Teadlased lõikasid hiire ajusse akna, seejärel paistsid sellele laseri hallutsinatsioonide esilekutsumiseks.
See on imelik - kuid täna (18. juulil) ajakirjas Science avaldatud uuringu tulemused olid veelgi veidramad. Märkimisväärselt leidsid teadlased, et kuigi hiirtel on palju miljoneid neuroneid või ajurakke, pidi laservalgus puudutama neist ainult umbes 20, et meelitada hiirt ära tundma seina mustrit, mida tegelikult polnud.
Need tulemused innustasid teadlasi esitama harva välja öeldud küsimust: Miks ei hiired (ja inimesed) pidevalt välja komista?
"Hiire ajus on miljoneid neuroneid; inimese ajus on palju miljardeid," ütles Stanfordi ülikooli neuroteadlane ja psühhiaater vanem uuringute autor Karl Deisseroth avalduses. "Kui vaid 20 või enam seda suudab tekitada ettekujutuse, siis miks me ei hallitseeri kogu aeg eksitava juhusliku tegevuse tõttu?"
See uskumatu vaimne tundlikkus viitab sellele, et imetajate ajud on võib-olla isegi peenemalt häälestatud masinad, kui seni arvati, lisas Deisseroth, kes on võimeline reageerima erakordselt madalale ajurakkude arvule, laskmata end juhuslikult valesti töötavatest neuronitest häirida. Kui käesolevas katses vaadeldi ainult lihtsate visuaalsete mustrite äratundmist, on võimalik, et ka keerulisemaid vaimseid aistinguid, näiteks emotsioone või mälestusi, kontrollib üllatavalt väike arv ajurakke.
Laseritel komistamine
Kuidas saate hiire hallutsinaadiks teha, ütlemata, et libistate sellele psühhedeelilisi ravimeid? Selle katse jaoks kasutasid teadlased optogeneetikaks nimetatavat tehnikat - sisuliselt valguse suhtes tundlike geenide sisestamist looma aju, mis põhjustavad teatud neuronite tulekahju teatud valguse lainepikkusega kokkupuutel.
Seda meetodit on varasemates uuringutes kasutatud hiirte muutmiseks näljasteks zombideks ja rottide kokaiiniharjumuse aitamiseks. Siin kasutati seda selleks, et õppida, kuidas hiirte ajud reageerivad, kui neile näidatakse horisontaalsete ja vertikaalsete joonte erinevaid mustreid - ja näha, kas neid närvivastusi saab uuesti luua puhtalt väikeste neuronigruppide pulseerimisega sihitud valgusega.
Teadlased täitsid selle ülesande, nikerdades hiirte koljudesse sõnasõnalise akna (koos läbipaistva klaaspaneeli ja kõigega). See operatsioon paljastas visuaalse ajukoore - ajupiirkonna, mis vastutab visuaalse teabe töötlemise eest nii hiirtel kui inimestel. Teadlased sisestasid hiirtesse ka geenid, et toota kahte erinevat valku: üks, mille tagajärjel neuronid helendasid roheliselt, kui nad aktiveerusid, ja teine, mis põhjustas neuronite tulekahju, kui nad puutuvad kokku spetsiifilise infrapunalaservalgusega.
Järgmisena näitasid teadlased hiirtele paralleelsete joonte liikumise mustrit ja koolitasid neid veepritsi lakkuda, kui jooned olid täiesti vertikaalsed või täiesti horisontaalsed. Tänu roheliselt hõõguvatele valkudele nägid teadlased täpselt, millised neuronid tulistasid, kui hiired tuvastasid erinevad joonte orientatsioonid ja reageerisid neile. See võimaldas teadlastel välja töötada spetsiaalse 3D-laservalguse "hologrammi", mida saaks tulistada hiire aju täpselt õigetesse punktidesse, et suunata ainult need horisontaal- või vertikaaljoonte tuvastamisega seotud neuronid.
Nüüd "hallutsinatsioonide" jaoks. Järk-järgult näitasid teadlased hiirtel horisontaalsete ja vertikaalsete joonte järjest hämaramaid projektsioone, käivitades samal ajal hiirte ajus vastavad neuronid spetsiaalse laseriga. Katse lõpuks lõpetasid teadlased hiirte joonte täieliku näitamise - kuid kui laser tabas horisontaalsete või vertikaalsete joonte nägemise eest vastutavaid neuroneid, reageerisid hiired ikkagi sobiva veepritsi lakkumisega.
Kas see oli tõeline hallutsinatsioon? Kas hiired tõesti "nägid" nähtamatuid jooni? Seda on võimatu kindlalt teada saada, ütles Deisseroth uuringuga kaasnenud uudisteartiklis. Näriliste ajurakkude tulistamine ja käitumisvastused laservalgusele nägid aga välja täpselt sellised, nagu nad tegid "loodusliku taju ajal", ütles Deisseroth. Tegelikult põhjustas laservalgus hiirte aju reageerimise spetsiifilisele visuaalsele stiimulile, mida seal polnud.
Märkimisväärsel kombel suutsid teadlased kirjutada, et nad suutsid hiirtel esile kutsuda need spetsiifilised närvireaktsioonid, suunates 10 kuni 20 neuronit - murdosa protsenti hiirte koguarvust.
"Me ei tea, kui palju rakke võib inimeses keerukama mõtte, sensoorse kogemuse või emotsiooni esile kutsumiseks kuluda," sõnas Deisseroth, "kuid tõenäoliselt on see üllatavalt väike arv, arvestades seda, mida me näeme hiir."
