Vedci nakrájajú okno do mozgu myši a potom naň nasvietia laser, aby vyvolali halucinácie.
To je divné - ale výsledky štúdie uverejnenej dnes (18. júla) v časopise Science boli ešte podivnejšie. Je pozoruhodné, že vedci zistili, že zatiaľ čo myši majú veľa miliónov neurónov alebo mozgových buniek, laserové svetlo sa muselo dotknúť iba asi 20 z nich, aby podviedlo myš, aby rozoznala vzor na stene, ktorý tam naozaj nebol.
Tieto výsledky inšpirovali vedcov k položeniu zriedka vyslovenej otázky: Prečo myši (a ľudia) neustále zakopávajú?
"Myší mozog má milióny neurónov; ľudský mozog má veľa miliárd," uviedol vo svojom vyhlásení vedúci štúdie Karl Deisseroth, neurovedec a psychiater na Stanfordskej univerzite. „Ak len asi tak 20 môže vytvoriť vnímanie, tak prečo neprestávame halucinovať po celú dobu kvôli falošnej náhodnej aktivite?“
Táto neuveriteľná mentálna citlivosť naznačuje, že mozgy cicavcov sú možno ešte jemnejšie vyladené stroje, ako sa pôvodne predpokladalo, dodal Deisseroth, ktorý je schopný reagovať na mimoriadne nízky počet mozgových buniek bez toho, aby sa príliš rozptyľoval náhodne vynechanými neurónmi. Aj keď sa súčasný experiment zameriaval iba na rozpoznávanie jednoduchých vizuálnych vzorcov, je možné, že zložitejšie mentálne pocity, ako sú emócie alebo spomienky, sú tiež ovládané prekvapivo malým počtom mozgových buniek.
Vypínanie na laseroch
Ako si vyrobíte halucinát z myši bez toho, aby ste mu napríklad ukĺzli psychedelické lieky? Pri tomto experimente vedci použili techniku nazývanú optogenetika - v podstate vloženie génov citlivých na svetlo do mozgu zvieraťa, ktoré pri vystavení určitým vlnovým dĺžkam svetla spôsobia oheň určitých neurónov.
Táto technika sa použila v predchádzajúcich štúdiách na premenu myší na „šialené zombie“ a na pomoc potkanom nakopnúť ich návyk s kokaínom. Tu sa používalo na zistenie toho, ako mozgy myši reagujú, keď sú zobrazené rôzne vzory vodorovných a zvislých čiar - a na zistenie, či tieto nervové odpovede možno znovu vytvoriť čisto pulzovaním malých skupín neurónov cieleným svetlom.
Vedci splnili túto úlohu vytesaním doslovného okna do lebiek myši (spolu s priehľadnou sklenenou tabulou a všetkým). Táto operácia odhalila vizuálnu kôru - oblasť mozgu zodpovednú za spracovanie vizuálnych informácií u myší aj u ľudí. Vedci tiež vložili gény do myší, aby produkovali dva rôzne proteíny, jeden, ktorý spôsobil, že neuróny žiarili zelenou, kedykoľvek boli aktivované, a druhý, ktorý spôsobil oheň neurónov, keď boli vystavené špecifickému infračervenému laserovému svetlu.
Ďalej vedci ukázali myšiam pohyblivé paralelné línie a vyškolili ich, aby lízali výtok vody, keď boli čiary dokonale vertikálne alebo dokonale horizontálne. Vďaka zeleným žiariacim bielkovinám vedci presne videli, ktoré neuróny vystrelili, keď myši rozpoznali a reagovali na rôzne orientácie línií. To vedcom umožnilo vyvinúť špeciálny 3D „hologram“ laserového svetla, ktorý by sa mohol vystreliť na presne správne miesta v mozgu myši, aby sa zamerali iba na tie neuróny, ktoré sa podieľajú na rozpoznávaní vodorovných alebo zvislých čiar.
Teraz pre „halucinácie“. Vedci postupne ukázali, že myši stále stlmujú projekcie vodorovných a zvislých čiar, zatiaľ čo pomocou špeciálneho lasera spúšťajú príslušné neuróny v mozgu myši. Na konci experimentu vedci prestali ukazovať línie myší úplne - ale keď laser zasiahol neuróny zodpovedné za videnie vodorovných alebo zvislých čiar, myši stále reagovali lízaním príslušného výtoku vody.
Bola to skutočná halucinácia? Naozaj myši „videli“ neviditeľné čiary? Nie je možné to s istotou vedieť, uviedla Deisseroth v novinách, ktorý je súčasťou štúdie. Odpaly mozgových buniek hlodavcov a behaviorálne reakcie na laserové svetlo však vyzerali presne tak, ako to robili „pri prirodzenom vnímaní,“ uviedla Deisseroth. V skutočnosti laserové svetlo spôsobilo, že mozgy myši reagovali na špecifický vizuálny stimul, ktorý tam nebol.
Je pozoruhodné, že vedci napísali, že boli schopní vyvolať tieto špecifické nervové reakcie u ich myší zacielením na 10 až 20 neurónov - zlomok percenta z celkového množstva myši v miliónoch.
„Nevieme, koľko buniek môže trvať, kým sa u človeka vyvolá prepracovanejšia myšlienka, zmyslová skúsenosť alebo emócia,“ povedala Deisseroth, „ale je pravdepodobné, že to bude prekvapivo malý počet, vzhľadom na to, čo vidíme myš."
