Dusza towarzystwa czy przystosowany samotnik - jak społeczny jest mózg?
W eksperymentach na szczurach uczeni z Instytutu Biologii Doświadczalnej PAN im. Marcelego Nenckiego będą przyglądać się funkcjonowaniu ośrodka przetwarzania emocji w mózgu: ciału migdałowatemu.
Chcemy przede wszystkim się dowiedzieć, czy zarażanie się emocjami innych – a więc emocje przekazywane drogą społeczną – angażuje te same grupy neuronów, co emocje o charakterze niespołecznym. Spróbujemy także odpowiedzieć na pytanie, czy społeczne emocje o pozytywnym i negatywnym charakterze są przetwarzane przez te same neurony - tłumaczy dr Knapska.
Ciało migdałowate to niewielka struktura o charakterystycznym kształcie migdała, znajdującą się głęboko w mózgu. Przy bezpośrednim pobudzeniu osobnika wykazuje ono zwiększoną aktywność, szczególnie silną w przypadku emocji negatywnych, takich jak strach wywołany zagrożeniem. Wiadomo jednak, że ciało migdałowate jest zaangażowane także w kontrolę emocji społecznych, a więc powstających w wyniku interakcji z innymi, pobudzonymi emocjonalnie istotami.
Za pomocą optogenetyki potrafimy kontrolować aktywność nawet bardzo małych fragmentów ciała migdałowatego szczurów. Krok po kroku, zamierzamy tu włączać i wyłączać kolejne grupy neuronów (...) będziemy sprawdzać, jak zwierzę reaguje na emocje innego szczura, znajdującego się w pobliżu, który jest jednocześnie odpowiednio pobudzony emocjonalnie - wyjaśnia dr Knapska.
Kontrolowanie ściśle określonych grup neuronów jest możliwe tylko u szczurów wcześniej poddanych modyfikacjom genetycznym. W wyniku tych modyfikacji w błonach komórkowych wybranych neuronów pojawiają się światłoczułe białka pełniące rolę kanałów jonowych.
Przed eksperymentem do wnętrza mózgu zwierzęcia wprowadza się cienki światłowód (szczury bardzo dobrze tolerują ten zabieg mikrochirurgiczny). Gdy kanały jonowe zmodyfikowanych neuronów zostaną oświetlone światłem o odpowiedniej długości fali, zależnie od swego typu pobudzą lub zahamują aktywność neuronu. Reakcje neuronów na włączenie lub wyłączenie światła są przy tym niemal natychmiastowe, co ułatwia wiązanie przyczynowo-skutkowe aktywności grup neuronów z zachowaniem zwierzęcia.
Prace grupy dr Knapskiej mają charakter czysto naukowy. Z uwagi na techniki optogenetyczne, nie można byłoby prowadzić ich na ludziach. Jednak zrozumienie procesów przetwarzania emocji w neuronach ciała migdałowatego szczurów będzie miało także znaczenie praktyczne. Pozwoli poznać mechanizmy różnych chorób, np. autyzmu czy psychopatii, gdzie umiejętności komunikacji społecznej są silnie zaburzone.Ponieważ podłoże tych chorób jest podobne u szczurów i ludzi, wiedza zdobyta przez grupę dr Knapskiej o neurobiologicznych podstawach przetwarzania bodźców społecznych u szczurów z czasem prawdopodobnie znajdzie zastosowanie medyczne.
Nasze dotychczasowe wyniki, dzięki którym mogłam skutecznie aplikować o grant ERC, wstępnie wykazały, że strach jednego szczura rzeczywiście aktywuje układy neuronów znajdujące się w ciele migdałowatym drugiego zwierzęcia. Jednak emocje przekazywane społecznie są przetwarzane przez mózg w bardzo złożony sposób. Dlatego jesteśmy przekonani, że podczas dalszych doświadczeń neurony nie raz nas zadziwią swoimi reakcjami - mówi dr Knapska.
Badania nad mechanizmami przetwarzania emocji społecznych przez mózg, prowadzone w Instytucie Nenckiego w ramach ERC Starting Grant, będą trwały pięć lat. Aby zrealizować je w zakładanym terminie, dr Knapska planuje powiększyć swoją grupę m.in. o naukowca na stażu podoktorskim i przynamniej dwóch doktorantów.
Granty Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych należą do najbardziej prestiżowych i zarazem najtrudniejszych do zdobycia grantów europejskich. Od 2007 roku przyznano je ok. 6,5 tysiąca naukowcom, w tym 22 badaczom z Polski.
PAP - Nauka w Polsce
