Kiedy pies Iwana Pawłowa usłyszał odgłos dzwonka, szczeniak zaczął ślinić się w oczekiwaniu na obiad. Kiedy szczury profesor Mary Torregrossa usłyszały podobny ton, pragnęły kokainy. Przynajmniej niektórzy z nich - zanim Torregrossa i jej koledzy przepisali swoje wspomnienia.
Torregrossa studiuje psychologię uzależnienia od narkotyków i nawrotów na University of Pittsburgh School of Medicine (gdzie jest również profesorem psychiatrii). W nowym badaniu opublikowanym 22 stycznia w czasopiśmie Cell Reports Torregrossa i dwaj jej koledzy rozpoczęli eksperyment Pavlovian, w którym grupa szczurów laboratoryjnych przyłączyła konkretną audiowizualną wskazówkę do przypływu naparu z kokainy.
W końcu, samo zobaczenie lub usłyszenie wskazówki sprawiło, że szczury pragnęły więcej kokainy - dopóki naukowcy nie „wymazali” tego skojarzenia z mózgów szczurów za pomocą techniki stymulacji nerwowej zwanej optogenetyką. Nagle szczury narażone na tę samą audiowizualną wskazówkę, która kiedyś sprawiała, że ich mózgi lśniły z niecierpliwością, nie okazały żadnego zainteresowania tą wskazówką.
„To było tak, jakby nigdy nie widzieli kokainy”, powiedział Torregrossa dla Live Science. „To ekscytujące, ponieważ istnieje możliwość, że na drodze mogą istnieć technologie stymulacji neuronowej, które mogą ewentualnie zmniejszyć głód motywowany wskazówką i nawrót u ludzi”.
Wieczne słońce umysłu gryzonia
W nowym badaniu szczury Torregrossa umieszczono jeden po drugim w specjalnej klatce z dźwignią podłączoną do pompy. Kiedy szczur nacisnął dźwignię, pompa podała temu szczurowi małą dożylną dawkę kokainy. Za każdym razem, gdy tak się działo, jasne światło nad dźwignią świeciło przez 10 sekund, podczas gdy w klatce rozbrzmiewał monotonny dźwięk dzwonka.
Po tym, jak szczur powtórzył ten rytuał wiele razy, Torregrossa powiedział, że połączenie światła i hałasu stało się „sygnałem”, że nadciągała fala kokainy - coś w rodzaju słynnego dzwonka dla pieszych Pawłowa, ale nastawionego na samoleczenie gryzonie
Ilekroć szczury były narażone na ten sygnał świetlny / dźwiękowy w kolejnych próbach, ich mózgi wykazywały to, co Torregrossa nazywało „pragnieniem” lub „odpowiedzią nawrotową” na bodźce, a szczury dalej zacierały dźwignię „z naprawdę dużymi prędkościami”, nawet kiedy dźwignia przestała dostarczać im kokainę.
Za pomocą drobnych elektrod umieszczonych w mózgu każdego gryzonia naukowcy zauważyli, że ta reakcja głodu była związana ze zwiększoną aktywnością ciała migdałowatego szczura - emocjonalnego centrum przetwarzania odpowiedzialnego zarówno za strach, jak i za przyjemność. (Ta migdałowa gromada neuronów była wcześniej powiązana z głodem również u ludzi).
„Następnie chcieliśmy sprawdzić, czy moglibyśmy sztucznie zmniejszyć te pragnienia poprzez stymulowanie ścieżki do ciała migdałowatego” - powiedział Torregrossa.
Aby to zrobić, naukowcy zastosowali technikę zwaną optogenetyką - sposób wprowadzania wrażliwych na światło białek do mózgu zwierzęcia, a następnie wystawiania ich na kolorowe wiązki światła, aby skutecznie włączać lub wyłączać komórki do woli.
W poprzednich badaniach naukowcy z powodzeniem stosowali tę technikę, aby powstrzymać myszy przed napadami padaczkowymi lub zmusić je do pragnienia na polecenie. Torregrossa i jej zespół chcieli go wykorzystać do wyłączenia pożądania wywołanego przez szczury. Tak więc wstrzyknęli szczurom specjalnego wirusa przenoszącego wrażliwe na światło białka, które otworzyły sklep na skrzyżowaniu komórek, gdzie informacje sensoryczne (takie jak dźwięk i światło) dostają się do ciała migdałowatego.
Kąpiąc te komórki w niebieskim świetle laserowym LED, naukowcy mogli kontrolować przepływ informacji do węzłów przetwarzających emocje szczurów. W tym przypadku oznaczało to osłabienie znaczenia wskazówki dotyczącej narkotyków, gdy weszła ona w ciało migdałowate. Rzeczywiście, kiedy połączyli stymulację niebieskiego światła ze znanymi Pavlovianowi lekami szczurów, naukowcy odkryli, że mogą w zasadzie oszukać gryzonie, zapominając, że połączenie dźwięku / światła ma coś wspólnego z przyjemnością zażywania kokainy. Nagle mieli znacznie mniejsze zainteresowanie uderzeniem dźwigni kokainy w swoich klatkach.
„Po zaledwie 15 minutach stymulacji światłem niebieskim zachowanie nawrotów u szczurów znacznie się zmniejszyło” - powiedział Torregrossa. „Zasadniczo to tak, jakbyśmy wymazali ich wspomnienia, więc nie zareagowali już na tę wskazówkę”.
„Bardzo futurystyczne” pytania
Chociaż ta pozorna technika wymazywania pamięci jest fascynującym odkryciem, Torregrossa zauważył, że może to być tymczasowe rozwiązanie znacznie bardziej skomplikowanej łamigłówki dotyczącej tego, jak uzależnienie zmienia mózg. Możliwe jest na przykład, że gdyby nowo zrehabilitowane szczury ponownie otrzymały kokainę w obecności tej znanej audiowizualnej wskazówki, ich impulsy głodu i nawrotu „wróciłyby za jednym razem”, tak jak były wcześniej.
Mimo to sukces zespołu stwarza pewne interesujące możliwości w zakresie monitorowania i leczenia uzależnień, a nawet chorób mózgu u ludzi. Torregrossa powiedziała, że zaczęła rozmawiać ze swoimi kolegami z działu inżynierii neuronowej Uniwersytetu w Pittsburghu na temat żywotności implantów neuronowych, które mogłyby monitorować neurony ciała migdałowatego danej osoby, a następnie zostać aktywowane w celu stłumienia odpowiedzi na głód lub nawrót.
To wszystko jest „bardzo futurystyczne”, jednak, jak powiedział Torregrossa, i - jeśli takie leczenie jest możliwe u ludzi - jest również pogrążone w kwestiach etycznych. Jeśli ruch przełącznika może „wymazać” pamięć wyzwalacza wznawiania narkotyków, co jeszcze mógłby wymazać? Czy dobre wspomnienia mogłyby zostać złapane w krzyżowy ogień? Czy można wymazać całych ludzi, miejsca lub doświadczenia w pełnym stylu „Eternal Sunshine of The Spotless Mind”?
„Jak możemy wpływać tylko na złe wspomnienia, których nie chcemy powodować nawrotów - i pozostawiać wszystko inne w spokoju?” - zapytał Torregrossa. „Jak daleko podążamy tą drogą, wpływając na myśli danej osoby?”
