Oamenii de știință au tăiat o fereastră în creierul unui mouse, apoi au strălucit un laser pe ea pentru a declanșa halucinații.
Este ciudat - dar rezultatele studiului, publicat astăzi (18 iulie) în revista Science, au fost și mai ciudate. În mod remarcabil, cercetătorii au descoperit, în timp ce șoarecii au multe milioane de neuroni sau celule ale creierului, lumina laser a trebuit să atingă doar aproximativ 20 dintre ei pentru a păcăli mouse-ul în recunoașterea unui model de pe perete care nu se găsea cu adevărat acolo.
Aceste rezultate i-au inspirat pe cercetători să pună întrebarea mai rar rostită: de ce nu se șterg șoarecii (și oamenii) în mod constant?
"Un creier de șoarece are milioane de neuroni; un creier uman are mulți miliarde", a declarat autorul principal al studiului, Karl Deisseroth, neurolog și psihiatru de la Universitatea Stanford. „Dacă doar 20 de ani pot crea o percepție, atunci de ce nu halucinăm tot timpul, din cauza activității întâmplătoare spuroase?”
Această sensibilitate mentală incredibilă sugerează că creierele mamiferelor sunt poate chiar și mai bine ajustate decât s-a crezut anterior, a adăugat Deisseroth, capabil să răspundă la un număr extrem de scăzut de celule cerebrale, fără a se distrage prea mult de neuronii defăimători aleatoriu. În timp ce experimentul prezent a analizat doar recunoașterea tiparelor vizuale simple, este posibil ca senzații mentale mai complexe, cum ar fi emoțiile sau amintirile, să fie, de asemenea, controlate de un număr surprinzător de mic de celule cerebrale.
Declanșarea pe lasere
Cum faci un șoarece să alucineze fără, să zicem, să-i strecurăm medicamente psihedelice? Pentru acest experiment, cercetătorii au folosit o tehnică numită optogenetică - în esență, introducerea genelor sensibile la lumină în creierul unui animal care determină focul anumitor neuroni atunci când sunt expuși la anumite lungimi de undă ale luminii.
Tehnica a fost folosită în studiile anterioare pentru a transforma șoarecii în „zombi” înnebuniți de foame și pentru a ajuta șobolanii să-și bată obiceiul de cocaină. Aici, a fost folosit pentru a învăța cum reacționează creierul șoarecilor atunci când sunt prezentate diferite modele de linii orizontale și verticale - și pentru a vedea dacă acele răspunsuri neuronale ar putea fi re-create pur, pulsând grupuri mici de neuroni cu lumină vizată.
Cercetătorii au îndeplinit această sarcină sculptând o fereastră literală în craniile șoarecilor (completată cu geam transparent și tot). Această intervenție chirurgicală a expus cortexul vizual - regiunea creierului responsabilă cu procesarea informațiilor vizuale atât la șoareci, cât și la oameni. Oamenii de știință, de asemenea, au introdus gene la șoareci pentru a produce două proteine diferite, una care a determinat neuronii să strălucească verde ori de câte ori au fost activate și o alta care a determinat focul neuronilor când a fost expusă la o lumină laser specifică infraroșu.
În continuare, cercetătorii au arătat șoarecilor un model de linii paralele în mișcare și i-au instruit să lingă o conductă de apă atunci când liniile erau perfect verticale sau perfect orizontale. Datorită proteinelor cu strălucire verde, oamenii de știință au văzut exact ce neuroni au tras atunci când șoarecii au recunoscut și au reacționat la diferitele orientări ale liniei. Acest lucru le-a permis cercetătorilor să dezvolte o „hologramă” 3D specială a luminii cu laser care ar putea fi trasă în punctele drepte din creierul mouse-ului pentru a viza doar acei neuroni implicați în recunoașterea liniilor orizontale sau verticale.
Acum, pentru „halucinații”. Treptat, cercetătorii au arătat șoarecii proiecții din ce în ce mai slabe ale liniilor orizontale și verticale, între timp declanșând neuronii potriviți în creierul șoarecilor cu ajutorul lor laser special. Până la sfârșitul experimentului, cercetătorii au încetat să mai arate liniile de șoareci cu totul - dar, atunci când laserul a lovit neuronii responsabili de a vedea linii orizontale sau verticale, șoarecii încă au reacționat lăsând scurgerea corespunzătoare a apei.
A fost aceasta o adevărată halucinație? Șoarecii au „văzut” cu adevărat liniile invizibile? Este imposibil de știut sigur, a spus Deisseroth într-un articol de știri care însoțește studiul. Cu toate acestea, tragerea celulelor creierului rozătoare și răspunsurile comportamentale la lumina laser arăta exact așa cum au făcut-o „în timpul percepției naturale”, a spus Deisseroth. De fapt, lumina laser a provocat creierul șoarecilor să răspundă la un stimul vizual specific care nu exista.
În mod remarcabil, cercetătorii au scris, aceștia au fost capabili să declanșeze aceste răspunsuri neuronale specifice la șoarecii lor, vizând între 10 și 20 de neuroni - o fracțiune de la sută din numărul total de șoareci.
„Nu știm câte celule ar putea dura pentru a declanșa o gândire mai elaborată, o experiență senzorială sau o emoție la o persoană”, a spus Deisseroth, „dar este probabil să fie un număr surprinzător de mic, având în vedere ceea ce vedem în soarecele."
