés A hippocampus elektrofiziológiai aktivitásmintázatai közül a legismertebb és a legtöbbet kutatott jelenség minden kétséget kizáróan a hippocampális theta hullám vagy hippocampális ritmikus lassú aktivitás (RLA) [1]. Ugyanakkor az alvás REM fázisának felfedezése nemcsak a kétféle alvás (NREM és REM) tényével szembesítette a kutatókat, hanem azzal a paradoxonnal is miszerint, a kétféle alvás közül az egyiket - a REM alvást - az ébrenlétre jellemző agyi elektromos tevékenység kíséri. Ilyen ébrenlét-szerű elektromos tevékenység a hippocampális RLA jelensége is, amelyet a legtöbb vizsgált emlősnél explorációs viselkedés és REM alvás közben regisztráltak [2]. A hippocampális RLA frekvenciája 4-9 Hz között változik. Kialakulásának mechanizmusát állatkísérletekben az egysejtvizsgálatok mélységéig elemezték, és rámutattak, hogy a kiemelkedő szerepet játszik az új emléknyomok rögzülésében [3]. A hippocampális RLA memóriarögzülésben játszott szerepe és az alvás-ébrenlét cikluson belül elfoglalt helye alapján, a memóriakonszolidáció folyamatára összpontosító elméletek egyik sarokkövévé vált és a REM alvás funkciói körüli vitának is lényeges eleme [4]. Alapvető jelentőségű tehát annak eldöntése, hogy létezik-e embernél hippocampális RLA? A szóban forgó kísérleteket kizárólag rágcsálókon és kisebb mértékben 2

2 macskákon és kutyákon végezték. A főemlősökön végzett vizsgálatok és az a kisszámú, szórványos és ellentmondásos adat, amely az emberekre vonatkozóan rendelkezésre áll nem teszi lehetővé ennek a kérdésnek a megválaszolását [5]. Mind az alvás, mind pedig a hippocampus kutatásában fölmerült az emlékezeti folyamatokkal való összefüggés kérdése. A rendelkezésre álló kísérleti adatok alapján kijelenthető, hogy az alvás kedvezően befolyásolja az emléknyomok rögzülésének folyamatát, és ebben a hatásban a hippocampus meghatározó szerepet játszik. Az alvás, a memória és a hippocampus összefüggését a szakirodalomban akut hatásnak tekintik, ami az alvás alatti hippocampális aktivitásnak az emlékek konszolidációjára gyakorolt kedvező befolyását jelenti [6]. Nem vizsgálták viszont azt a lehetőséget, miszerint az összefüggés vonás-szerű is lehet. Mint minden más tekintetben, az emberek az emlékezésük hatékonysága tekintetében is különböznek egymástól. 2. Célkitűzések Vizsgálatom egyik célja az alvás-ébrenlét állapotokat jellemző alacsonyfrekvenciájú elektromos aktivitásmintázatok feltérképezése az emberi hippocampusban. E tekintetben, a rutin módszerektől elszakadva az állatkísérletek alapján hatékonynak vélt elektrofoziológiai technikát - a hippocampustól távoli referenciaponttal készített monopoláris elvezetést - alkalmaztam feltételezve, hogy a módszertani követelményeknek való megfelelés az eddigi vizsgálatok által szolgáltatott adatoknál következetesebb eredményekhez vezet. Másrészt igyekeztem szakítani a kisszámú eseten alapuló semi-quantitatív beszámolók gyakorlatával és statisztikailag releváns mennyiségű adat összegyűjtésére törekedtem. Ennek a két követelménynek az eddigi humán hippocampális electrocorticográphiás vagy mélyelektródás vizsgálatok egyike sem felelt meg egyidejűleg. Vizsgálatom másik célja az alvás-ébrenlét állapotoktól függő egyéni hippocampális elektromos aktivitásmintázatoknak a memóriával való összevetése, az esetleges 3 vonás-szerű összefüggések kimutatása végett. Azt a kérdést vizsgáltam tehát, hogy a memóriateljesítményekben mutatkozó egyéni különbségek összefüggenek-e a hippocampális aktivitásmintázatokban mutatkozó egyéni különbségekkel. 3. Módszerek 1. vizsgálat A vizsgálatban 12 epilepsziás páciens vett részt, akiknek a műtét előtti kivizsgálási eljárása foramen ovale elektródákkal kiegészített hosszú távú video-eeg monitorozást is tartalmazott. A foramen ovale elektródák speciálisan kialakított hajlékony huzalok, amelyeket a foramen ovalekon keresztül juttatnak a cisterna ambiensbe, általános érzéstelenítés állapotában. A jobb és a bal gyrus parahippocampalis 4-4, egymástól 5 mm-re elhelyezkedő pontjáról vezetnek el jeleket. Ezeket az elektródákat a as rendszer skalp elektródái, submentalis electromiographia, valamint verticalis és horizontalis electrooculographia egészítették ki a video-eeg monitorzás során, ami a klinikai indikáció függvényében 3-12 napig tartott. A foramen ovale, valamint a temporolaterális elektródákat a vertex Cz pontjához referáltam. Két páciensnél egyidejűleg ellenoldali mastoid referencia, 3-nál fül referencia is rendelkezésre állt. Az alvásfázisokat a Rechtschaffen és Kales kritériumrendszer szerint határoztam meg, majd azon belül elkülönítettem 6 alvásébrenlét állapotot: ébrenlét-nyitott szem, ébrenlét-csukott szem, felszínes NREM alvás (2. stádium), mély NREM alvás (3. és 4. stádium), tónusos REM alvás (szemmozgások nélküli REM szakaszok) és fázisos REM alvás (szemmozgásokkal jellemezhető REM szakaszok). Minden alvás-ébrenlét állapotra műtermékektől és epilepsziás tüske-kisülésektől mentes 4 másodperces szakaszokat válogattam ki, amelyeket gyors Fourier transzformációval elemeztem és meghatároztam az alvás-ébrenlét állapotokra jellemző átlagos spektrális teljesítményeket. Minden személy minden foramen ovale elektródájának elvezetési 4

3 pontjához (4 bal, 4 jobb) és temporolaterális skalp elektródáihoz (T3 és T4) egyegy átlagos spektrális teljesítménygörbe tartozott. A 0,00-1,25 Hz-es, 1,50-3,00 Hz-es, 3,25-4,50 Hz-es, 4,75-6,25 Hz-es, 6,50-7,75 Hz-es, 8,00-9,50 Hz-es frekvenciasávok relatív teljesítményértékei képezték a statisztikai elemzés bemenetét. Minden frekvenciasávra egy egytényezős varianciaanalízist alkalmaztam, az alvás-ébrenlét hatás kimutatása végett. Az alvásébrenlét állapotokat ezután egy kontraszt-analízis segítségével az ébrenlét versus egyéb, NREM alvás versus egyéb és REM alvás versus egyéb összehasonlításban elemeztem, az egyes frekvenciasávok tekintetében, majd post-hoc Scheffé teszttel páros összehasonlításokat is végeztem. 2. vizsgálat A vizsgálatban 13 foramen ovale elektródákkal történt regisztrálást vettem alapul. Mind a 13 páciens jobbkezes volt. A memóriatesztek a rutin műtét előtti kivizsgálás részeit képezték és időben néhány héttel megelőzték a video-eeg monitorozást. A verbális memória tesztelése a 10 szó próbával történt, ami 10 auditorosan prezentált hétköznapi magyar szó 5 tanulási próbában és egy késleltetett helyzetben való felidézését jelenti. A vizuális memóriát a Rey-Osterrieth teszt azonnali és késleltetett pontszámai alapján, rövid és hosszú távú vizuális memória teljesítményként számszerűsítettem. A quantitatív EEG vizsgálatok megegyeztek az 1. vizsgálatban alkalmazottakkal, egy különbségtől eltekintve: a 2. vizsgálatban az abszolút és a relatív teljesítményértékeket egyaránt figyelembe vettem. A statisztikai feldolgozás során Pearson-féle korrelációs koefficienseket számoltam ki a különböző memóriateljesítmény-mutatók és a quantifikált eleketrofiziológiai mutatók között. Ezenkívül parciális korrelációs koefficiensekkel statisztikailag kontrolláltam az életkor, a farmakorezisztens rohamok fennálási idejének, valamint a hippocampális sclerosisnak a változóit Eredmények 1. vizsgálat Az aktivitásmintázatok vizuális értékelése Az ébrenlét nyitott-szem állapotban a foramen ovale elektródákban kevert lassú és gyors komponenseket egyaránt tartalmazó elektromos aktivitás jelentkezett. Ritmikus tevékenység nem volt észlelhető. Ez a tevékenység hasonlított a temporolaterális skalp EEG-hez, de annál némileg több lassú elemet tartalmazott, és értelemszerűen nagyobb amplitúdójú volt. Az ébrenlét csukott-szem állapotban egyénileg igen változó hangsúllyal megjelent az alfa tevékenység a foramen ovale elektródákban. Egyébként ezt leszámítva ebben az állapotban is kissé több lassú tevékenységet lehetett észlelni a foramen ovale elektródákban, mint a temporolaterális skalp EEG-ben. A felszínes lassú-hullámú alvásban (NREM 2. stádium) a foramen ovale és a skalp temporo-laterális EEG mintázatai hasonlóak voltak. Ezt az alvási orsók megjelenése, az ébrenléthez képest több lassú elem és nagyfeszültségű, K- komplexusoknak megfelelő kilengések jellemezték. Az alvási orsók fül- vagy mastoid-referencia esetén is megjelentek a foramen ovale elektródákban, tehát nem tekinthetőek a vertex referencia kizárólagos következményének. A mély lassú-hullámú alvásban (NREM 3. és 4. stádium) is nagyfokú egyezés mutatkozott a foramen ovale elektródákkal és a temporolaterális skalp elektródákkal regisztrált tevékenység között. Ezt az állapotot, mindkét temporális felszínen (mediális és laterális) a lassú, 1 Hz-nél kisebb frekvenciájú és nagyfeszültségű EEG mintázat uralta, amibe átmenetileg 1-4 Hz-es delta aktivitás vegyült. A nagyfeszültségű 1 Hz alatti frekvenciájú lassú hullámok leszálló szárára gyakran alvási orsókként azonosítható tevékenység rakódott rá és a szuperpozíció esetenként ritmikus ismétlődést is mutatott. A REM alvás tónusos és fázisos szakaszaiban egyaránt markáns disszociáció állt fenn a temporomediális és laterális elvezetésekben észlelhető elektromos aktivitásmintázatok között. Míg a temporo-laterális skalp EEG-ben a jól ismert 6

4 alacsonyfeszültségű, gyors, deszinkronizált aktivitás jelentkezett, a foramen ovale elvezetésekben az esetek nagyobb részében vizuálisan is értékelhető markáns ritmikus, delta tartományba eső, lassú tevékenység vált uralkodóvá (1. ábra). Ez az aktivitás folyamatosnak látszott a REM fázisok teljes időtartama alatt, és a tónusos és fázisos szakaszokban egyaránt jelentkezett. Egyes pácienseknél a fázisos REM szakaszokban intenzívebbé vált, másoknál azonban ez nem volt jellemző, sőt olyan eset is volt, amelyikben ez a ritmikus lassú hullámforma a tónusos szakaszokban volt feltűnőbb. Nem volt különbség az epilepsziás rohamindító oldali és az ellenoldali foramen ovale regisztrátumokban a lassú oszcilláció tekintetében, még az egyértelműen unilaterális esetekben sem. Ugyanakkor ez a lassú oszcilláció nem csak vertex referenciával, hanem ellenoldali mastoid referenciával (2 páciens) és fül referenciával (3 páciens) is kirajzolódott, minden olyan esetben, amelyben ezek a referencia pontok is rendelkezésre álltak. Ez kizárja azt a lehetőségét, hogy a lassú hullám a referencia pontban generálódik. Sőt, a vertex referencia esetén jelentősen nagyobb amplitúdóval jelentkezett, ami arra enged következtetni, hogy a szóban forgó hullámforma a foramen ovale elektródákhoz közel generálódik. Bipoláris elvezetésben viszont, ez a REM alvás alatti lassú oszcilláció nem rajzolódott ki, amiből arra lehet következtetni, hogy a hippocampus nagy területeit egyidejűleg bevonja. Az aktivitásmintázatok quantitatív értékelése Az átlagos spektrális görbék két kiemelkedő tendenciát rajzoltak ki a foramen ovale elektródákkal regisztrált elektromos aktivitásban. Az egyik egy 0,75-1,00 Hz-es aktivitás, ami a mély-lassú hullámú alvást dominálta, de a felszínes lassú-hullámú alvásban is kimutathatóan jelen volt. A másik a tónusos és fázisos REM alvásszakaszokban kiemelkedő 1,50-3,00 Hz-es tevékenység. A NREM és a REM alvás tehát különbözött a domináns frekvencia tekintetében. Minden más frekvenciasáv ezeknél sokkal kisebb hangsúllyal volt jelen. A relatív 7 teljesítményértékek statisztikai összehasonlítása a 1,50-3,00 Hz-es aktivitásnak a REM alvással való törvényszerű együttjárását támasztotta alá, míg a 0,00-1,25 Hz- 1. ábra. Az ébrenlétben, a NREM alvásban és a REM alvásban regisztrált elektromos aktivitásmintázatok. es sáv NREM alvásban dominált. A delta tartománynak ez a két alosztálya (0,00-1,25 Hz és 1,50-3,00 Hz) tehát reciprok összefüggésben áll a NREM és a REM alvással a foramen ovale elvezetésekben. A 3,25 Hz fölötti frekvenciasávok relatív teljesítményértékei a mély NREM alvásban szignifikánsan alacsonyabbak voltak más alvás-ébrenlét állapotok azonos frekvenciasávjainak relatív teljesítményértékeinél. Ezenkívül a 8,00-9,50 Hz-es tevékenység az ébrenlét-csukott szem állapotban volt a legerőteljesebb. A temporolaterális skalp elektródákkal rögzített elektromos tevékenységben a két hangsúlyos spektrális csúcs közül csak az egyik - a mély NREM alvás alatti 1 Hz körüli csúcs - rajzolódott ki. A 1,50-3,00 Hz-es REM alvás alatti aktivitás többnyire nem különült el önálló spektrális csúcsként. Mégis van némi statisztikai bizonyosság arra vonatkozóan, hogy a 1,50-3,00 Hz-es tevékenység a 8

5 temporolaterális skalp elvezetésekben is hangsúlyosabb REM alvásban, mint más alvás-ébrenlét állapotokban. 2. ábra. A foramen ovale elektródákból származtatott átlagos spektrális görbék átlaga és szórása élesen elkülöníti a NREM és a REM alvás frekvenciajellemzőit. É-Ny = ébrenlét-nyitott szem; É-Cs = ébrenlét-csukott szem; NREM2 = felszínes lassú-hullámú alvás; NREM3,4 = mély lassú-hullámú alvás; REM-To - tónusos REM periódusok; REM-Fá = fázisos REM periódusok. 2. vizsgálat Az EEG abszolút teljesítményértékei nem mutattak összefüggést a memóriateljesítményekkel. A relatív teljesítményértékek viszont több elvezetési ponton szignifikánsan korreláltak a memóriával. 9 A legerőteljesebb összefüggés a mély NREM alvás alatti 0,00-1,25 Hz-es tevékenység relatív teljesítményértéke és a vizuális memória között mutatkozott. Az összefüggés erőteljesebb volt a jobb oldali foramen ovale elvezetésekre vonatkozóan, és lineárisan nőtt a hippocampus tengelyének hátsó-elülső iránya mentén. A rövid távú vizuális memória pontértékekkel való korrelációk nagyobbak voltak a hosszú távú vizuális memória pontértékekkel való korrelációknál, de mindkettő elérte a statisztikai szignifikancia szintjét. Az életkor, a farmakorezisztens rohamok fennállási ideje és a hippocampális sclerosis nem gyakoroltak számottevő hatást az összefüggésre. A másik összefüggés a fázisos REM alvás alatti 0,00-1,25 Hz-es tevékenység relatív teljesítménye és a verbális tanulási képesség között állt fenn. Ez az összefüggés viszont csak a bal oldali foramen ovale elvezetésekben jelentkezett. Az életkor, a farmakorezisztens rohamok fennállási ideje és a hippocampális sclerosis ezesetben sem gyakoroltak számottevő befolyást a korrelációkra. A REM alvás alatti 0,00-1,25 Hz-es tevékenység többnyire nem-ritmusos, szórványosan felbukkanó 1 Hz-es hullámokból tevődött össze. Fázisos REM alvás alatt ez a tevékenység némileg nagyobb volt, mint tónusos REM alvásban, mivel valamennyi foramen ovale elektródának a statisztikai esetként való kezelésekor szignifikáns különbség mutatkozott a kétfajta REM periódus között (az 1. vizsgálatban az 1 elektróda/személy típusú feldolgozásban ilyen különbség nem mutatkozott). A harmadik összefüggés a vizuális memóriateszt pontszámaiból származtatott megőrzési mutató és a már említett fázisos REM alvás alatti 0,00-1,25 Hz-es tevékenység relatív teljesítménye között állt fenn. A korrelációk itt is csak a bal oldali foramen ovale elvezetések esetében szignifikánsak. Az életkor és a farmakorezisztens rohamok fennálási ideje nincsenek befolyással a korrelációkra, de a hippocampális sclerosis statisztikai kontrollja jelentős mértékben csökkenti őket. 10

6 1. táblázat. A foramen ovale elvezetések alvásfüggő alacsonyfrekvenciájú elektromos tevékenységeinek korrelációja a memóriateljesítményekkel; a keresztek száma az azonos oldalon szignifikáns korrelációt mutató elvezetések számát jelöli (maximum 4) 0,00-1,25 Hz - mély NREM alvás 11 0,00-1,25 Hz fázisos - REM alvás Memória/Oldaliság bal jobb bal jobb Vizuális memória rövid t. Vizuális memória hosszú t. Verbális tanulási +++ képesség Vizuális memória - megőrzés ++ A 1,50 Hz fölötti frekvenciasávok általános jellemzője, hogy ezeknek az aktivitásmintázatoknak a mély NREM alvásban mérhető relatív teljesítménye negatívan korrelál a vizuális memóriateljesítményekkel. Az életkornak, a farmakorezisztens rohamok fennállási idejének valamint a hippocampális sclerosisnak a staisztikailag kontrollja mellett a korrelációk nem szignifikánsak. A temporolaterális skalp elvezetésekben a mély NREM alvás alatti 0,00-1,25 Hz-es tevékenység relatív teljesítménye és a vizuális memória között pozitív korrelációk jelennek meg. Ez megegyezik a foramen ovale elvezetésekben tapasztalt összefüggéssel, egy különbséggel: a temporolaterális skalp EEG esetében nem mutatkozott egyértelmű lateralizációs jel, vagyis a jobb és a bal oldali összefüggés egyformán szignifikáns volt. 5. Megbeszélés Eredményeim szerint az ember REM alvása során, akárcsak más emlősök REM alvásában hippocampális RLA jelentkezik. Ennek ritmikussága, szinkronitása, állapotspecifikussága és más kérgi területekre való kiterjedése megegyezik az állatkísérletekben tapasztaltakkal vagy nagyon hasonló azok eredményeihez. Frekvenciája viszont alacsonyabb, ezért nem a theta, hanem a delta tartományba esik (1,50-3,00 Hz-es). A bevezetőben felsorolt módszertani követelmények betartása (távoli referenciaponttal történő monopoláris elevezetés, megfelelő számú vizsgálati személy bevonása, a REM alvás állapotspecifikus vizsgálata) tehát a legtöbb eddigi vizsgálatnál egyértelműbb eredményre vezetett. Az emberi REM alvás szabályozásában filogenetikailag ősi, kéregalatti (agytörzsi) területek vesznek részt, amit a modern agyi képalkotó vizsgálatok is alátámasztanak [7]. Feltételezhető, hogy a REM alvás alatti hippocampális aktivitásra nagyobb befolyással vannak a kéregalatti inputok, mint az ébrenlét alatti hippocampális aktivitásra. Ez magyarázattal szolgálna arra, hogy az embernél ébrenlét közben csak speciális feladathelyzetekben vagy egyáltalán nem kimutatható hippocampális RLA, miért válik REM alvásban dominánssá illetve egy korai eredmény szerint miért jelenik meg ébrenlét ideje alatt, hátsó hypothalamus stimuláció hatására [8]. Eredményem alapján az irodalomban rendelkezésre álló közlemények a delta aktivitás változása szempontjából újraértelmezhetőek. Több más tanulmány is a delta aktivitás dominanciájára vonatkozó adatokat közöl, mégis a szerzők legnagyobb része a theta aktivitás jelenléte vagy hiánya köré csoportosította eredményeit. Ennek valószínűleg az az oka, hogy az ébrenlét közben regisztrált hippocampális aktivitásmintázatok nem tartalmaztak ritmikus elemeket, ezért a frekvencia meghatározásában csak az állatkísérleti eredményekre lehetett támaszkodni. A delta aktivitás azonban gyakran a theta szinkronizáció hiányáról szóló közlésekben is értelmezésünkkel összhangban változott [9]. Az I. vizsgálat másik fontos eredménye a 0,00-1,25 Hz-es sáv kizárólagos dominanciája a mély NREM alvásban. Ezt egy 0,75-1,00 Hz-es ritmikus tevékenység idézi elő, ami a skalpon is vizuálisan értékelhetően jelen van, és megfelel a NREM alvást jellemző lassú, 1 Hz alatti corticális oszcillációnak. Az 1 Hz alatti oszcillációról állatkísérletekben és humán vizsgálatokban is a 12

7 közelmúltban mutatták ki, hogy a NREM alvást jellemző delta oszcillációtól elkülönülő frekvenciatartomány [10]. Mivel nem rendelkezünk humán vizsgálati adatokkal az 1 Hz alatti corticális aktivitásnak a mediotemporális felszíni (parahippocampális-hippocampális) jelenlétéről, megfigyelésem első bizonyítéka annak, hogy a szóban forgó oszcilláció ezeken a kérgi területeken is megjelenik az emberi NREM alvás során. A fent említett két ritmikus tevékenységmintázat közül viszont csak az egyik a mély NREM alvás alatti 1 Hz-nél lassúbb függ össze a memóriateljesítményekkel. Ennek relatív spektrális teljesítménysűrűsége pozitívan korrelál a vizuális memóriateljesítményekkel. A korrelációk a mediotemporális felszínen a memória ingeranyagspecifikus lateralizációjának megfelelően jobb oldali túlsúlyúak. A temporolaterális felszínen nincs egyértelmű lateralizációs jel, vagyis a jobb és a bal oldali EEG egyaránt erőteljesen összefüggenek a vizuális memóriával. Feltételezhető, hogy a mély NREM alvásban észlelhető lassú, 1 Hz alatti frekvenciájú tevékenység intenzitása összefügg a kérgi struktúrák funkcionális kapacitásával. A másik hangsúlyos ritmikus tevékenységmintázat, a REM alvást jellemző ritmikus 1,50-3,00 Hz-es lassú aktivitás ugyanakkor nem mutatott semmilyen vonás-szerű összefüggést a vizsgált memóriamutatókkal. A parahippocampális-hippocampális elektromos tevékenységnek azonban egy nem-ritmusos eleme is összefüggést mutatott a memóriával. Ez a szemmozgásokkal kísért REM alvás közben regisztrált 1,25 Hz alatti tevékenység, ami a verbális tanulási képességgel korrelált. A memória ingeranyagspecifikus lateralizációja itt is érvényesült, amennyiben a verbális ingeranyag esetében csak bal oldali foramen ovale elvezetésekben találtam szignifikáns összefüggést. Az 1,25 Hz alatti tevékenység tónusos és fázisos REM alvásban egyaránt tranziens, nem-ritmusos, szabálytalan morfológiájú, 1 Hz körüli hullámokból tevődött össze, amelyek ezen tulajdonságok alapján különböztek a NREM alvás alatti ritmusos 1 Hz körüli tevékenységtől. 13 Feltételezem, hogy ezek a ritmikusságot nélkülöző elemek a REM alvást jellemző ponto-geniculo-occipitális aktivitás burstjei által megszakított 1,50-3,00 Hz-es tevékenység kifejeződései, és mint ilyenek a mediotemporális struktúráknak a PGO-hullámokkal szembeni átjárhatóságát fejezik ki. 6. Összefoglalás 1. Az ember REM alvásában hippocampális RLA regisztrálható. 2. Az emberi REM alvást jellemző hippocampális RLA nem a theta, hanem a delta sávnak felel meg (1,50-3,00 Hz-es). 3. Mély NREM alvásban a parahippocampális-hippocampális régiókban, a neocorticális régiókhoz hasonlóan, szinkronizált 1 Hz-nél lassúbb, ritmikus tevékenység jelenik meg. 4. A jobb parahippocampális-hippocampális régiókban regisztrált, mély NREM alvást jellemző, 1 Hz-nél lassúbb tevékenység pozitívan korrelál a rövid és a hosszú távú vizuális memória teljesítményekkel. 5. A mély NREM alvásban mindkét temporo-laterális felszín 1 Hz-nél lassúbb tevékenysége pozitívan korrelál a vizuális memória teljesítményekkel. 6. A fázisos REM alvásban a bal parahippocampális-hippocampális régióban regisztrált aktivitás 0,00-1,25 Hz-es sávja pozitívan korrelál a verbális tanulási képességgel. 7. Köszönetnyilvánítás Köszönettel tartozom témavezetőmnek, Dr. Halász Péternek, aki témavezetői minőségén messze túlmutató szakmai és emberi segítséget nyújtott munkám elvégzésében. Köszönöm Szabó Gábornak és Kulcsár Antalnak a leküzdhetetlennek tűnő technikai akadályok leküzdésében nyújtott nélkülözhetetlen segítségüket. Az EEG-laboratórium aszisztenseinek 14

8 megértéséért, türelméért és együttműködéséért köszönetet szeretnék mondani Csepella Zitának, Kakuk Etelkának, Filep Andrásnak és Jamriska Mónikának. Külön köszönet illeti Szendrő Annamáriát, aki korlátlanul rendelkezésemre bocsátotta lap-topját, amivel háborítatlanul és mégis mobilisan dolgozhattam. 8. Hivatkozások 1. Buzsáki, G. Theta oscillations in the hippocampus. Neuron 2002;33: Robinson, T.E. Hippocampal rhythmic slow activity (RSA; theta): A critical analysis of selected studies and discussion of possible species differences. Brain Res Rev 1980; 2: Kahana, M.J., Seelig, D., Madsen, J.R. Theta returns. Curr Opin Neurobiol 2001;11(6): Vertes, R.P., Eastman, K.E. The case against memory consolidation in REM sleep. Behav Brain Sci, 2000;23(6): Uchida, S., Nishida, M., Hirai, N., Miwakeichi, F. Does hippocampal theta exists in the human brain? Neurobiology of Sleep-Wakefulness Cycle, 2001;1(1): Stickgold, R., Hobson, J.A., Fosse, R., Fosse, M. Sleep, learning and dreams: Off-line memory reprocessing, Science 2001;294(5544): Maquet, P. Functional neuroimaging of normal human sleep by positron emission tomography. J Sleep Res 2000;9(3): Sano, K., Mayanagi, Y., Sekino, H., Ogashiwa, M. & Ishijama, B. Results of stimulation and destruction of the posterior hypothalamus in man. J Neurosurg, 1970;33: Meador, K.J., Thompson, M.S., Loring, D.W., Murro, A.M., King, D.W., Gallagher, B.B., Lee, G.P., Smith, J.R. & Flanigin, H.F. Behavioral statespecific changes in human hippocampal theta activity. Neurology, 1991;41: Steriade, M. Corticothalamic resonance, states of vigilance and mentation. Neuroscience, 2000;101(2): A tézisek anyagát képező közlemények Cikkek: Bódizs, R., Kántor, S., Szabó, Sz., Szűcs, A., Erõss, L., Halász, P. Rhythmic hippocampal slow oscillation characterizes REM sleep in humans. Hippocampus 2001;11(6): Bódizs, R., Szűcs, A., Halász, P. Does hippocampal theta exists in the human brain? [letter, comment]. Neurobiology of Sleep-Wakefulness Cycle 2001;1(2): Bódizs, R., Békésy, M., Szűcs, A., Barsi, P., Halász, P. Sleep-dependent hippocampal slow activity correlates with waking memory performance in humans. Neurobiology of Learning and Memory (közlésre elfogadva). Idézhető előadáskivonatok: Bódizs, R. Szűcs, A., Kántor, S., Szabó, G., Halász, P. Rhythmic Hippocampal Delta Activity in Human REM Sleep Detected by Foramen Ovale Electrodes. Journal of Sleep Research, 2000;9 (Supplement 1):21. Bódizs, R., Békésy, M., Szűcs, A., Barsi, P., Halász, P. Sleep-dependent hippocampal slow activity correlates with waking memory performance in humans. Journal of Sleep Research 2002;11 (Supplement 1): A tézisek anyagával kapcsolatban elhangzott előadások: 1999 november A Magyar EEG és Klinikai Neurofiziológiai Társaság 39. Kongresszusa, Hévíz: Bódizs R., Szűcs A., Szabó G., Halász P. Ritmikus lassú aktivitás az emberi hippocampusban az alvás REM fázisai során: kezdeti tapasztalatok foramen ovale elektródákkal 2000 február SOTE PhD Tudományos Napok 2000, Budapest: Bódizs R., Szűcs A., Szabó G., Halász P. Ritmikus lassú aktivitás az emberi hippocampusban az alvás REM fázisai során: kezdeti tapasztalatok foramen ovale elektródákkal. 16

9 2000 június 12 - Számítógépes neurológia Problémák, adatok, modellek, Budapest: Bódizs R., Kántor S., Szabó G., Szűcs A., Halász P. Van-e hippocampális theta emberben? 2000 szeptember Az Európai Alváskutatási Társaság 15. Konferenciája, Isztambul: Bódizs, R., Szűcs, A., Kántor, S., Szabó, G., Halász, P. Rhythmic Hippocampal Delta Activity in Human REM Sleep Detected by Foramen Ovale Electrodes február SOTE PhD Tudományos Napok 2001, Budapest: Bódizs R., Kántor S., Clemens Zs., Szabó G., Szűcs A., Halász P. A hippocampus alacsonyfrekvenciájú elektromos aktivitásmintázatok összefüggése az alvásébrenlét állapotokkal és a kognitív teljesítménnyel temporális epilepsziában 2001 április Brno-Budapest-Wien Epilepsy Symposium, Brno: Bódizs R., Kántor S., Békésy M., Halász P. Sleep-dependent hippocampal slow oscillations and their relation with waking memory performance in temporal lobe epileptics 2001 május 28-június 2 - A Magyar EEG és Klinikai Neurofiziológiai Társaság 40. Kongresszusa, Nyíregyháza: Bódizs R., Békésy M., Halász P. A hippocampus alvásfüggő alacsony frekvenciájú elektromos aktivitásmintázatainak összefüggése a memóriateljesítményekkel szeptember 27 - II. Magyar Viselkedés-Élettani Konferencia, Budapest: Bódizs R., Békésy M., Kántor, S., Erőss L., Halász P. A hippocampus alvásfüggő alacsony frekvenciájú elektromos aktivitásmintázatai és összefüggésük a memóriateljesítményekkel november 20. A hippocampális EEG egyes frekvenciasávjai és a memória közötti összefüggések Epilepszia Továbbképző Fórum (OPNI-pilepszia Centrum) február 27. Az alvás alatti hippocampális EEG összefüggései a memóriával Neuropszichológusi szakképzés (Eötvös Lóránd Tudományegyetem) június 3-7. Az Európai Alváskutatási Társaság 16. Kongresszusa, Reykjavik (Izland): Bódizs, R., Békésy, M., Szűcs, A., Barsi, P., Halász, P. Sleepdependent hippocampal slow activity correlates with waking memory performance in humans. 10. Más, alváskutatással kapcsolatos közlemények: Cikkek: Halász P., Bódizs R. Az alvás és álmodás idegélettana. Hippocrates, 2001;3(3): Szűcs A., Bódizs R., Janszky J., Migléczi G., Halász P. Az alvászavarok kórélettanáról egyes neurológiai betegségek tükrében. Clinical Neuroscience/Ideggyógyászati Szemle, 2001;54(5-6): Szűcs, A., Bódizs, R., Barsi, P., Halász, P. Insomnia and Fronto-Basal Tumor: A Case Report. European Neurology, 2001;46(1): Szűcs, A., Vitrai, J., Janszky, J., Migléczi, G., Bódizs, R., Halász, P., Nagy, Z. Obstructive sleep apnoea syndrome is permanent in ischemic and transient in haemorhagic stroke. European Neurology, 2002;47(1): Szűcs, A., Janszky, J., Barsi, P., Erdei, E., Clemens, Z., Migléczi, G., Bódizs, R., Halász, P. Sleep-related painful erection is associated with neurovascular compression of basal forebrain. Journal of Neurology 2002;249: Kántor, S., Jakus, R., Bódizs, R., Halász, P., Bagdy, G. Acute and long-term effects of the 5-HT2 receptor antagonist ritanserin on EEG power spectra, motor activity, and sleep: changes at the light-dark phase shift. Brain Research 2002;943: Idézhető előadáskivonatok: Bódizs R., Fabich K. A megőrzési intervallumban adagolt imipramin hatásai az alkohol-indukált állapotfüggő memóriára. EME Orvostudományi Értesítő (Kolozsvár), 1997, 70, Szűcs, A., Bódizs, R., Halász, P. Organic Insomnia with Frequent Awakenings Induced by K-Alpha Complexes in a Case of Frontobasal Tumor. Sleep Research Online, 1999; 2(Supplement 1):510. Szűcs, A., Migléczi, G., Bódizs, R., Halász, P., Nagy, Z. Follow up of sleep apnea after acute stroke in brain infarction and haemorrhage patients. A MESAM IV study. Journal of Sleep Research, 2000;9(Supplement 1):

10 Könyvek, könyvfejezetek: Bódizs R. Alvás, álom, bioritmusok. Medicina, Budapest, Bódizs R. Az alvás és az álmodás pszichobiológiája. In: Novák M. (szerk): Az alvás és ébrenléti zavarok diagnosztikája és terápiája. Okker, Budapest, Bódizs R. Az alvás és jelenségköre. In: Pléh Cs., Gulyás B., Kovács Gy. (szerk): Kognitív idegtudomány. Osiris, Budapest (megj. alatt). Bódizs R. Az álmodás jelenségköre és a narcolepsia. In: Szűcs A. Bódizs R. Narcolepsia (ablak az alvásra). Akadémiai Kiadó, Budapest (megj. alatt). 19