Znanstveniki so v mišje možgane razrezali okno, nato pa na njem zasvetili laser, da sproži halucinacije.
To je čudno - vendar so bili rezultati študije, objavljene danes (18. julija) v reviji Science, še bolj čudni. Raziskovalci so ugotovili, da medtem ko imajo miši na milijone nevronov ali možganskih celic, je laserska svetloba potrebovala, da se jih dotakne le približno 20, da bi miško zvabili na prepoznavanje vzorca na steni, ki ga v resnici ni bilo.
Ti rezultati so navdihnili raziskovalce, da so postavili redko izgovorjeno vprašanje: Zakaj se miši (in ljudje) nenehno izživljajo?
"Mišji možgani imajo na milijone nevronov; človeški možgani jih imajo več milijard," je v izjavi povedal višji avtor študije Karl Deisseroth, nevroznanstvenik in psihiater na univerzi Stanford. "Če lahko le 20 ali tako ustvari zaznavo, zakaj potem zaradi lažnih naključnih aktivnosti ves čas ne haluciniramo?"
Deisseroth je dodal Deisseroth, da neverjetna miselna občutljivost kaže, da so možgani sesalcev še bolj fino uglašeni stroji, kot so mislili prej, sposobni se odzvati na izjemno nizko število možganskih celic, ne da bi se preveč motili naključno zablodirani nevroni. Medtem ko je pričujoči eksperiment obravnaval le prepoznavanje preprostih vizualnih vzorcev, je mogoče, da kompleksnejše miselne občutke, kot so čustva ali spomini, prav tako nadzoruje presenetljivo majhno število možganskih celic.
Spopadanje z laserji
Kako naredite mišjo halucinacijo, ne da bi ji recimo zdrsnili psihedelična zdravila? Za ta eksperiment so raziskovalci uporabili tehniko, imenovano optogenetika - v bistvu je vstavljanje svetlobno občutljivih genov v možgane živali, ki povzročijo, da se določeni nevroni sprožijo, ko so izpostavljeni določeni valovni dolžini svetlobe.
To tehniko so v prejšnjih študijah uporabljali, da so miši spremenili v "zombija", ki so jemali lakoto, in podpirali podgane, ki so jih ugnale v uporabo kokaina. Tu so ga uporabili za učenje, kako se možgani miši odzivajo, ko so prikazani različni vzorci vodoravnih in navpičnih črt - in da vidimo, ali bi te nevronske odzive lahko ustvarili čisto s pulziranjem majhnih skupin nevronov s ciljano svetlobo.
Raziskovalci so to nalogo dosegli tako, da so v lobanje miši (v kompletu s prozornim steklenim steklom in vsem) vtisnili dobesedno okno. Ta operacija je razkrila vidno skorjo - možgansko regijo, odgovorno za obdelavo vizualnih informacij tako pri miših kot pri ljudeh. Znanstveniki so v miške vstavili tudi gene, da proizvajajo dva različna proteina, enega, ki je povzročil, da se nevroni svetijo zeleno, kadar so bili aktivirani, in drugega, ki je povzročil, da se nevroni sprožijo, ko so bili izpostavljeni določeni infrardeči laserski svetlobi.
Nato so raziskovalci mišem pokazali vzorec premikanja vzporednih črt in jih usposobili, da so lizali izliv vode, ko so bile črte popolnoma navpične ali popolnoma vodoravne. Zahvaljujoč zeleno žarečim beljakovinam so znanstveniki natančno videli, kateri nevroni so streljali, ko so miši prepoznale in reagirale na različne usmeritve. To je raziskovalcem omogočilo, da so razvili poseben, 3D "hologram" laserske svetlobe, ki bi ga lahko izstrelili na točno prave točke v mišjih možganih, da bi ciljali le na tiste nevrone, ki sodelujejo pri prepoznavanju vodoravnih ali navpičnih črt.
Zdaj pa za "halucinacije". Postopoma so raziskovalci mišem pokazali vse bolj zasenčene projekcije vodoravnih in navpičnih linij, medtem ko so s posebnim laserjem sprožili ustrezne nevrone v možganih miši. Konec eksperimenta so raziskovalci prenehali prikazovati mišje črte - toda ko je laser zadel nevrone, odgovorne za videnje vodoravnih ali navpičnih črt, so miši še reagirale tako, da so lizale ustrezen odtok vode.
Je bila to prava halucinacija? So miške res "videle" nevidne črte? Ni mogoče zagotovo vedeti, je dejal Deisseroth v članku, ki je bil priložen študiji. Vendar je glodanje možganskih celic in odziv na vedenjske odzive na lasersko svetlobo izgledalo tako, kot so se zgodili "med naravno percepcijo", je dejal Deisseroth. Pravzaprav je laserska svetloba povzročila, da so se možgani miši odzvali na določen vidni dražljaj, ki ga ni bilo.
Presenetljivo je, da so zapisali raziskovalci, da so lahko pri miših sprožili te specifične nevronske odzive, in sicer tako, da so ciljno usmerili med 10 in 20 nevronov - kar je del odstotka več milijonov milijonov miši.
"Ne vemo, koliko celic bi lahko trajalo, da bi pri človeku sprožile bolj izpopolnjeno misel, senzorično izkušnjo ali čustvo," je dejal Deisseroth, "vendar bo verjetno to presenetljivo majhno število, glede na to, kar vidimo v miška."
