Jak społeczny jest mózg?
Źródło: Instytut Nenckiego, Grzegorz Krzyżewski
Gdy ktoś panikuje, inni mogą odczuwać jego zaniepokojenie. Gdy inni się śmieją, nam także łatwiej się uśmiechać. Część emocji nie należy wyłącznie do nas, przejmujemy je od osób w naszym otoczeniu. Jak mózg przetwarza tak złożone, społeczne emocje? Pierwsze zarysy odpowiedzi wyłaniają się z badań Instytutu Nenckiego, obecnie realizowanych w ramach prestiżowego europejskiego grantu ERC, przyznanego dr Ewelinie Knapskiej.
Człowiek jest istotą społeczną. Lecz jaki jest jego mózg? Czy są w nim struktury, które wyewoluowały specjalnie w celu zapewnienia nam sprawnych relacji z resztą społeczności, czy może odczuwanie emocji innych osobników to po prostu wynik adaptacji, nabycia nowych umiejętności przez obwody neuronalne wykształcone na dużo wcześniejszych etapach ewolucji? W najbliższych latach badania nad mechanizmami przetwarzania emocji społecznych przez mózg będą realizowane w warszawskim Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. Marcelego Nenckiego dzięki elitarnemu grantowi ERC Starting Grant o wartości 1,3 mln euro, przyznanemu dr hab. Ewelinie Knapskiej. Granty Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (European Research Council, ERC) należą do najbardziej prestiżowych i zarazem najtrudniejszych do zdobycia grantów europejskich. Od 2007 roku przyznano je ok. 6,5 tysiąca naukowcom, w tym zaledwie 22 badaczom z Polski.
„W starannie zaprojektowanych eksperymentach na szczurach będziemy się przyglądać funkcjonowaniu bardzo ciekawego 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 jest niewielką strukturą o charakterystycznym kształcie migdała, znajdującą się głęboko w mózgu. Wedle dotychczasowej wiedzy, 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, na ogół liczące nie więcej niż kilkaset komórek nerwowych. Za każdym razem 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 ich wyniku 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, poznawczy. 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 dla poznania mechanizmów różnych chorób, np. autyzmu czy psychopatii, w których umiejętności komunikacji społecznej są silnie zaburzone. Ponieważ podłoże tych chorób jest w części 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 w Instytucie Nenckiego, prowadzone 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 są przydzielane w trzech głównych kategoriach: Starting Grant (dla naukowców od dwóch do siedmiu lat po doktoracie, maksymalnie 1,5 mln euro), Consolidator Grant (dla osób siedem do dwunastu lat po doktoracie, maksymalnie 2 mln euro) oraz Advanced Grants (dla naukowców o ugruntowanym dorobku, maksymalnie 2,5 mln euro).
Zaloguj się Logowanie