Tutkijat leikkasivat ikkunan hiiren aivoihin ja loistivat sitten laserin hallusinaatioiden käynnistämiseksi.
Se on outoa - mutta tänään (18. heinäkuuta) Science-lehdessä julkaistun tutkimuksen tulokset olivat vieläkin heikompia. Tutkijat havaitsivat, että vaikka hiirissä on useita miljoonia neuroneja tai aivosoluja, laservalon piti koskea vain noin 20 niistä, jotta hiiri huijaa tunnistamaan seinällä olevan kuvion, jota ei oikeastaan ollut siellä.
Nämä tulokset innostivat tutkijoita esittämään harvoin esitetty kysymys: Miksi hiiret (ja ihmiset) eivät kompastu jatkuvasti?
"Hiiren aivoissa on miljoonia neuroneja; ihmisen aivoissa on useita miljardeja", Stanfordin yliopiston neurotieteilijä ja psykiatri, vanhempi tutkimuksen kirjoittaja Karl Deisseroth sanoi lausunnossaan. "Jos vain 20 tai niin voi luoda käsityksen, miksi emme hallusinoidu koko ajan väärän satunnaisen toiminnan takia?"
Tämä uskomaton henkinen herkkyys viittaa siihen, että nisäkkäiden aivot ovat ehkä vielä hienosäädettyjä koneita kuin aiemmin ajateltiin, Deisseroth lisäsi kykenevän reagoimaan erittäin pieneen määrään aivosoluja saamatta häiritsemään satunnaisesti väärin käyneitä neuroneja. Vaikka tässä kokeessa tarkasteltiin vain yksinkertaisten visuaalisten kuvioiden tunnistamista, on mahdollista, että myös monimutkaisempia henkisiä tuntemuksia, kuten tunteita tai muistoja, hallitsee yllättävän pieni määrä aivosoluja.
Laukaisu lasereilla
Kuinka voit saada hiiren hallusinaatiksi, esimerkiksi luisuttamatta sitä psykedeelisille lääkkeille? Tässä kokeessa tutkijat käyttivät tekniikkaa nimeltä optogenetiikka - lähinnä valoherkkien geenien insertointia eläimen aivoihin, jotka aiheuttavat tiettyjen hermosolujen palon, kun ne altistetaan tietyille valon aallonpituuksille.
Tätä tekniikkaa on käytetty aiemmissa tutkimuksissa hiirien muuttamiseksi nälkäiseksi "zombeiksi" ja auttamaan rottia potkaisemaan kokaiinitapansa. Täällä sitä käytettiin oppimaan, kuinka hiirten aivot reagoivat, kun heille esitetään erilaisia vaaka- ja pystysuorien linjojen kuvioita - ja nähdäkseen, voidaanko neuraalivasteet luoda uudelleen puhtaasti pulsoimalla pieniä neuroniryhmiä kohdennetulla valolla.
Tutkijat suorittivat tämän tehtävän veistämällä kirjaimellisen ikkunan hiirien kalloihin (täydellisenä läpinäkyvällä lasiruudulla ja kaikella). Tämä leikkaus paljasti visuaalisen aivokuoren - aivoalueen, joka vastaa visuaalisen tiedon käsittelystä sekä hiirillä että ihmisillä. Tutkijat lisäsivät myös geenejä hiiriin tuottamaan kahta erilaista proteiinia, yhden, joka sai hermosolut hehkuvaksi vihreiksi aina kun ne aktivoitiin ja toisen, joka sai hermosolut tuleen, kun ne altistettiin tietylle infrapunalaservalolle.
Seuraavaksi tutkijat näyttivät hiirillä kuvion liikkuvista yhdensuuntaisista viivoista ja kouluttivat heitä nuolemaan vesiputken, kun linjat olivat täysin pystysuorassa tai täysin vaakasuorassa. Vihreän hehkuvien proteiinien ansiosta tutkijat näkivät tarkalleen, mitkä neuronit ampuivat, kun hiiret tunnistivat ja reagoivat eri linjasuuntaajiin. Tämän ansiosta tutkijat pystyivät kehittämään erityisen 3D-hologrammin laservaloa, joka voidaan ampua hiiren aivojen oikeisiin kohtiin, jotta ne kohdistuisivat vain niihin neuroneihin, jotka osallistuvat vaaka- tai pystysuorien viivojen tunnistamiseen.
Nyt "hallusinaatioille". Vähitellen tutkijat osoittivat hiirien yhä himmeämpiä vaaka- ja pystysuorien linjojen projisointeja, käynnistäen samalla hiirien aivoihin sopivat neuronit erityisellä laserilla. Kokeen loppuun mennessä tutkijat lopettivat hiirilinjojen näyttämisen kokonaan - mutta kun laser osui neuroneihin, jotka olivat vastuussa vaaka- tai pystysuorien viivojen näkemisestä, hiiret reagoivat silti nuolemalla sopivaa vesiputkea.
Oliko tämä todellinen hallusinaatio? Näkivätkö hiiret todella näkymättömät linjat? On mahdotonta tietää varmasti, Deisseroth sanoi tutkimusta seuraavassa uutisartikkelissa. Jyrsijöiden aivosolujen ampuminen ja käyttäytymisvastaukset laservaloon näyttivät kuitenkin täsmälleen kuten he tekivät "luonnollisen havainnon aikana", Deisseroth sanoi. Itse asiassa laservalo sai hiiren aivot reagoimaan tiettyyn visuaaliseen ärsykkeeseen, jota ei ollut siellä.
Tutkijoiden kirjoittamana mielenkiintoisena se on, että he pystyivät laukaisemaan nämä spesifiset hermostovasteet hiirissään kohdistamalla 10 - 20 neuronia - murto-osuus prosenttiyksiköstä hiirien kokonaismäärästä.
"Emme tiedä kuinka monta solua voi viedä yksityiskohtaisemman ajatuksen, aistikokemuksen tai tunteen herättämiseksi henkilössä", Deisseroth sanoi, mutta se on todennäköisesti yllättävän pieni määrä ottaen huomioon mitä näemme hiiri."
