Da Ivan Pavlovs hund hørte klokken af en klokke, begyndte valpen at salive i påvente af sin middag. Da professor Mary Torregrossas rotter hørte en lignende tone, begærede de kokain. I det mindste gjorde nogle af dem det - inden Torregrossa og hendes kolleger skrev deres minder.
Torregrossa studerer psykologien for narkotikamisbrug og tilbagefald på University of Pittsburgh School of Medicine (hvor hun også er lektor i psykiatri). I en ny undersøgelse, der blev offentliggjort 22. januar i tidsskriftet Cell Reports, oprettede Torregrossa og to af hendes kolleger et pavlovsk eksperiment, hvor en gruppe laboratorierotter kom til at forbinde en bestemt audiovisuel signal med hasten med en kokaininfusion.
Til sidst, blot ved at se eller høre køen, fik rotterne lyst til mere kokain - indtil forskerne "slettede" den tilknytning fra rotternes hjerner ved hjælp af en neurostimuleringsteknik kaldet optogenetik. Pludselig viste rotter, der blev udsat for den samme audiovisuelle signal, som engang fik deres hjerner til at gløde af forventning, overhovedet ingen interesse i køen.
"Det var som om de aldrig havde set kokain," fortalte Torregrossa til Live Science. "Det er spændende, fordi der er muligheden for, at der langs vejen der kan være neurostimuleringsteknologier, der muligvis også kan reducere kø-motiveret trang og tilbagefald hos mennesker."
Gnagersindets evige solskin
I den nye undersøgelse blev Torregrossas rotter placeret en efter en i et specielt bur med en håndtag tilsluttet en pumpe. Når en rotte trykede på håndtaget, gav pumpen den rotte en lille, intravenøs dosis kokain. Hver gang dette skete, tændtes et skarpt lys over grebet i 10 sekunder, mens en monoton ringelyd spillede i buret.
Efter at en rotte gentog dette ritual mange gange, sagde Torregrossa, blev kombinationen af lys og støj et "signal", som stormen fra en kokain var på vej - slags som Pavlovs berømte doggy middagsklokke, men satte sig til selvmedicinering gnavere.
Hver gang rotterne blev udsat for dette lys / lyd-signal i efterfølgende forsøg, viste deres hjerner, hvad Torregrossa kaldte et "trang" eller "tilbagefaldsrespons" på stimuli, og rotterne fortsatte med at mashre grebet "i virkelig høje hastigheder" da håndtaget ikke længere forsynede dem med kokain.
Ved hjælp af små elektroder placeret i hver gnaverhjerne, så forskerne, at dette trangsvar var forbundet med øget aktivitet i en rotts amygdala - et følelsesmæssigt behandlingscenter, der var ansvarlig for både frygt og glæde. (Denne mandelformede klynge af neuroner er tidligere også blevet knyttet til suget hos mennesker.)
”Dernæst ville vi se, om vi kunstigt kunne reducere disse trang ved at stimulere stien ind i amygdalaen,” sagde Torregrossa.
For at gøre dette brugte forskerne en teknik kaldet optogenetik - en måde at introducere lysfølsomme proteiner i et dyrs hjerne og derefter udsætte dem for farvede lysstråler for effektivt at tænde celler "tændt" eller "slukket" efter vilje.
I tidligere undersøgelser har forskere med succes anvendt denne teknik til at forhindre mus i at have epileptiske anfald eller få dem til at tørste efter kommando. Torregrossa og hendes team ønskede at bruge det til at slukke for deres rottes kø-inducerede trang. Så de injicerede deres rotter med en speciel virus, der bærer lysfølsomme proteiner, som oprettede butik i det cellulære kryds, hvor sensorisk information (som lyd og lys) kommer ind i amygdalaen.
Ved at bade disse celler i et blåt LED-laserlys, kunne forskerne kontrollere strømmen af information ind i rottenes følelsesbehandlingsnav. I dette tilfælde betød det at dæmpe betydningen af medikamentet, når det kom ind i amygdalaen. Da de kombinerede denne blå lysstimulering med rotternes velkendte pavloviske medicinske signaler, fandt forskerne, at de i det væsentlige kunne narre gnaverne til at glemme, at lyd / lys-kombinationen havde noget at gøre med fornøjelsen ved en høj kokain. Pludselig havde de langt mindre interesse i at slå kokainstangen i deres bur.
"Efter kun 15 minutter af denne blå lysstimulering blev rotternes tilbagefaldsadfærd markant reduceret," sagde Torregrossa. "Det er i det væsentlige, som om vi har slettet deres minder, så de reagerede ikke mere på det signal."
"Meget futuristiske" spørgsmål
Selvom denne tilsyneladende hukommelse-sletningsteknik er et fascinerende fund, bemærkede Torregrossa, at det kunne være en midlertidig løsning på et meget mere kompliceret puslespil om, hvordan afhængighed ændrer hjernen. Det er for eksempel muligt, at hvis de nyligt rehabiliterede rotter endnu engang fik kokain i nærværelse af den velkendte audiovisuelle signal, ville deres trang og tilbagefaldsimpulser "være tilbage i et skud", som de var før.
Teamets succes rejser stadig nogle interessante muligheder for fremtiden for overvågning og behandling af afhængighed, og muligvis endda hjerneforstyrrelser, hos mennesker. Torregrossa sagde, at hun er begyndt at tale med sine kolleger på University of Pittsburghs neurale engineering afdeling om levedygtigheden af neurale implantater, der kunne overvåge en persons amygdala neuroner, og derefter aktiveres for at undertrykke et trang eller tilbagefald svar.
Alt dette er "meget futuristisk", sagde Torregrossa, og - hvis en sådan behandling er mulig hos mennesker - er det også bundet i etiske spørgsmål. Hvis en knap med en knap kan "slette" hukommelsen til en narkotikarealistisk trigger, hvad ellers kunne den slette? Kunne gode minder blive fanget i krydsbranden? Kunne hele mennesker, steder eller oplevelser slettes på fuld blæst "Eternal Sunshine of The Spotless Mind" -mode?
"Hvordan kan vi kun påvirke de dårlige minder, som vi ikke ønsker at forårsage tilbagefald - og lade alt andet være i fred?" Spurgte Torregrossa. "Hvor langt nede på den vej går vi til at påvirke en persons tanker?"
