Ten międzygatunkowy eksperyment rzuca nowe światło na obwody neuronalne, które powodują halucynacje, będące częstym objawem w różnych zaburzeniach psychotycznych. W swoim badaniu naukowcy skłonili ludzi i myszy do zgłaszania, kiedy grając w grę komputerową, słyszą dźwięki, które w rzeczywistości nie istnieją.
Projekt poprowadziła Katharina Schmack, badaczka z Laboratorium Cold Spring Harbor w Nowym Jorku. Opublikowane na łamach „Science” wyniki badania jej zespołu mają pomóc znaleźć nowe sposoby metody leczenia m.in. schizofrenii.
Myszy, ludzie i dźwięki, które nie istnieją
Schmack i jej współpracownicy zdecydowali się na modelowanie halucynacji u ludzi i myszy, aby połączyć korzyści płynące z badań z udziałem obu gatunków. Skąd pomysł na takie połączenie obiektów badań?
Podczas gdy ludzie mogą komunikować swoje subiektywne doświadczenia, myszy mają mocno ograniczone zdolności do porozumiewania się z ludźmi. Oczywiste więc jest to, że to Homo sapiens jest lepszym obiektem eksperymentów dla badaczy psychiatrii. Gryzonie mają jednak do siebie to, że laboranci mogą poddawać je szerszemu wachlarzowi testów neurobiologicznych (w tym przypadku podawano im ketaminę lub dopaminę), których przeprowadzenie u ludzi byłoby problematyczne logistycznie, ale i etycznie.
“Dużym wyzwaniem, które tutaj podejmujemy, jest wykorzystanie modelu halucynacji, aby połączyć subiektywne doświadczenie halucynacji u ludzi z neurobiologią, którą możemy badać u myszy” – powiedziała Schmack.
Aby przygotować się do eksperymentu, Schmack i jej koledzy wytresowali dziesiątki myszy tak, by były zdolne do obsługi gry komputerowej, która na tle niepożądanego hałasu odtwarzała różniące się od siebie głośnością specyficzne wskazówki słuchowe. Dopiero kiedy gryzonie nauczyły się wtykać nosy do specjalnych otworów w klatkach, by zgłosić badaczom, że usłyszały daną informację dźwiękową, naukowcy mogli ruszyć z drugim etapem, w którym do akcji wkroczyli również ludzcy ochotnicy. 220 ludzi również miało za zadanie zagranie w grę, jednak z tą różnicą, że słyszane dźwięki zgłaszali badaczom kliknięciem myszki.
Kiedy myszy lub ludzie zgłaszali, że słyszą dźwiękową wskazówkę, która w rzeczywistości nie była odtwarzana, zdarzenie to odnotowywano jako postrzeganie podobne do halucynacji (w skrócie HALIP, od ang. hallucination-like perception).
Modyfikacje tego podstawowego eksperymentu przyniosły interesujące wyniki. Zarówno myszy, jak i ludzie zgłaszali więcej HALIP-ów, gdy wskazówki były odtwarzane z wyższą częstotliwością, co – jak sądzą badacze – wynika z podwyższonego oczekiwania na sygnały słuchowe.
Co ciekawe, ludzcy uczestnicy, którzy w kwestionariuszu przed badaniem podali, że doświadczają spontanicznych halucynacji, zgłaszali podczas eksperymentu więcej HALIP-ów, co wskazuje na istnienie obwodów neuronalnych, które u niektórych mogą zwiększać prawdopodobieństwo takich doświadczeń.
Kluczowa rola dopaminy w halucynacjach
Aby ocenić podobne obwody u myszy, Schmack i jej koledzy przeprowadzili próby, w których część z badanych gryzoni przed rozpoczęciem gry otrzymywała dawki ketaminy lub dopaminy. Obie substancje powodowały, że myszy zgłaszały więcej HALIP-ów niż w próbach bez tych dodatków. Biorąc pod uwagę, że myszy, którym podano dawki ketaminy, nie wykazywały problemów z wydajnością ani innych nieregularnych zachowań, zespół stwierdził, że udało im się wyizolować u myszy rolę ketaminy i dopaminy w zwiększaniu doświadczeń podobnych do halucynacji.
Wyniki te potwierdzają dobrze udokumentowane powiązanie halucynacji z dopaminą, która jest ważnym neuroprzekaźnikiem. Nadmiar dopaminy jest kluczowym czynnikiem wywołującym te doświadczenia zmysłowe, a wiele metod leczenia halucynacji polega na podawaniu leków blokujących dopaminę. Jednak międzygatunkowa natura badań ujawniła nowe szczegóły dotyczące specyficznych procesów zachodzących w prążkowiu, części przodomózgowia, które okazało się być związane z HALIP-ami.
“Nikt nie mógł naprawdę wyjaśnić, co jest procesem, który w tym pośredniczy” – powiedziała Schmack – “Teraz już wiemy, że naprawdę kluczowa jest tu obecność dopaminy w prążkowiu i uważamy, że ma to silny związek z percepcją i tym, w jaki sposób owa percepcja opiera się na oczekiwaniach. Innymi słowy, dopamina w prążkowiu może odpowiadać za równowagę pomiędzy tym, czego oczekujemy od naszego systemu sensorycznego, a rzeczywistymi danymi, które otrzymujemy ze świata zewnętrznego.
W opisywanym eksperymencie z grą komputerową to wysoka częstotliwość dźwiękowych wskazówek aktywowała u myszy i ludzi oczekiwanie na dźwięki, co spowodowało, że badani czuli się bardziej pewni, że je słyszą, nawet jeśli ich tam nie było. Wynika to z tego, że kiedy układ nerwowy zawiera zbyt dużo dopaminy, przesuwa równowagę w kierunku oczekiwania na sygnały, zwiększając szanse na to, że dana osoba będzie doświadczać ich jako halucynacji.
Zespół z Leeds uważa, że nowe ustalenia pomogą badaczom medycyny opracować bardziej ukierunkowane metody leczenia dla osób cierpiących na takie schorzenia jak schizofrenia, którym często towarzyszą słuchowe omamy. “Dzięki temu, że analizujemy aktywność różnych typów komórek, naprawdę możemy spróbować uzyskać lepsze metody leczenia” – podsumowała Schmack.
Źródło: Science.