Znanstvenici su urezali prozor mišem mozgu, a zatim zasvijetlili laserom na njemu da pokrene halucinacije.
To je čudno - ali rezultati studije, objavljene danas (18. srpnja) u časopisu Science, bili su čak i čudniji. Značajno je da su istraživači utvrdili, iako miševi imaju milijune neurona ili moždanih stanica, lasersko svjetlo bilo je potrebno da dodirne samo oko 20 njih kako bi miš pokušao prepoznati uzorak na zidu koji zapravo nije postojao.
Ovi su rezultati nadahnuli istraživače da postave rijetko izgovoreno pitanje: Zašto se miševi (i ljudi) ne muče stalno?
"Mišji mozak ima milijune neurona; ljudski mozak ima mnogo milijardi", rekao je u izjavi stariji autor studije Karl Deisseroth, neuroznanstvenik i psihijatar sa Sveučilišta Stanford. "Ako samo 20 ili nešto slično može stvoriti percepciju, zašto onda ne haluciniramo cijelo vrijeme, zbog lažne slučajne aktivnosti?"
Ova nevjerojatna mentalna osjetljivost upućuje na to da su mozgovi sisavaca možda još finije podešeni strojevi nego što se prethodno mislilo, dodao je Deisseroth, sposoban odgovoriti na pretjerano mali broj moždanih stanica, a da se previše ne ometaju nasumično zapuštenim neuronima. Iako je ovaj eksperiment proučavao samo prepoznavanje jednostavnih vizualnih obrazaca, moguće je da složenije mentalne senzacije, poput emocija ili sjećanja, također kontrolira iznenađujuće mali broj moždanih stanica.
Isključivanje lasera
Kako napraviti miša halucinatu bez, recimo, prolijevanja psihedeličnih lijekova? Za ovaj eksperiment, istraživači su koristili tehniku koja se naziva optogenetika - u biti umetanje osjetljivih na svjetlo gena u životinjski mozak koji uzrokuju paljenje određenih neurona kada su izloženi određenim valnim duljinama svjetlosti.
Ta se tehnika koristila u prethodnim studijama kako bi miševe pretvorili u "zombije koji gladuju od gladi" i kao pomoć štakorima da izbace svoju kokainsku naviku. Ovdje je korišten za učenje kako mozgovi miševa reagiraju kada im se prikazuju različiti obrasci vodoravnih i vertikalnih linija - i kako bi se vidjelo mogu li ti neuronski odgovori biti stvoreni čisto pulsiranjem malih skupina neurona ciljanom svjetlošću.
Istraživači su taj zadatak postigli urezujući doslovni prozor u lubanje miševa (zajedno s prozirnim staklenim oknom i svime). Ova operacija otkrila je vizualni korteks - regiju mozga odgovornu za obradu vizualnih informacija i kod miševa i kod ljudi. Znanstvenici su također umetnuli gene u miševe kako bi proizveli dva različita proteina, jedan koji je uzrokovao da neuroni postanu svijetli zeleno kad god se aktiviraju, a drugi koji je uzrokovao paljenje neurona kada je bio izložen specifičnoj infracrvenoj laserskoj svjetlosti.
Zatim su istraživači pokazali miševima uzorak kretanja paralelnih linija i uvježbavali ih da ližu izliv vode kada su linije savršeno vertikalne ili savršeno horizontalne. Zahvaljujući zeleno svijetlim proteinima, znanstvenici su točno vidjeli koji neuroni pucaju kad su miševi prepoznali i reagirali na različite orijentacije. To je omogućilo istraživačima da razviju poseban, 3D "hologram" laserske svjetlosti koji bi se mogao ispaliti na točno odgovarajuća mjesta u mišjim mozgovima da bi ciljali samo na one neurone koji sudjeluju u prepoznavanju vodoravnih ili okomitih linija.
Sada, za "halucinacije". Postupno, istraživači su pokazali miševima sve slabije projekcije vodoravnih i vertikalnih linija, u međuvremenu aktivirajući odgovarajuće neurone u mozgu miševa svojim posebnim laserom. Na kraju eksperimenta, istraživači su prestali prikazivati linije miševa - ali, kada je laser pogodio neurone koji su bili odgovorni za gledanje vodoravnih ili vertikalnih linija, miševi su i dalje reagirali ližući odgovarajući mlaz vode.
Je li to bila prava halucinacija? Jesu li miševi stvarno "vidjeli" nevidljive crte? To je nemoguće znati sigurno, rekao je Deisseroth u članku koji je priložen studiji. Međutim, pucanje moždanih stanica glodavaca i reakcije na ponašanje na lasersko svjetlo izgledali su točno onako kako su se događali "tijekom prirodne percepcije", rekao je Deisseroth. Zapravo, lasersko svjetlo uzrokovalo je mozak miševa da reagira na specifični vizualni podražaj koji nije bio tamo.
Iznenađujuće, napisali su istraživači, bili su u mogućnosti da pokrenu ove specifične neuronske reakcije na svojim miševima ciljajući između 10 i 20 neurona - što je dio procenta od multimilijuna miševa.
"Ne znamo koliko će stanica trebati da pokrene složeniju misao, osjetilno iskustvo ili emociju u osobi", rekao je Deisseroth, "ali vjerojatno će to biti iznenađujuće mali broj, s obzirom na ono što vidimo u miš."
