Вчені вирізали вікно в мозок миші, потім світили на ньому лазер, щоб викликати галюцинації.
Це дивно - але результати дослідження, опубліковані сьогодні (18 липня) у журналі Science, були навіть дивнішими. Примітно, що дослідники виявили, що у мишей є багато мільйонів нейронів або клітин головного мозку, лазерному світлу потрібно було торкнутися лише близько 20 з них, щоб обманути мишу розпізнати малюнок на стіні, якого насправді не було.
Ці результати надихнули дослідників задати рідкісне запитання: Чому миші (і люди) постійно не спрацьовують?
"Мозок миші має мільйони нейронів; людський мозок має багато мільярдів", - йдеться в повідомленні старшого автора дослідження Карла Дейссерота, невролога і психіатра зі Стенфордського університету. "Якщо лише 20 або близько того можуть створити сприйняття, то чому ми не галюцинуємося весь час через хибну випадкову активність?"
Цей неймовірний розумовий чутливість говорить про те, що мозок ссавців є, можливо, ще більш тонко налаштованими машинами, ніж вважалося раніше, додав Дейссерот, здатний реагувати на надзвичайно малу кількість клітин мозку, не надто відволікаючись на випадково ослаблені нейрони. Хоча даний експеримент розглядав лише розпізнавання простих зорових зразків, можливо, складніші психічні відчуття, як емоції чи спогади, також контролюються напрочуд невеликою кількістю клітин мозку.
Зіткнення на лазерах
Як зробити так, щоб мишачий галюцинат без, скажімо, ковзав йому психоделічних препаратів? Для цього експерименту дослідники застосували метод, який називається оптогенетика - по суті, введення чутливих до світла генів у мозок тварини, які викликають загоряння певних нейронів під дією певної довжини хвилі світла.
Ця методика застосовувалася в попередніх дослідженнях, щоб перетворити мишей на «голодних зомбі», а також допомогти щурам вигнати їх з кокаїну. Тут він використовувався для того, щоб дізнатись, як мозок мишей реагує, коли показуються різні візерунки горизонтальних та вертикальних ліній - і щоб побачити, чи можна було б створити ці нейронні реакції чисто пульсуючи невеликі групи нейронів із цільовим світлом.
Дослідники виконали це завдання, вирізавши буквальне вікно в черепа мишей (у комплекті з прозорим скляним склом і все). Ця операція виявила зорову кору - область мозку, відповідальну за обробку зорової інформації як у мишей, так і у людей. Вчені також вставляли гени в миші, щоб виробляти два різних білка, один, який спричиняв нейрони світитися зеленим кольором кожного разу, коли вони активувалися, а інший, який спричиняв випал нейронів під час впливу конкретного інфрачервоного лазерного світла.
Далі, дослідники показали мишам схему переміщення паралельних ліній і навчили їх облизувати носик води, коли лінії були ідеально вертикальними або ідеально горизонтальними. Завдяки білим зеленим світлам вчені побачили, які саме нейрони вистрілювали, коли миші розпізнавали та реагували на різні лінійні орієнтації. Це дозволило дослідникам розробити спеціальну, тривимірну "голограму" лазерного світла, яку можна було б вистрілити саме в потрібні місця в мозку миші, щоб націлити лише на ті нейрони, які беруть участь у розпізнаванні горизонтальних чи вертикальних ліній.
Тепер про "галюцинації". Поступово дослідники демонстрували у мишей все більш тьмяні проекції горизонтальної та вертикальної ліній, тим часом викликаючи відповідні нейрони в мозку мишей спеціальним лазером. Наприкінці експерименту дослідники перестали показувати мишачі лінії взагалі - але, коли лазер потрапив на нейрони, відповідальні за бачення горизонтальних чи вертикальних ліній, миші все-таки відреагували, облизуючи відповідний носик води.
Це була справжня галюцинація? Чи справді миші «бачили» невидимі лінії? Це неможливо точно знати, сказав Дейссерот у статті, що супроводжує дослідження. Однак вистрілення клітин головного мозку гризунів та поведінкові реакції на лазерне світло виглядали точно так само, як і "під час природного сприйняття", - сказав Дейссерот. Фактично, лазерне світло спричинило реакцію мозку мишей на конкретний зоровий стимул, якого там не було.
Примітно, як писали дослідники, їм вдалося викликати ці специфічні нейронні реакції у своїх мишей, націливши між 10 і 20 нейронами - частку відсотка від загальної кількості мільйонів мишей.
"Ми не знаємо, скільки клітинок може знадобитися, щоб викликати в людини більш досконалу думку, сенсорне переживання чи емоції", - сказав Дейссерот, - але це, мабуть, напрочуд невелика кількість, враховуючи те, що ми бачимо в миша."
