A tudósok ablakot vágtak az egér agyába, majd rávilágítottak egy lézerre, hogy hallucinációkat kiválthassanak.
Ez furcsa - de a ma (július 18-án) a Science folyóiratban közzétett tanulmány eredményei még enyhébbek is voltak. Figyelemre méltó, hogy míg az egerekben sok millió neuron vagy agysejt található, a lézerfénynek csak körülbelül 20-at kellett megérinteniük, hogy rávilágítsanak az egérre, hogy felismerje a falon egy olyan mintázatot, amely valójában nem volt ott.
Ezek az eredmények arra ösztönözték a kutatókat, hogy tegyék fel a ritkán megfogalmazott kérdést: Miért nem botladoznak folyamatosan az egerek (és az emberek)?
"Az egér agyában több millió idegsejt van; az emberi agyban sok milliárd van" - nyilatkozta Karl Deisseroth, a Stanfordi Egyetem idegtudós és pszichiáterének tanulmánya. "Ha csak 20 vagy annál több is képes felfogást teremteni, akkor miért nem hallucinálunk állandóan hamis véletlenszerű tevékenység miatt?"
Ez a hihetetlen mentális érzékenység azt sugallja, hogy az emlősök agyai még finomabb gépeket tartalmaznak, mint korábban gondoltuk - tette hozzá Deisseroth, aki képes reagálni a túlságosan alacsony agysejtekre anélkül, hogy túlságosan figyelmen kívül hagyná a véletlenszerűen hibásan működő idegsejteket. Noha a jelen kísérlet csak az egyszerű vizuális minták felismerésére irányult, lehetséges, hogy a bonyolultabb mentális érzéseket, például az érzelmeket vagy az emlékeket szintén meglepően kevés agysejt szabályozza.
Kioldás lézereken
Hogyan lehet az egér hallucinálódni anélkül, hogy, mondjuk, lecsúsztatná a pszichedelikus gyógyszereket? Ehhez a kísérlethez a kutatók optogenetikának nevezett technikát alkalmaztak - lényegében fényérzékeny gének beillesztését az állat agyába, amelyek bizonyos neuronok tüzet okoznak, amikor bizonyos fény hullámhosszúságnak vannak kitéve.
Ezt a technikát a korábbi vizsgálatokban használták az egerek éhség-őrült "zombikká" alakításához és a patkányok segítéséhez a kokain szokásukban. Itt arra használják, hogy megtanulják, hogyan reagálnak az egerek agyai, amikor a vízszintes és függőleges vonalak különféle mintázatait mutatják -, és hogy megnézhessük, lehet-e ezeket az idegi válaszokat pusztán úgy létrehozni, hogy kis neuroncsoportokat célzott fény segítségével pulzálunk.
A kutatók ezt a feladatot úgy végezték, hogy egy ablakot faragtak be az egerek koponyájába (átlátszó üvegtáblával és mindennel). Ez a műtét a vizuális kéreg felfedezését jelentette - az agy régiót, amely mind az egerek, mind az emberek vizuális információinak feldolgozásáért felelős. A tudósok emellett géneket is beillesztettek az egerekbe, hogy két különböző proteint termeljenek: az egyiket, amely az idegsejtek zöldre vált, amikor aktiválódnak, a másikot, amely az idegsejtek tüzet okozott, amikor egy speciális infravörös lézerfénnyel érintkeztek.
Ezután a kutatók megmutatták az egereknek a párhuzamos vonalak mozgatásának mintáját, és kiképezték őket, hogy nyálják ki a vízfolyót, ha a vonalak tökéletesen függőlegesek vagy tökéletesen vízszintek. A zöld izzó fehérjéknek köszönhetően a tudósok pontosan megfigyelték, mely idegsejtek lőnek, amikor az egerek felismerik és reagáltak a különböző vonali tájolásokra. Ez lehetővé tette a kutatók számára egy speciális, 3D-s lézerfény "hologram" kifejlesztését, amelyet az egér agyának pontosan a megfelelő pontjaiba lehet lőni, hogy csak azokat a neuronokat célozzák meg, amelyek részt vesznek a vízszintes vagy függőleges vonalak felismerésében.
Most, hogy a "hallucinációk". Fokozatosan a kutatók megmutatták az egereknek a vízszintes és a függőleges vonalak egyre inkább homályos vetületeit, miközben speciális lézerükkel kiváltják a megfelelő neuronokat az egerek agyában. A kísérlet végére a kutatók abbahagyták az egérvonalak megjelenítését - de amikor a lézer megütötte a vízszintes vagy függőleges vonalak látásáért felelős idegsejteket, az egerek továbbra is reagáltak a megfelelő vízfolyó nyalogatásával.
Valódi hallucináció volt ez? Az egerek valóban "látják" a láthatatlan vonalakat? Lehetetlen biztosan tudni - mondta Deisseroth a tanulmányt kísérő hírcikkben. A rágcsálók agysejtjeinek tüzelése és viselkedése a lézerfényre ugyanakkor pontosan úgy nézett ki, mint a "természetes észlelés során" - mondta Deisseroth. Valójában a lézerfény az egerek agyát reagált egy speciális látványos stimulációra, amely ott nem volt.
Figyelemre méltó, hogy a kutatók írták, hogy képesek voltak kiváltani ezeket a specifikus idegválaszokat egereikben 10 és 20 neuron közötti célzással - ez az egerek teljes milliárdjának százaléka.
"Nem tudjuk, hány sejtbe kerülhet egy részletesebb gondolat, érzékszervi tapasztalat vagy érzelem kiváltása egy emberben" - mondta Deisseroth. - De valószínűleg meglepően kicsi a szám, tekintve, amit látunk az egér."
