Ko je pes Ivana Pavlova slišal zvonjenje zvona, je mladič začel slino v pričakovanju svoje večerje. Ko so podgane profesorice Mary Torregrossa slišale podoben ton, so hrepenile po kokainu. Vsaj nekateri so to storili - preden sta Torregrossa in njeni sodelavci ponovno napisali svoje spomine.
Torregrossa študira psihologijo odvisnosti od drog in recidivov na Medicinski šoli Univerze v Pittsburghu (kjer je tudi izredna profesorica psihiatrije). V novi raziskavi, ki je bila 22. januarja objavljena v reviji Cell Reports, je Torregrossa in dva njena sodelavca postavila Pavlovijski eksperiment, v katerem je skupina laboratorijskih podgan prišla povezati določeno avdiovizualno iztočnico s hitrjem infuzije kokaina.
Sčasoma so zgolj videnje ali slišanje iztočnice podgane poželele več kokaina - dokler raziskovalci te zveze niso izbrisali iz možganov podgan z uporabo metode nevronske stimulacije, imenovane optogenetika. Nenadoma podgane, izpostavljene istim avdiovizualnim iztočnicam, ki so si nekoč zasvetile možgane v pričakovanju, niso pokazale zanimanja za iztočnico.
"Bilo je tako, kot da nikoli niso videli kokaina," je Torregrossa povedal Live Science. "To je vznemirljivo, saj obstaja možnost, da bi na poti lahko obstajale tehnologije nevronske stimulacije, ki bi lahko zmanjšale hrepenenje in človeško motiviranje.
Večni sončni žarki glodavca
V novi študiji so podgane Torregrossa postavili enega za drugim v posebno kletko z ročico, povezano s črpalko. Ko je podgana pritisnila na ročico, je črpalka dala tej podgani majhen intravenski odmerek kokaina. Vsakič, ko se je to zgodilo, se je 10 sekund svetila lučka nad ročico, medtem ko se je v kletki igralo monotono zvonjenje.
Potem ko je podgana večkrat ponovil ta obred, je dejal Torregrossa, kombinacija svetlobe in hrupa je postala "iztočnica", da je hitenje kokaina visoko na vrsti - podobno kot Pavlov slavni pasji zvonec za večerjo, vendar nastavljen za samozdravljenje glodalci.
Kadar koli so bile podgane v naslednjih poskusih izpostavljene tej svetlobi / zvoku, so njihovi možgani pokazali, kaj je Torregrossa poimenovala "hrepenenje" ali "ponovitev odziva" na dražljaje, podgane pa so še naprej razbijale ročico "z zelo visokimi hitrostmi", celo ko jim ročica ni več oskrbovala kokaina.
Z drobnimi elektrodami, nameščenimi v možganih vsakega glodavca, so raziskovalci videli, da je ta odziv na hrepenenje povezan s povečano aktivnostjo amigdale podgane - čustvenega predelave, ki je odgovoren za strah in užitek. (Ta mandljeva grozda v obliki mandljev je bila prej povezana tudi s hrepenenjem pri ljudeh.)
"Nato smo želeli preveriti, ali lahko umetno zmanjšamo ta hrepenenje s spodbujanjem poti v amigdalo," je dejal Torregrossa.
Da bi to naredili, so raziskovalci uporabili tehniko, imenovano optogenetika - način vnosa beljakovin, občutljivih na svetlobo, v možgane živali, nato pa jih izpostavili barvnim žarkom svetlobe, da bi lahko celice vklopili ali izklopili po svoji volji.
V prejšnjih študijah so znanstveniki uspešno uporabili to tehniko, da mišem preprečijo epileptične napade ali da jih žeji po ugledu. Torregrossa in njena ekipa sta jo želeli uporabiti za izklop hrepenenja, ki ga povzročajo podgane njihovih podgan. Tako so podgane vbrizgale s posebnim virusom, ki je nosil občutljive na svetlobo beljakovine, ki so postavili trgovino na celičnem križišču, kjer čutne informacije (na primer zvok in svetloba) vstopajo v amigdalo.
Z kopanjem teh celic v modri LED-laserski svetlobi so raziskovalci lahko nadzirali pretok informacij v vozliščih za obdelavo čustev pri podganah. V tem primeru je to pomenilo oslabiti pomen opojne droge, ko je vstopila v amigdalo. Ko so to stimulacijo modre svetlobe združili s podganimi znanimi pavlovijskimi drogami podgan, so raziskovalci ugotovili, da bi v bistvu lahko prevarili glodalce pri pozabi, da kombinacija zvok / svetloba ima kaj skupnega z užitkom kokaina. Nenadoma so imeli veliko manj zanimanja, da bi v kletkah udarili po roki kokaina.
"Po samo 15 minutah te stimulacije z modro svetlobo se je obnašanje podgan podgan očitno zmanjšalo," je dejal Torregrossa. "V bistvu je tako, kot da smo izbrisali njihove spomine, zato se na to iztočnico niso več odzvali."
"Zelo futuristična" vprašanja
Medtem ko je ta navidezna tehnika izbrisa spomina fascinantna ugotovitev, je Torregrossa opozoril, da bi lahko bila začasna rešitev za precej bolj zapleteno sestavljanko, kako odvisnost spremeni možgane. Možno je na primer, da če bi novo rehabilitiranim podganam ob prisotnosti znane avdiovizualne iztočnice spet dali kokain, bi se njihovi hrepeneči in ponovni impulzi "vrnili v enem posnetku", tako kot so bili prej.
Kljub temu pa uspeh ekipe odpira nekaj zanimivih možnosti za prihodnost spremljanja in zdravljenja odvisnosti in morda celo možganskih motenj pri ljudeh. Torregrossa je povedala, da se je s svojimi kolegi z oddelka za nevralni inženiring na Univerzi v Pittsburghu začela pogovarjati o sposobnosti preživetja nevronskih vsadkov, ki bi lahko spremljali človekove amigdalane nevrone, nato pa jih je treba aktivirati za zatiranje hrepenenja ali odziva.
Vse to je "zelo futuristično", je dejal Torregrossa, in - če je takšno zdravljenje možno pri ljudeh -, je zajeta tudi v etičnih vprašanjih. Če lahko s pritiskom na stikalo "izbrišete" spomin sprožilca ponovitve droge, kaj bi še izbrisal? Bi se lahko lepi spomini ujeli v navzkrižnem ognju? Ali bi se lahko celi ljudje, kraji ali izkušnje zbrisali na celoten način "Večni sonček brezhibnega uma"?
"Kako lahko vplivamo le na slabe spomine, za katere ne želimo, da povzročajo ponovitev - in vse ostalo pustimo pri miru?" Je vprašala Torregrossa. "Kako daleč po tej cesti gremo, da vplivamo na človekove misli?"
