Che cosa ci può rivelare lo studio dei percorsi neurali sulla salute mentale

La neuroscienziata Kay M. Tye studia come il cervello crei complessi stati emozionali quali la depressione, l'ansia o la solitudine. Dalle sue ricerche più avanzate, condivide le sue ultime scoperte, incluso lo sviluppo di uno strumento che usa la luce per attivare i neuroni specifici che creano un incredibile cambiamento comportamentale nei topi. Vediamo come queste scoperte possano cambiare il modo in cui pensate alla mente, ed eventualmente scoprire terapie efficaci per i disturbi mentali.

Comincerò dicendo una cosa
che vi può sembrare scontata.

Il vostro cervello crea
tutte le sfumature della vostra mente.

Perché, dunque, curiamo
le malattie fisiche e quelle mentali

in modo così diverso,

se crediamo di sapere
che il pensiero arriva dal cervello?

Da neuroscienziata,
mi è sempre stato detto

che non mi è consentito
studiare come gli stati emozionali,

quali l'ansia, il desiderio
o la solitudine,

vengano rappresentati dal cervello,

e quindi ho deciso
di fare esattamente quello.

Il mio programma di ricerca
è volto a capire la mente

analizzando i circuiti del cervello.

Nello specifico,
come il nostro cervello crei le emozioni.

È veramente difficile studiare
le sensazioni e le emozioni,

perché non si possono misurare.

Il comportamento è fino ad ora
il modo migliore e la sola via di accesso

all'esperienza emozionale altrui.

Sia per gli animali che per gli uomini,

le auto-valutazioni
sono una misura del comportamento.

I comportamenti motivazionali
ricadono in due categorie:

cercare il piacere ed evitare il dolore.

La capacità di fare
ciò che è un bene per voi

ed evitare ciò che è nocivo

è fondamentale per la sopravvivenza.

E nella nostra società moderna

la difficoltà nel capirne le differenze

può essere etichettata
come malattia mentale.

Se ho un guasto alla macchina,

e la porto dal meccanico,

la prima cosa che fanno
è guardare dentro al cofano.

Ma nello studio sulla salute mentale,

non è possibile aprire
il cofano con un semplice pulsante.

Ed è per questo che conduciamo
esperimenti sugli animali.

Nello specifico,
nel mio laboratorio, sui topi.

Per capire il cervello,
dobbiamo studiare i cervelli.

E per la prima volta, possiamo farlo.

Possiamo spalancare questo cofano.

Possiamo guardare dentro,

fare un esperimento
e vedere cosa ne esce fuori.

La tecnologia ha aperto nuove finestre
sulla scatola nera che è la nostra mente.

Lo sviluppo di strumenti di optogenetica

ha permesso una visione senza precedenti
su specifici neuroni del cervello

e su come interagiscano
tra loro con segnali elettrici.

Possiamo geneticamente modificare
neuroni che diventano sensibili alla luce

e poi usare questa per controllare
le emissioni dei neuroni.

Questo può cambiare
il comportamento di un animale,

e ci permette di vedere
ciò che i circuiti neurali possono fare.

Volete sapere come gli scienziati
fanno tutto questo?

Gli scienziati hanno sviluppato
strumenti optogenetici prendendo spunto

da altri settori scientifici di base.

Le alghe sono organismi unicellulari
evolutisi per muoversi verso la luce.

E quando una luce blu brilla
nella zona di visione di un'alga,

si apre un canale
che invia segnali elettrici

che fanno muovere i flagelli

per dirigerla verso la fonte di luce.

Se cloniamo questa parte
della cellula sensibile alla luce,

e la aggiungiamo ai neuroni
attraverso modifiche genetiche,

possiamo rendere
anche i neuroni sensibili alla luce.

In questo caso, con i neuroni,

quando inviamo segnali luminosi
lungo fibre ottiche nel cervello,

cambiamo il modo con cui inviano
segnali agli altri neuroni

e di conseguenza cambiamo
il comportamento dell'animale.

Con l'aiuto dei miei colleghi,

sono stata pioniera in questa attività

per selezionare neuroni specifici
che sono in un punto A,

e che mandano messaggi a un punto B,

lasciando che i neuroni circostanti
continuino a mandare segnali

senza problemi.

Questo metodo ci ha permesso di testare
la funzione di ciascun collegamento

all'interno della complessa

rete cerebrale.

Una regione del cervello, l'amigdala,

è sempre stata considerata
importante per le emozioni,

e il mio laboratorio ha scoperto

che è come un bivio

dove una direzione porta
a un approccio e a emozioni positivi,

e l'altra porta
alla negatività e al rifiuto.

Vi faccio vedere un paio di esempi,

un assaggio di dati grezzi,

di come possiamo usare l'optogenetica
per mirare neuroni specifici del cervello

e ottenere cambiamenti sostanziali
nel comportamento.

I pazienti ansiosi hanno
una comunicazione anomala

tra le due parti dell'amigdala,

ma nelle persone è difficile capire
se questo sia la causa o l'effetto

della malattia.

Possiamo utilizzare l'optogenetica
per mirare allo stesso percorso in un topo

e vedere cosa succede.

Questo è il labirinto.

Viene usato nei test sull'ansia

per misurare il tempo

che il topo passa
nella tranquillità del vicolo cieco,

in rapporto all'esplorazione
degli altri rami aperti.

I topi si sono evoluti
per preferire ambienti circoscritti,

sicuri come le loro tane,

ma per cercare cibo,
acqua e per accoppiarsi,

devono uscire negli spazi aperti,

dove sono più vulnerabili
agli attacchi dei predatori.

Io sono seduta qui dietro,

e sto per schiacciare il pulsante.

E adesso, quando lo schiaccio
e accendo la luce,

vedete che il topo comincia a esplorare
sempre più i rami aperti del labirinto.

E contrariamente
al trattamento farmacologico

dell'ansia,

non ci sono effetti di sedazione,
o difficoltà motorie.

Solo un atteggiamento

normale di esplorazione.

Non solo l'effetto è quasi immediato,

ma non ci sono

evidenti effetti collaterali.

Quando spengo l'interruttore,

vedete che il topo ritorna
alle sue funzioni cerebrali normali

e torna nel suo vicolo cieco.

Nel laboratorio,

quando stavo raccogliendo questi dati,

ero tutta sola e così emozionata

che ho fatto uno
di quegli urletti silenziosi.

(A bassa voce) Aah!

(Risate)

Perché ero così emozionata?

Sì, in teoria sapevo che il cervello
controlla la mente,

ma dopo aver azionato
l'interruttore con la mia mano

e aver visto in maniera così improvvisa

il cambiamento nel comportamento del topo,

era la prima volta
che veramente ci credevo.

Dopo quel primo successo,

ci sono state molte scoperte successive.

Si sono trovati specifici circuiti neurali
che possono creare cambiamenti radicali

nei comportamenti animali.

Un altro esempio,
l'alimentazione compulsiva.

Ci sono due ragioni
per questo comportamento.

Cercare piacere nel gusto del cibo,

o evitare il dolore,
come quello causato dalla fame.

Come possiamo trovare
una cura all'alimentazione compulsiva

senza compromettere
l'equilibrio tra fame e sazietà

che ci serve per sopravvivere?

Il primo passo è capire

come il cervello
attivi il desiderio di cibo.

Questo topo che ha la pancia piena
sta semplicemente esplorando

uno spazio privo di cibo.

Qui usiamo l'optogenetica
per mirare ai neuroni dell'ipotalamo,

che inviano messaggi al mesencefalo.

Quando accendo le luci, in questo momento,

vedete che il topo comincia
a leccare il pavimento.

(Risate)

Questo comportamento assurdo

sta per aumentare
fino a un punto incredibile.

È abbastanza pazzesco in effetti.

Pronti?

Ecco.

Vedete, si porta le mani alla bocca,
come se stesse mangiando,

ma non c'è nulla,
non ha niente nelle zampe.

Attivare questo circuito è sufficiente
per comandare il comportamento alimentare

in assenza di fame,

anche in assenza di cibo.

Non so esattamente
come si possa sentire questo topo,

ma presumo che questi neuroni
comandino il desiderio

basandosi sul comportamento che scegliamo
quando attiviamo questi percorsi.

Spengo la luce--

e tutto torna normale.

Quando interrompiamo questi percorsi,

possiamo eliminare e ridurre
l'alimentazione compulsiva

senza alterare gli input della fame.

Cosa potete supporre da questi due filmati

che vi ho appena mostrato?

Che fare una modifica

molto specifica nei circuiti cerebrali

può portare

a specifici cambiamenti comportamentali.

Qualsiasi esperienza cosciente che abbiamo

è governata da cellule
del nostro cervello.

Sono la figlia di un fisico
e di una biologa,

che si sono letteralmente incontrati
su un'imbarcazione per l'America,

dove avrebbero continuato i loro studi.

Quindi,

visto che "non c'era pressione"
per diventare una scienziata...

(Risate)

al college,

ho dovuto decidere se approfondire
la psicologia, lo studio della mente,

o le neuroscienze, lo studio del cervello.

E ho scelto le neuroscienze,

perché volevo capire come è nata la mente

a partire da tessuti biologici.

Ma alla fine ho fatto tutte e due.

E ora il mio campo di ricerca

è un ponte tra la mente e il cervello.

Le ricerche del mio laboratorio

indicano che possiamo cominciare
a collegare specifici circuiti neurali

a stati emozionali.

Abbiamo trovato circuiti

che controllano il comportamento
correlato all'ansia,

l'alimentazione compulsiva,

le interazioni sociali, l'isolamento

e molti altri tipi
di comportamenti motivati

che possono riflettere
gli stati emozionali.

Pensavamo che le funzioni della mente
fossero definite dalle zone del cervello.

Ma il mio lavoro dimostra
che, in una stessa zona del cervello,

ci sono neuroni diversi
che fanno cose diverse.

Queste funzioni sono parzialmente definite
a seconda del percorso che prendono.

Ecco una metafora per aiutarvi a capire

come queste scoperte possano cambiare
il modo in cui pensiamo al cervello.

Diciamo che il cervello è come il mondo

e che i neuroni sono le persone.

E vogliamo capire come le informazioni
attraversano il pianeta.

È bene sapere

dove si trova una persona
quando ne registriamo le parole.

Ma oserei dire che allo stesso modo

è importante

sapere con chi sta parlando
questa persona,

chi sta ascoltando

e come reagisce la persona
che ascolta queste informazioni.

La situazione attuale
delle cure per la salute mentale

è essenzialmente
un procedere per tentativi.

E non funziona.

Lo sviluppo di terapie farmacologiche
per i disturbi mentali,

è finito in un vicolo cieco,

con quasi nessun progresso
dopo gli anni '50.

Cosa ci riserva allora il futuro?

Nel prossimo futuro,

mi aspetto di vedere una rivoluzione
nella cura delle malattie mentali,

dove ci si concentrerà su specifici

circuiti neurali del cervello.

Le diagnosi saranno fatte
sia sui sintomi comportamentali

che su attività cerebrali misurabili.

Più in là, nel futuro,

combinando la nostra capacità
di creare grossi cambiamenti nel cervello

e avere cambiamenti

importanti nel comportamento

con la nostra conoscenza sulla plasticità
delle sinapsi per modifiche più durature,

potremmo arrivare a un punto
in cui il cervello si auto-ripara

riprogrammando
i suoi stessi circuiti neurali.

Terapia espositiva
a livello dei circuiti neurali.

Una volta introdotto il cervello
in modalità di auto-guarigione,

si potrebbero avere effetti duraturi

senza effetti collaterali.

Posso immaginare un futuro

dove la riprogrammazione
dei circuiti neurali

rappresenta una potenziale soluzione,
non solo una terapia.

Bene, ma per adesso?

Da questo preciso momento in poi,

se ciascuno di voi lascia questa sala

e crede fermamente che la mente nasca
esclusivamente dalle cellule del cervello,

allora possiamo subito liberarci
da atteggiamenti negativi e luoghi comuni

che impediscono a così tanti

di ricevere il supporto,
a livello mentale, di cui hanno bisogno.

Noi professionisti della salute mentale,

pensiamo sempre alla prossima nuova cura.

Ma prima di poter attuare nuove cure,

serve che le persone
si sentano a loro agio nel ricercarle.

Pensate a come potremmo
diminuire drasticamente i tassi di suicidi

e le sparatorie nelle scuole

se chiunque avesse bisogno
di supporto psicologico potesse averlo.

Quando capiremo esattamente
come la mente si crea nel cervello,

miglioreremo le vite di tutti coloro

che avranno un problema
di salute mentale nella loro vita -

metà della popolazione -

così come ti tutti gli altri
con cui loro condividono questo mondo.

Grazie.

(Applausi)