Agresor on/off

To jeden z tych kierunków badań, które równocześnie mnie fascynują i przerażają. Naukowcy odkryli, jak sterować mysim mózgiem za pomocą lasera. W zasadzie nie ma większych technicznych przeszkód, by podobnie sterować człowiekiem.

Badacze z Yale University zidentyfikowali w mysim mózgu obszar odpowiedzialny za pościg ofiary i agresję, a następnie nauczyli się ten region aktywować wiązką lasera. Dzięki temu mogli diametralnie zmieniać zachowanie (charakter?) zwierzęcia. W czasie eksperymentów osobniki łagodne jak za dotknięciem czarodziejskiej różdżki zmieniały się w seryjnych zabójców, aby za chwilę znowu stać się oazą łagodności. Za te diametralne zmiany odpowiedzialne są dwa „pęczki” neuronów znajdujących się w ciele migdałowatym. To część układu limbicznego mająca bardzo bogaty system połączeń wchodzących i wychodzących. W największym skrócie: odpowiada ona za tworzenie sieci społecznych, za nawiązywanie kontaktów i przetwarzanie informacji mających źródło w innych osobnikach tego samego gatunku. Ciało migdałowate odpowiada także za generację emocji i za reakcje obronne organizmu. Znajdują się w nim dwie grupy neuronów, z których jedna – przynajmniej u gryzoni – koordynuje pogoń za ofiarą, a druga jest odpowiedzialna za mięśnie karku i szczęki, dzięki którym możliwe jest gryzienie. Korzystając z techniki zwanej optogenetyką, naukowcom udało się w dość specyficzny sposób zmodyfikować opisane wyżej neurony.

Białka i światło

Optogenetyka umożliwia kontrolowanie i modyfikowanie aktywności neuronów za pomocą światła. Aby było to możliwe, do kodu DNA neuronów zostaje wprowadzona sekwencja odpowiedzialna za budowę światłoczułego białka. Zwykle do tej modyfikacji – jako wektory – wykorzystywane są wirusy. To one przenoszą obce DNA do wnętrza komórki. Gdy dostanie się do niej „przepis” na światłoczułe białko, gdy tylko komórka je wytworzy, wbudowuje się ono w błonę komórkową takiego neuronu. Teraz wystarczy białko „oświetlić”, aby aktywowało ono albo wygaszało pobudzenie neuronu. Światłoczułe białka, o których mowa, to białka z grupy opsyn. Dzięki optogenetycznym modyfikacjom w błonie komórkowej tworzą się kanały jonowe, które pod wpływem światła przepuszczają kationy, a to powoduje depolaryzację błony. Różne białka tej grupy są wrażliwe na różną długość fali światła. Opsyna ChR2 uaktywnia się wtedy, gdy jest oświetlona światłem niebieskim. Opsyna VChR1 pobudzana jest najsilniej przez światło zielone, a halorodopsyna (której mechanizm działania jest nieco inny niż dwóch poprzednich) przez światło żółte. I tak świecąc światłem o różnej długości, można pobudzać (włączać) i wygaszać (wyłączać) aktywność całych grup zmodyfikowanych komórek nerwowych. Możliwość takiej ingerencji przewidział prawie 20 lat temu Francis Crick, laureat Nagrody Nobla z fizjologii i medycyny, którą w 1962 roku dostał za odkrycie DNA.

Nicienie i inne

Optogenetyka to stosunkowo świeża dziedzina nauki. Pierwsze zmodyfikowane neurony czułe na światło uzyskano dopiero 15 lat temu. Wyniki pierwszych udanych eksperymentów opublikowano w 2005 roku. Naukowy z Uniwersytetu Stanforda dowiedzieli się, jak kontrolować aktywność motoryczną nicieni – bezkręgowców, zwykle pasożytów, które zamieszkują środowisko wodne, jak i lądowe. Do ich komórek nerwowych metodami inżynierii genetycznej wprowadzono białko ChR2. Zostało ono wbudowane w ściany komórkowe neuronów i, pobudzane niebieskim światłem lasera, pobudzało lub wygaszało aktywność neuronów. W ten sposób u nicieni kontrolowano aktywność motoryczną. Ogromną zaletą nicieni, oprócz dobrze poznanych struktur nerwowych, jest to, że mają przezroczyste powłoki ciała, co zasadniczo ułatwia kontrolowanie ich mózgów za pomocą światła. U organizmów większych, gdy sterowaniu za pomocą światła mają podlegać neurony we wnętrzu mózgu, konieczne jest bezpośrednie doprowadzenie tam światłowodów (źródeł światła). Tak jest np. w przypadku myszy. Światło lasera nie przechodzi przez futro i kości czaszki. Aby przeprowadzać tego typu eksperymenty, konieczne jest doprowadzenie światła bezpośrednio do badanego obszaru mózgu. Gryzonie mają więc zainstalowane przewody światłowodowe i poruszają się z nimi jak na uwięzi. Wygląda to makabrycznie. Można sobie jednak wyobrazić, że niewielkie urządzenie emitujące światło w przyszłości może być po prostu mocowane do czaszki i zwierzę nie będzie już musiało poruszać się na uwięzi. Nietrudno sobie też wyobrazić, że kolejnym krokiem będzie instalowanie odpowiednich implantów we wnętrzu czaszki, być może tuż obok tego regionu mózgu, który ma być pobudzany światłem. Taki implant mógłby być uruchamiany za pomocą fal radiowych (na pilota?) albo w wyniku jakiejś reakcji zachodzącej w mózgu.

Wiele pytań

Wróćmy do eksperymentów na myszach, które zostały przeprowadzone na Yale University. Gdy obszary w ciele migdałowatym nie były aktywowane światłem lasera, gryzonie były łagodne. Wystarczyło jednak laser włączyć, by zwierzęta diametralnie zmieniały swoje zachowanie. Stawały się wtedy bardzo agresywne. Nie tylko dla siebie nawzajem, ale głównie dla wszystkiego, co badacze wrzucili do ich klatek. Nawet gdy były to gumowe imitacje innych zwierząt. Myszy rzucały się na nie i próbowały zagryźć. Co więcej, gdy naukowcy aktywowali tylko neurony odpowiedzialne za ściganie ofiary, myszy goniły, ale nie potrafiły zabijać. Gdy naukowcy aktywowali tylko neurony odpowiedzialne za mięśnie karku i szczęki, gryzonie nie goniły ofiary, ale gdy dostały się do niej (np. gdy ofiara nie uciekała albo gdy była gumowym modelem), brutalnie ją zagryzały.

Opisane eksperymenty rodzą wiele pytań. Co w naturze aktywuje (nie tylko u gryzoni) neurony odpowiedzialne za agresję? Czy u człowieka w podobny sposób można uruchomić obszary mózgu odpowiedzialne za poszczególne cechy charakteru i zachowania? Czy skoro dzięki optogenetyce udaje się sterować zachowaniem zwierząt (w tym ssaków), można to samo robić z człowiekiem? Czy etyczne jest poddawanie ludzi tego typu eksperymentom? Odpowiedź na to ostatnie pytanie, która nasuwa się natychmiast, brzmi: NIE. Tyle tylko, że wiedza na temat tego, jak aktywować i wygaszać niektóre obszary mózgu, w przypadku osób chorych psychicznie albo z problemami emocjonalnymi mogłaby się okazać bardzo pożyteczna i mogłaby te osoby przywrócić społeczeństwu. Już dzisiaj dzięki optogenetyce wiemy znacznie więcej np. o podstawach choroby Parkinsona. Zakazywać zatem dalszych eksperymentów, także na ludziach, czy pozwalać na nie?

Niezależnie od odpowiedzi na te i wiele innych pytań jedno zostało po raz kolejny potwierdzone – przynajmniej u myszy – w każdym osobniku „siedzi” agresor i zabójca. I tylko kwestią czynników zewnętrznych jest to, czy zostanie „uruchomiony”.•

„Sonda 2”, niedziela 25 lutego, godz. 9.45.

«« | « | 1 | » | »»

aktualna ocena |   |
głosujących |   |
Ocena | bardzo słabe | słabe | średnie | dobre | super |

Dodaj komentarz
Gość
    Nick (wymagany lub )

    Ze względów bezpieczeństwa, kiedy korzystasz z możliwości napisania komentarza lub dodania intencji, w logach systemowych zapisuje się Twoje IP. Mają do niego dostęp wyłącznie uprawnieni administratorzy systemu. Administratorem Twoich danych jest Instytut Gość Media, z siedzibą w Katowicach 40-042, ul. Wita Stwosza 11. Szanujemy Twoje dane i chronimy je. Szczegółowe informacje na ten temat oraz i prawa, jakie Ci przysługują, opisaliśmy w Polityce prywatności.