Стимулируя определённые нейроны зрительной коры, можно добиться от мозга нужного поведения.

Галлюцинация – это когда нам кажется, что мы что-то видим, или слышим, или чувствуем какие-то прикосновения, или обоняем то, чего на самом деле нет. То есть всё дело в какой-то активности нервных клеток мозга, и, вероятнее всего, именно тех, которые занимаются обработкой соответствующих сигналов – нейронов зрительной коры, слуховой коры и т. д.

(Фото: dubassy / Depositphotos) 

Но если галлюцинация начинается с таких клеток, то не можем ли мы вызвать искусственную галлюцинацию, включив нейроны с помощью какого-нибудь экспериментального нейробиологического метода? Такой метод действительно есть – это, конечно, оптогенетика, о которой мы неоднократно писали. Суть оптогенетических методов в том, что в нейроны вводят ген светочувствительного белка, после чего нервную клетку можно включать или выключать с помощью световых импульсов прямо в живом мозге; свет, в свою очередь, приходит по специальным световодам.

С помощью оптогенетических методов удалось узнать очень много нового, но до недавнего времени таким способом можно было действовать только на группу близкорасположенных нейронов. Нейроны обрабатывают информацию группами, однако это вовсе не обязательно группа соседей – нейрон, работающий над определённой задачей, может взаимодействовать с клетками, которые находятся чуть поодаль. С другой стороны, сейчас активно развиваются методы, позволяющие наблюдать за отдельно взятой клеткой. Но до сих пор опять же не удавалось добиться какого-то эффекта в поведении животного, действуя на один-единственный нейрон.

Тогда становится понятно, в чём был смысл экспериментов двух исследовательских групп, из Стэнфорда и Колумбийского университета, опубликовавших свои результаты в Science и в Cell. Во-первых, они модифицировали клетки зрительной коры мышей так, чтобы ими можно было управлять оптогенетически – то есть клетки получили фоточувствительный белок. Но, кроме того, клетки получили ещё один дополнительный белок, который светился, когда в клетке менялся уровень ионов кальция. Уровень кальция меняется, когда клетка активна, так что с помощью кальциечувствительного белка можно было понять, какие клетки реагируют на определённый внешний стимул.

Далее мышам показывали две полосатые картинки: на одной полосы чередовались горизонтально, на другой вертикально. Если мышь видела горизонтальные полосы, она ничего не делала, если же полосы были вертикальными, это был сигнал, что можно напиться из трубочки с водой, которая была тут же – вертикальные полосы означали, что в трубочке есть вода.

Наблюдая за активностью нейронов в мозге крысы, исследователи поняли, какие клетки включаются на «водную» картинку. Если их потом стимулировали – все разом – крыса вела себя так, как будто видела перед собой вертикальные полосы. То есть можно сказать, что у мышей искусственно вызвали галлюцинацию, причём не галлюцинацию вообще, а заставили увидеть в уме вполне определённую картину. Но целью обоих хитроумных экспериментов была, конечно, не галлюцинация сама по себе.

На самом деле исследователи прямо доказали, что клетки, которые принимают зрительные сигналы от глаз, формируют поведение, и что для поведенческого эффекта важна активность именно группы нейронов, а не какой-то отдельной могущественной клетки – возможно, это и очевидно, но многие очевидности в науке требуют экспериментального подтверждения, особенно, когда речь идёт о нейробиологии.

Возможно, что и другие «чувствующие» нейроны мозга, которые первыми принимают сигналы от ушей, носа и т. д., действуют на поведение точно так же, но чтобы в точности понять, так оно или не так, нужны дополнительные исследования.