Forskere skar et vindue i en muses hjerne og skinnede derefter en laser på det for at udløse hallucinationer.
Det er underligt - men resultaterne af undersøgelsen, der blev offentliggjort i dag (18. juli) i tidsskriftet Science, var endda mere underlige. Bemærkelsesværdigt fandt forskerne, selv om mus har mange millioner neuroner eller hjerneceller, var laserlyset kun nødvendigt at røre ved omkring 20 af dem for at narre musen til at genkende et mønster på væggen, der ikke rigtig var der.
Disse resultater inspirerede forskerne til at stille det sjældent udtrykte spørgsmål: Hvorfor stikker ikke mus (og mennesker) konstant ud?
"En musehjerne har millioner af neuroner; en menneskelig hjerne har mange milliarder," siger seniorundersøgelsesforfatter Karl Deisseroth, en neurovidenskabsmand og psykiater ved Stanford University. "Hvis bare 20 eller deromkring kan skabe en opfattelse, hvorfor hallucerer vi ikke hele tiden på grund af forfalsket tilfældig aktivitet?"
Denne utrolige mentale følsomhed antyder, at pattedyrs hjerner måske er endnu mere finjusterede maskiner end tidligere antaget, tilføjede Deisseroth, og som er i stand til at reagere på overordentligt lave antal hjerneceller uden at blive for distraherede af tilfældigt misvisede neuroner. Mens det nuværende eksperiment kun kiggede på genkendelsen af enkle visuelle mønstre, er det muligt, at mere komplekse mentale fornemmelser, ligesom følelser eller minder, også kontrolleres af et overraskende lille antal hjerneceller.
Tripper på lasere
Hvordan får du en mus til at hallucinere uden at sige, at den glider psykedeliske stoffer? Til dette eksperiment brugte forskerne en teknik kaldet optogenetik - i det væsentlige indsættelse af lysfølsomme gener i et dyrs hjerne, der får visse neuroner til at skyde, når de udsættes for bestemte bølgelængder af lys.
Teknikken er blevet brugt i tidligere undersøgelser for at gøre mus til sult-gale "zombier" og til at hjælpe rotter med at sparke deres kokainvaner. Her blev det brugt til at lære, hvordan muses hjerner reagerer, når de blev vist forskellige mønstre af horisontale og lodrette linjer - og til at se, om disse neurale responser kunne genskabes rent ved at pulse små grupper af neuroner med målrettet lys.
Forskerne udførte denne opgave ved at skære et bogstaveligt vindue ind i musens kranier (komplet med gennemsigtig glasrude og alt sammen). Denne operation afslørede den visuelle cortex - hjerneområdet, der er ansvarlig for behandling af visuel information hos både mus og mennesker. Forskerne indsatte også gener i musene for at producere to forskellige proteiner, den ene der fik neuroner til at lysere grønt, hver gang de blev aktiveret, og en anden der fik neuroner til at skyde, når de blev udsat for et specifikt infrarødt laserlys.
Derefter viste forskerne musene et mønster af bevægelse af parallelle linjer og trente dem til at slikke en vandudløb, når linjerne var perfekt lodrette eller perfekt vandrette. Takket være de grønglødende proteiner så forskerne nøjagtigt hvilke neuroner, der fyrede af, da musene genkendte og reagerede på de forskellige linjeorienteringer. Dette gjorde det muligt for forskerne at udvikle et specielt 3D "hologram" af laserlys, der kunne fyres på nøjagtigt de rigtige pletter i musehjerne for kun at målrette mod de neuroner, der er involveret i genkendelse af vandrette eller lodrette linjer.
Nu for "hallucinationer." Efterhånden viste forskerne, at musene i stigende grad dæmpede fremspring af de horisontale og lodrette linjer, idet de i mellemtiden udløste de relevante neuroner i musens hjerner med deres specielle laser. Ved slutningen af eksperimentet stoppede forskerne med at vise muselinierne helt - men da laseren ramte neuronerne, der var ansvarlige for at se horisontale eller lodrette linjer, reagerede musene stadig ved at slikke den passende vandtud.
Var dette en sand hallucination? Så musene virkelig de usynlige linjer? Det er umuligt at vide det med sikkerhed, sagde Deisseroth i en nyhedsartikel, der ledsager undersøgelsen. Gnavernes hjernecellefyring og adfærdsmæssige reaktioner på laserlyset så imidlertid nøjagtigt ud, som de gjorde "under naturlig opfattelse," sagde Deisseroth. Faktisk fik laserlyset musenes hjerner til at reagere på en specifik visuel stimulans, der ikke var der.
Bemærkelsesværdigt, skrev forskerne, var de i stand til at udløse disse specifikke neurale reaktioner i deres mus ved at målrette mellem 10 og 20 neuroner - en brøkdel af en procent af musens multimillion i alt.
"Vi ved ikke, hvor mange celler det kan tage for at udløse en mere detaljeret tanke, sanseoplevelse eller følelse hos en person," sagde Deisseroth, "men det er sandsynligvis et overraskende lille antal i betragtning af hvad vi ser i musen."
