I'm going to start by saying something you think you know to be true.
Your brain creates all facets of your mind.
So then why do we treat mental and physical illnesses
so differently,
if we think we know that the mind comes from the brain?
As a neuroscientist, I'm often told
that I'm not allowed to study how internal states
like anxiety or craving or loneliness
are represented by the brain,
and so I decided to set out and do exactly that.
My research program is designed to understand the mind
by investigating brain circuits.
Specifically, how does our brain give rise to emotion.
It's really hard to study feelings and emotions,
because you can't measure them.
Behavior is still the best and only window
into the emotional experience of another.
For both animals and people,
yes, self-report is a behavioral output.
Motivated behaviors fall into two general classes:
seeking pleasure and avoiding pain.
The ability to approach things that are good for you
and avoid things that are bad for you
is fundamental to survival.
And in our modern-day society,
trouble telling the difference can be labeled as a mental illness.
If I was having car trouble,
and I took my car to the mechanic,
the first thing they do is look under the hood.
But with mental health research,
you can't just pop open the hood with the press of a button.
So this is why we do experiments on animals.
Specifically, in my lab, mice.
To understand the brain, well, we need to study brains.
And for the first time, we actually can.
We can pop open the hood.
We can look inside
and do an experiment and see what comes out.
Technology has opened new windows into the black box that is our minds.
The development of optogenetic tools
has allowed us unprecedented control over specific neurons in the brain
and how they talk to each other by firing electrical signals.
We can genetically engineer neurons to be light sensitive
and then use light to control how neurons fire.
This can change an animal's behavior,
giving us insight into what that neural circuit can do.
Want to know how scientists figure this out?
Scientists developed optogenetic tools by borrowing knowledge
from other basic science fields.
Algae are single-celled organisms that have evolved to swim towards light.
And when blue light shines onto the eyespot of an algae cell,
a channel opens, sending an electrical signal
that makes little flagella flap
and propels the algae towards sunlight.
If we clone this light-sensitive part of the algae
and then add it to neurons through genetic modification,
we can make neurons light-sensitive, too.
Except, with neurons,
when we shine light down an optical fiber deep into the brain,
we change how they send electrical signals to other neurons in the brain
and thus change the animal's behavior.
With the help of my colleagues,
I pioneered the use of optogenetic tools
to selectively target neurons that are living in point A,
sending messages down wires aimed at point B,
leaving neighboring neurons going other places unaffected.
This approach allowed us to test the function of each wire
within the tangled mess that is our brain.
A brain region called the amygdala
has long been thought to be important for emotion,
and my laboratory discovered
that the amygdala resembles a fork in the road
where activating one path can drive positive emotion and approach,
and activating another path can drive negative emotion and avoidance.
I'm going to show you a couple of examples --
a taste of raw data --
of how we can use optogenetics to target specific neurons in the brain
and get very specific changes in behavior.
Anxiety patients have abnormal communication
between two parts of the amygdala,
but in people, it's hard to know if this abnormality is cause or effect
of the disease.
We can use optogenetics to target the same pathway in a mouse,
and see what happens.
So this is the elevated plus maze.
It's a widely used anxiety test
that measures the amount of time
that the mouse spends in the safety of the closed arms
relative to exploring the open arms.
Mice have evolved to prefer enclosed spaces,
like the safety of their burrows,
but to find food, water, mates,
they need to go out into the open
where they're more vulnerable to predatory threats.
So I'm sitting in the background here,
and I'm about to flip the switch.
And now, when I flip the switch and turn the light on,
you can see the mouse begins to explore the open arms of the maze more.
And in contrast to drug treatments for anxiety,
there's no sedation, no locomotor impairment,
just coordinated, natural-looking exploration.
So not only is the effect almost immediate,
but there are no detectable side effects.
Now, when I flip the switch off,
you can see that the mouse goes back to its normal brain function
and back to its corner.
When I was in the lab and I was taking these data,
I was all by myself, and I was so excited.
I was so excited, I did one of these quiet screams.
(Silently) Aah!
(Laughter)
Why was I so excited?
I mean, yeah, theoretically, I knew that the brain controlled the mind,
but to flip the switch with my hand
and see the mouse change its behavioral state
so rapidly and so reversibly,
it was really the first time that I truly believed it.
Since that first breakthrough,
there have been a number of other discoveries.
Finding specific neural circuits that can elicit dramatic changes
in animal behavior.
Here's another example: compulsive overeating.
We can eat for two reasons.
Seeking pleasure, like tasty food,
or avoiding pain, like being hungry.
How can we find a treatment for compulsive overeating
without messing up the hunger-driven feeding
that we need to survive?
The first step is to understand
how the brain gives rise to feeding behavior.
This fully-fed mouse is just exploring a space
completely devoid of any food.
Here we're using optogenetics to target neurons living in the hypothalamus,
sending messages down wires aimed at the midbrain.
When I turn the light on, right here,
you can see that the mouse immediately begins licking the floor.
(Laughter)
This seemingly frenzied behavior
is about to escalate into something I find really incredible.
It's kind of trippy, actually.
Ready?
It's right here.
See, he picks up his hands as if he is eating a piece of food,
but there's nothing there, he's not holding anything.
So this circuit is sufficient to drive feeding behavior
in the absence of hunger,
even in the absence of food.
I can't know for sure how this mouse is feeling,
but I speculate these neurons drive craving
based on the behaviors we elicit when we target this pathway.
Turn the light back off --
animal's back to normal.
When we silence this pathway,
we can suppress and reduce compulsive overeating
without altering hunger-driven feeding.
What did you take away from these two videos
that I just showed you?
That making a very specific change to neural circuits in the brain
can have specific changes to behavior.
That every conscious experience that we have
is governed by cells in our brain.
I am the daughter of a physicist and a biologist,
who literally met on the boat coming to America
in pursuit of an education.
So naturally,
since there was "no pressure" to be a scientist ...
(Laughter)
as a college student,
I had to decide whether I wanted to focus on psychology, the study of the mind,
or neuroscience, the study of the brain.
And I chose neuroscience,
because I wanted to understand how the mind is born
out of biological tissue.
But really, I've come full circle to do both.
And now my research program
bridges the gap between the mind and the brain.
Research from my laboratory
suggests that we can begin to tie specific neural circuits
to emotional states.
And we have found a number of circuits
that control anxiety-related behavior,
compulsive overeating,
social interaction, avoidance
and many other types of motivated behaviors
that may reflect internal emotional states.
We used to think of functions of the mind as being defined by brain regions.
But my work shows that within a given brain region,
there are many different neurons doing different things.
And these functions are partly defined by the paths they take.
Here's a metaphor to help illustrate
how these discoveries change the way that we think about the brain.
Let's say that the brain is analogous to the world
and that neurons are analogous to people.
And we want to understand how information is transmitted across the planet.
Sure, it's useful to know
where a given person is located when recording what they're saying.
But I would argue that it's equally important
to know who this person is talking to,
who is listening
and how the people listening respond to the information that they receive.
The current state of mental health treatment
is essentially a strategy of trial and error.
And it is not working.
The development of new drug therapies for mental health disorders
has hit a brick wall,
with scarcely any real progress since the 1950s.
So what does the future hold?
In the near future,
I expect to see a mental health treatment revolution,
where we focus on specific neural circuits in the brain.
Diagnoses will be made based on both behavioral symptoms
and measurable brain activity.
Further in the future,
by combining our ability to make acute changes to the brain
and get acute changes to behavior
with our knowledge of synaptic plasticity to make more permanent changes,
we could push the brain into a state of fixing itself
by reprogramming neural circuits.
Exposure therapy at the circuit level.
Once we switch the brain into a state of self-healing,
this could potentially have long-lasting effects
with no side effects.
I can envision a future where neural circuit reprogramming
represents a potential cure, not just a treatment.
OK, but what about right now?
If from this very moment forward,
each and every one of you left this talk
and truly believed that the mind comes entirely from cells in your brain,
then we could immediately get rid of negative perceptions and stigmas
that prevent so many people
from getting the mental health support that they need.
Mental health professionals,
we're always thinking about what's the next new treatment.
But before we can apply new treatments,
we need people to feel comfortable seeking them.
Imagine how dramatically we could reduce the rates of suicides
and school shootings
if everyone who needed mental health support actually got it.
When we truly understand exactly how the mind comes from the brain,
we will improve the lives of everyone
who will have a mental illness in their lifetime --
half the population --
as well as everyone else with whom they share the world.
Thank you.
(Applause)
سوف أبدأ بشيء تعتقدون جميعًا أنه حقيقي.
يشكل دماغك كل جوانب تفكيرك.
فلماذا إذن نعالج الأمراض العقلية والبدنية
باختلاف تام،
إذا كنا نعتقد أن التفكير يأتي من الدماغ؟
كعالمة عصبية، في الغالب أقول
إنني غير مسموح لي دراسة كيف أن الأحوال الداخلية
مثل القلق، أو الشعور بالانكسار، أو بالوحدة
تظهر من خلال الدماغ،
ولقد اتخذت قرارًا بأن أفحص وأدرس ذلك.
لقد صُمم برنامج البحث الخاص من أجل فهم عملية التفكير
من خلال البحث في دوائر الدماغ.
على وجه خاص، الكيفية التي تظهر أدمغتنا بها المشاعر.
إنه لمن الصعوبة بمكان إخضاع الأحاسيس والمشاعر للدراسة،
لأنك لن تستطيع سبر أغوارها.
سيظل السلوك هو النافذة الأفضل والوحيدة
للنظر في تجارب مشاعر الآخرين.
للحيوان والإنسان على السواء،
إن التقرير الذاتي بالطبع هو مظهر سلوكي.
تتصنف السوكيات المحفَزة في تصنيفين عامّين:
البحث عن السعادة وتجنب الألم.
إن القدرة لاغتنام الأشياء التي ترجوها
ومجانبة الأشياء التي لا ترغب فيها
هي أمور أساسية للبقاء.
وفي مجتمعنا المعاصر،
الصعوبة في إبداء الاختلاف تشير إلى مرض عقلي.
لو أن مشكلة حدثت لسيارتي،
فعرضتها على الميكانيكي،
فإن أول شيء يفعله هو فحص ما تحت غطاء الموتور.
ولكن في فحص الصحة العقلية،
لن يكون بمقدورك فتح الغطاء بمجرد الضغط على زر.
وهذا ما نقوم به من اختبارات على الحيوانات.
والفئران، على وجه أخص في مختبري.
لفهم الدماغ جيداً، نحتاج إلى دراسة الأدمغة.
ولأول مرة، استطعنا ذلك بالفعل.
نستطيع فتح الغطاء.
نستطيع النظر إلى الداخل.
وتحقيق تجربة، والنظر في مخرجاتها.
لقد فتحت التكنولوجيا نوافذ جديدة في عقولنا، أي صندوقنا الأسود.
وتطور تقنيات التعديل الجيني الضوئي (optogenetic)
مكّننا من تحكم غير مسبوق في عصبونات (خلايا عصبية) محددة في الدماغ
وكيف يجري التفاعل فيما بينها من خلال تنشيط الإشارات الكهربية.
إن بمقدورنا هندسة العصبونات جينيًا لتكون حساسة للضوء
ومن ثم نستخدم الضوء للتحكم في نشاط العصبونات.
إن من شأن هذا أن يغير سلوك حيوان،
ويفتح لنا نافدة على ما بمقدور تلك الدائرة العصبية القيام به.
أتريدون معرفة كيف اكتشف العلماء ذلك؟
لقد طوّر العلماء أدوات التعديل الجيني الضوئي من خلال استعارة المعرفة
من مجالات العلم الأساسية الأخرى.
الطحالب هي كائنات أحادية الخلية تطورت لتسبح في اتجاه الضوء.
وحين يسلط ضوء أزرق على مستشعر ضوء خلية الطحلب،
تفتح ثمة قناة، وترسل إشارة كهربية
من شأنها إحداث رفرفة صغيرة
ودفع الطحلب ناحية الضوء.
لو أننا نستنسخ هذه الحساسية للضوء الكامنة في الطحالب
ونثبتها في عصبونات عبر تعديل جيني،
فسيكون بمقدورنا أيضًا تكوين عصبونات حساسة للضوء.
باستثناء العصبونات،
حين نسلط الضوء على نسيج بصري عميقًا داخل الدماغ،
فإننا نغيّر كيفية إرسال الإشارات الكهربية منها إلى عصبونات أخرى داخل الدماغ
وبذلك نغيّر سلوك الحيوان.
بمساعدة زملائي،
ملكت قياد أدوات التعديل الجيني الضوئي
لاستهداف العصبونات التي تعيش في النقطة A،
وترسل إشارات سلكية تصل النقطة B،
وكانت مغادرة العصبونات المجاورة إلى أماكن أخرى أمرًا غير فعّال.
إن هذا المنهج يتيح لنا اختبار وظيفة كل سلك
في خِضَم التشابك المعقّد داخل أدمغتنا.
هنالك منطقة في الدماغ تدعى اللوزة
كان يعتقد لفترة طويلة أنها ضرورية للشعور،
واكتشف معملي
أن لوزة المخ تشبه مفترق طرق
حيث ينشَط مسارٌ ينتهي إلى شعور إيجابي ووصول
وينشَط مسارٌ آخر يقود إلى شعور سلبي وابتعاد.
سأريكم مجموعتين من الأمثلة...
شيءٌ من مسودة البيانات...
عن كيفية استخدام أساليب التعديل الجيني الضوئي لاستهداف عصبونات محددة في الدماغ
للحصول على تغييرات بعينها في السلوك.
عند مرضى القلق اتصال غير عادي
بين جزئي لوزة المخ،
لكن من الصعوبة على الأشخاص معرفة أن ذاك الاتصال غير الطبيعي
هو سبب المرض، أو يتأثر المرض به.
بمقدورنا استخدام أساليب التعديل الجيني الضوئي لاستهداف مسار مشابه داخل فأر تجارب،
ونرى ما يحدث.
لذلك فإن هذه هي المتاهة المرتفعة.
تستخدم بشكل واسع في اختبار القلق
لقياس مقدار الوقت
الذي يقضيه الفأر في أمان القضبان المغلقة
وبين ذلك الذي يقضيه لاكتشاف القضبان المفتوحة.
لقد تطورت الفئران لتفضّل الأماكن المفتوحة،
مثل الأمان الذي يجدونه في جحورهم،
ولكن أيضًا للحصول على الطعام، والماء، والرفقاء
فإنهم بحاجة إلى الخروج
إلى حيث يكونون في غير مأمن من تهديدات المفترسات.
ولذا أنا أقف هنا في الخلفية،
وفي سبيلي لأدير المفتاح.
والآن، حين أدير المفتاح وأفتح الضوء،
يمكنكم رؤية الفأر وهو يبدأ في استكشاف القضبان المفتوحة بشكل أكبر في المتاهة.
وعلى عكس العلاجات الدوائية للقلق،
فليس هناك مسكنات، ولا يوجد اعتلال حركي،
فقط اسكتشاف سلس، وبالنظرة الطبيعية.
ليس هذا هو الشأن في الأثر الفوري فقط،
لكن أثاره الجانبية غير قابلة للرصد.
الآن، حين ننقر على زر القفل،
يمكنكم رؤية الفأر يعود أدراجه إلى وظيفة الدماغ العادية
ويعود إلى زاويته.
حين كنت في مختبري ومعي هذه البيانات،
كنت بمفردي، وكنت متحمسة جدًا.
كنت متحمسة جدًا، وأصدرت واحدة من هذه الصيحات الهادئة.
(في صمت) آه!
(ضحك)
لِما كنت متحمسة؟
نعم، أعني أن الدماغ من الناحية النظرية يتحكم في العقل (عملية التفكير)،
لكن بالنقر على الزر بيدي
ورؤيتي للفأر وهو يغيّر من الحالة السلوكية
بسرعة وبعكسية شديدتَين،
فقد كانت هذه هي المرة الأولى التي أصدق فيها هذا عن اقتناع كامل.
منذ هذا الاختراق العلمي،
وعدد من الاكتشافات الأخرى تتوالى.
واكتشاف دوائر عصبية محددة من شأنها استنباط تغييرات جوهرية
في سلوك الحيوان.
وهذا مثال آخر: الوسواس القهري في تناول الطعام.
إننا نأكل لسببين.
للبحث عن السعادة، مثل الأطعمة الشهية،
أو لدرء الألم، حين نأكل لسد الجوع.
فكيف نوفر العناية لحالة فرط الطعام القهري
دون تجاهل الأكل بدافع الجوع
حتى نبقى على قيد الحياة؟
الخطوة الأولى هي
فهم الكيفية التي يظهر بها الدماغ الحاجة لتناول الطعام.
هذا الفأر الشبعان شبعًا كاملًا اكتشف لتوه مجالا
خاليًا تمامًا من الغذاء.
وهنا سنستخدم أساليب التعديل الجيني الضوئي لاستهداف عصبونات الغدة النخامية
ونرسل برسائل عبر الموصلات المنتهية إلى وسط الدماغ.
وحين أفتح الضوء، هنا،
بمقدوركم رؤية الفأر يتحول فورًا إلى لعق السطح.
(ضحك)
هذا السلوك المهتاج على ما يبدو
سوف يتصاعد في شيء ما ووجدته مذهلا للغاية.
إنه نوع من نصب الأفخاخ.
جاهزون؟
إليكم الآن.
انظروا، إنه يلتقط يديه وكأنه يتناول قطعة من الطعام،
لكن لا شيء هنا، إنه لا يمسك بشيء.
إن هذه الدائرة من الكفاءة بحيث تتولى سلوك التغذية
في غياب الشعور بالجوع،
وحتى في غياب الطعام ذاته.
إنني أعرف على سبيل اليقين ما الذي يشعر به هذا الفأر
لكني أخمن أن هذه العصبونات تقود الرغبة
على أساس السلوكيات التي نستنتجها حين نستهدف هذا المسار.
نعيد قفل الضوء...
فيعود الحيوان سيرته الأولى.
حين نجعل هذا المسار هادئًا،
فإن بإمكاننا قمع وتقليل فرط الأكل
دون تغيير غريزة الأكل بدافع الجوع.
فما النقطة الجوهرية التي استخلصتموها من هذين المقطعين
اللذين استعرضتهما لكم؟
هي تلك التي من شأنها إحداث تغيير محدد للدوائر العصبية في الدماغ
ومن شأنها إحداث تغييراتٍ للسلوك.
وهي أيضًا أن أي تجربة حسية نمر بها
خاضعة لخلايا في الدماغ.
إنني ابنة لطبيب وعالمة أحياء،
الذين جاءا إلى أمريكا محموليْن على مركب
سعيًا لطلب العلم.
فمن الطبيعي إذن،
أنه لا يوجد "ضغط" عليّ لأن أكون عالمة...
(ضحك)
كطالبة جامعية،
كان علي أن أقرر ما إذا كنت سأتخصص في علم النفس، أي دراسة العقل،
أم في علم الأعصاب، أي دراسة الدماغ.
ولقد اخترت علم الأعصاب،
لأنني أردت أن أفهم كيف يُولد العقل
بعيدًا عن الأنسجة البيولوجية.
لكني استطعت أن أكمل الدائرة كاملةً بينهما.
وخطة بحثي الآن
تهدف إلى جسر الهوّة بين العقل والدماغ.
لقد انتهى البحث في مختبري
إلى أنّ بمقدورنا ربط دوائر عصبية بعينها
بحالات شعورية.
ووجدنا عددًا من الدوائر
تتحكم في السلوك المرتبط بالإحساس بالقلق،
وبالوسواس القهري لتناول الطعام،
التفاعل والتباعد الاجتماعي،
والكثير من الأنواع الأخرى للسلوكيات المحفَزة
التي تعكس الحالات الانفعالية الداخلية.
لقد اعتدنا أن نعزو وظائف العقل بتعريفها على أساس مناطق الدماغ.
ولكن بحثي أظهر أن من ضمن ما يخرج من منطقة دماغية ما
هنالك الكثير من العصبونات التي تؤدي أعمالًا مختلفة.
وتُعزى تلك الوظائف جزئيًا من خلال المسارات التي تتخذها.
ثمة مجاز أو استعارة لبيان
كيف أن هذه الاكتشافات تغيّر الطريقة التي نفكر بها عن الدماغ.
لنقول أن الدماغ هنا يمثل العالم
والخلايا العصبية هي الناس.
ونريد أن نفهم الكيفية التي تنتقل بها المعلومات عبر الكوكب.
سيكون من المفيد قطعًا معرفة
أين يقبع شخص معين عند تسجيل ما يقوله.
ولكني أود أن أقول أن ما يساوي ذلك من حيث الأهمية
معرفة إلى من يتحدث هذا الشخص،
ومن الذي يسمع،
وكيف يستجيب المستمعون إلى المعلومات التي يتلقونها.
إن الحالة الراهنة للعناية بالصحية العقلية
بشكل أساسي هي عبارة عن استراتيجية تجريبية وخاطئة.
ولا تؤتي أُكُلها.
وتطوير عقاقير جديدة لاضطراب الصحة العقلية
اصطدم بجدار،
مع تطور نادر منذ خمسينيات القرن الماضي.
فماذا يحمل لنا المستقبل؟
في المستقبل القريب،
أتوقع رؤية ثورة في الرعاية بالصحة العقلية،
حين ينصب تركيزنا على دوائر عصبية محددة في الدماغ.
ستتأسس تشخيصاتنا على قاعدة من كل من الأعراض السلوكية
ونشاط الدماغ القابل للقياس.
وفي المستقبل البعيد،
ومن خلال الجمع بين قدرتنا لتحقيق تغييرات حادة في أدمغتنا
وتغييرات حادة في سلوكياتنا
وبين حصيلتنا المعرفية عن مرونة نقاط التشابك العصبي لتغييرات أكثر استمرارية،
سوف نستطيع دفع الدماغ إلى حالة من الإصلاح
من خلال برمجة الدوائر العصبية.
أي دفع العملية العلاجية إلى مستوى الدوائر.
وبمجرد أن نحوّل الدماغ إلى حالة من الاستشفاء الذاتي،
فإن هذه الحالة يحتمل أن تستمر تأثيراتها طويلًا
دون أعراض جانبية.
أستطيع أن أتصور مسقبلًا حيث تكون إعادة برمجة الدائرة العصبية
تمثل علاجًا محتملا وليس فقط مجرد رعاية.
حسنًا، وماذا عن هذه اللحظة؟
لو أنه من هذه اللحظة القادمة،
كل واحد منكم غادر هذه المحادثة
واقتنع حقًا بأن التفكير يأتي بشكل كامل من خلايا داخل دماغك،
ومن ثم نستطيع التخلص فورًا من التصورات السلبية والأمراض الخفية
التي تحول بين كثير من الأشخاص
وبين حصولهم على دعم الصحة العقلية الذي يحتاجونه.
المتخصصون في الصحة العقلية،
إننا دائمًا نفكر فيما ستكون عليه أساليب الرعاية الجديدة.
لكن قبل تنفيذ طرق رعاية جديدة،
فإننا بحاجة إلى أن يشعر الناس بأن الراحة تبحث عنهم.
تخيل نسب الانتحار التي بإمكاننا خفضها بمعدلات كبيرة
وحوادث إطلاق النار في المدارس
لو أن كل إنسان نال دعمًا صحيًا عقليًا يحتاج إليه.
حين ندرك إدراكًا حثيثًا كيف أن التفكير يأتي من الدماغ،
فسوف نحسّن حياة كل إنسان
يعاني من مرض عقلي طيلة حياته...
نصف السكان...
وكل إنسان آخر يشاركنا هذا العالم.
شكرًا لكم.
(تصفيق)
Ich beginne mit einer Aussage,
die Sie als Wahrheit zu kennen glauben.
Ihr Gehirn erzeugt sämtliche Facetten Ihrer Psyche.
Warum also behandeln wir
psychische und physische Erkrankungen so unterschiedlich,
wenn wir glauben zu wissen, dass die Psyche im Gehirn entsteht?
Also Neurowissenschaftlerin höre ich oft,
dass es mir nicht zusteht, zu untersuchen, wie innere Zustände,
also Angst, Verlangen oder Einsamkeit,
im Gehirn repräsentiert sind
und so entschied ich, genau das zu tun.
Mein Forschungsprogramm ist darauf ausgerichtet, die Psyche zu verstehen,
indem wir Schaltkreise im Gehirn untersuchen.
Besonders, wie das Gehirn Emotionen hervorruft.
Es ist sehr schwierig, Gefühle und Emotionen zu erforschen,
weil man sie nicht messen kann.
Verhalten ist weiterhin das beste und einzige Sichtfenster
in die Gefühlswelt anderer.
Für Tiere wie Menschen.
Auch Selbsteinschätzung ist eine Verhaltensleistung.
Motiviertes Verhalten unterteilt sich in zwei Kategorien:
Genussbestreben und Schmerzvermeidung.
Die Fähigkeit, positive Konsequenzen anzustreben und negative zu vermeiden
ist ein grundlegender Überlebensmechanismus.
In unserer modernen Gesellschaft
können Schwierigkeiten zu unterscheiden
als psychische Erkrankung eingeordnet werden.
Wenn ich eine Autopanne habe
und mein Auto in die Werkstatt bringe,
wird zuerst ein Blick unter die Motorhaube geworfen.
Aber beim Thema psychische Gesundheit,
kann man nicht einfach per Knopfdruck die Motorhaube aufmachen.
Deshalb forschen wir an Tieren.
In meinem Labor speziell an Mäusen.
Um das Gehirn zu verstehen, müssen wir Gehirne untersuchen.
Und erstmals ist uns dies möglich.
Wir können die Motorhaube aufmachen.
Wir können hineinsehen,
Versuche durchführen und die Ergebnisse betrachten.
Technologie schafft neue Möglichkeiten, um in die tiefen unserer Psyche zu sehen.
Die Entwicklung optogenetischer Werkzeuge
gibt uns, wie nie zuvor, Kontrolle über spezielle Neuronen im Gehirn
und wie diese durch elektrische Signale miteinander kommunizieren.
Wir können Neuronen durch genetische Manipulation lichtempfindlich machen
und dann Lichtsignale nutzen, um das Feuern der Neuronen zu regulieren.
Dies kann das Verhalten von Tieren ändern
und gibt uns Aufschluss über die Funktion des Gehirnschaltkreises.
Wie die Wissenschaft das herausgefunden hat?
Wissenschaftler entwickelten optogenetische Werkzeuge
durch Erkenntnisse aus anderen wissenschaftlichen Bereichen.
Algen sind einzellige Organismen, die dem Licht entgegenschwimmen.
Scheint blaues Licht auf den Augenfleck der Algenzelle,
werden elektrische Signale gesendet,
die die Geißeln anregen
und die Alge Richtung Sonnenlicht bewegen.
Wenn wir den lichtempfindlichen Teil der Alge nachbilden
und durch genetische Veränderung in Neuronen einbauen,
können wir Neuronen ebenfalls lichtempfindlich machen.
Aber bei Neuronen verändern wir,
wenn wir Licht mittels optischem Leiter tief ins Gehirn senden,
wie sie elektrische Signale an andere Neuronen senden
und damit auch das tierische Verhalten.
Mit Hilfe meiner Kollegen
ebnete ich den Weg zur Benutzung optogenetischer Geräte,
um bestimmte Neuronen an einem Punkt A anzuvisieren,
die über Verbindungen Signale an einen Punkt B senden,
ohne dabei benachbarte Neuronen zu beeinflussen.
Dieser Ansatz erlaubt, die Funktionen der einzelnen Verbindungen
im Kabelsalat unseres Gehirns zu untersuchen.
Im Gehirn gilt die Amygdala schon lange
als bedeutsame Region für Emotionen.
Mein Labor hat herausgefunden,
dass sie einer Weggabelung gleicht,
wo die Aktivierung einer Nervenbahn positive Emotionen und Annäherung anstößt,
während die Aktivierung einer anderen negative Emotionen und Vermeidung steuert.
Ich zeige Ihnen ein paar Beispiele
– eine Kostprobe Rohdaten –
wie wir Optogenetik nutzen, um bestimmte Neuronen im Gehirn zu aktivieren
und so konkrete Verhaltensänderungen herbeiführen.
Angstpatienten haben eine gestörte Kommunikation
zwischen zwei Teilen der Amygdala,
aber bei Menschen ist es schwierig zu beurteilen,
ob dies Ursache oder Effekt der Erkrankungen ist.
Wir nutzen Optogenetik, um die selben Nervenbahnen der Maus zu aktivieren
und zu sehen, was geschieht.
Dies ist ein erhöhtes Labyrinth.
Es ist ein weitverbreiter Angst-Test,
der misst, wie viel Zeit die Maus
in den sicheren, geschlossenen Röhren
im Vergleich zur Erkundung der offenen Röhren verbringt.
Mäuse haben eine Vorliebe für geschlossene Räume entwickelt,
wie die Geborgenheit ihrer Erdhöhlen,
aber um Futter, Wasser und Partner zu finden,
müssen sie nach draußen,
wo sie gefährdeter gegenüber Feinden sind.
Ich sitze im Hintergrund und bin dabei,
den Schalter zu drücken.
Und jetzt, nachdem ich das Licht eingeschaltet habe,
fängt die Maus an, die offenen Röhren stärker zu erkunden.
Im Gegensatz zur medikamentösen Behandlung von Angststörungen
gibt es keine Sedierung, keine motorischen Beeinträchtigungen,
sondern nur eine koordinierte, natürlich wirkende Erkundung.
Der Effekt ist also nicht nur unmittelbar,
es gibt auch keine erkennbaren Nebenwirkungen.
Wenn ich das Licht ausschalte,
kehrt die Maus zu ihrer natürlichen Gehirnfunktion
und in ihre Ecke zurück.
Als ich im Labor diese Daten sammelte, war ich alleine.
Und ich war so aufgeregt.
So aufgeregt, dass ich einen lautlosen Schrei ausstieß.
(Flüsternd) Aah!
(Gelächter)
Warum war ich so aufgeregt?
Ich meine, ja, theoretisch wusste ich, dass das Gehirn die Psyche steuert,
Aber als ich den Schalter betätigte und sah,
wie die Maus ihr Verhaltensmuster ändert,
so schnell und umkehrbar,
konnte ich es zum ersten Mal wirklich glauben.
Seit diesem ersten Durchbruch
machten wir eine Reihe weiterer Entdeckungen.
Wir fanden spezielle neurale Schaltkreise,
die drastische Veränderungen im tierischen Verhalten hervorrufen.
Hier ist ein weiteres Beispiel: Zwanghaftes, übermäßiges Essen.
Wir essen aus zweierlei Gründen.
Zur Genussbefriedigung, also leckeres Essen,
oder zur Vermeidung von Schmerzen, also Hunger.
Wie können wir eine Behandlung für zwanghafte Esssucht finden,
ohne das hungergesteuerte Essverhalten zu beschädigen,
das wir zum Überleben brauchen?
Der erste Schritt ist zu verstehen,
wie im Gehirn Essverhalten entsteht.
Dies ist eine satte Maus, die ihre Umgebung erkundet.
Sie ist frei von jeglicher Nahrung.
Wir nutzen Optogenetik hier, um Zellen im Hypothalamus anzusteuern,
die Signale ins Mittelhirn senden.
Wenn ich das Licht einschalte, hier,
sehen Sie, dass die Maus sofort anfängt, den Boden abzulecken.
(Gelächter)
Dieses scheinbar verrückte Verhalten
baut sich zu etwas Unglaublichem auf.
Es ist wirklich etwas schräg.
Bereit?
Hier ist es.
Sehen Sie, er hebt die Hände hoch, als ob er ein Stück Nahrung zu sich nimmt,
aber da ist nichts, er hält nichts in seinen Händen.
Dieser Schaltkreis genügt also, um das Essverhalten anzuregen,
obwohl kein Hunger
und nicht einmal Nahrung vorhanden ist.
Ich kann nicht genau wissen, wie diese Maus sich fühlt,
aber ich vermute, diese Neuronen steuern Verlangen,
wenn die Aktivierung dieser Nervenbahn, ein solches Verhalten hervorruft.
Schalten wir das Licht wieder aus,
normalisiert sich das Tier.
Wenn wir die Nervenbahn ausschalten,
können wir zwanghaftes Überessen unterdrücken und reduzieren,
ohne das hungergesteuerte Essverhalten zu verändern.
Was entnehmen Sie den beiden Videos,
die ich Ihnen gezeigt habe?
Dass konkrete Änderungen in neuralen Schaltkreisen des Gehirns,
konkrete Änderungen im Verhalten erzeugen.
Dass jede bewusste Erfahrung, die wir machen,
von Hirnzellen beherrscht wird.
Ich bin die Tochter eines Physikers und einer Biologin,
die sich auf einem Schiff Richtung Amerika kennengelernt haben,
im Bestreben nach mehr Ausbildung.
Logischerweise,
da es "keinen Druck" gab, Wissenschaftlerin zu werden ...
(Gelächter)
musste ich als Studentin entscheiden,
ob mein Fokus Psychologie, also die Erforschung der Psyche,
oder Neurowissenschaften, also Hirnforschung, sein wird.
Ich wählte Neurowissenschaften,
weil ich verstehen wollte, wie die Psyche
durch biologisches Gewebe entsteht.
Aber der Kreis hat sich geschlossen.
Mein Forschungsprogramm überbrückt
die Lücke zwischen Psyche und Gehirn.
Meine Laboruntersuchungen deuten darauf hin,
dass wir bestimmte neurale Schaltkreise
mit Emotionen in Verbindung bringen können.
Und wir haben eine Reihe von Schaltkreisen entdeckt,
die angstbezogenes Verhalten,
zwanghaftes Überessen,
soziale Interaktion, Vermeidung
und weitere Arten des Verhaltens kontrollieren.
die vermutlich Gemütslagen widerspiegeln.
Man dachte stets, Funktionen des Geistes werden durch Hirnregionen erzeugt.
Aber meine Arbeit zeigt, dass in einer bestimmten Hirnregion
viele verschiedene Neuronen verschiedene Dinge tun.
Und die Funktionen werden teilweise durch die Bahnen bestimmt, die sie nehmen.
Dazu eine Metapher, die illustriert,
wie diese Entdeckungen unsere Ansichten über das Gehirn verändern.
Angenommen, das Gehirn entspricht der Erde
und die Neuronen sind die Menschen.
Und wir wollen verstehen, wie Informationen global vermittelt werden.
Sicher, es ist nützlich zu wissen,
wo sich eine bestimmte Person bei der Mitteilung aufhält.
Aber ich denke, es ist genauso wichtig zu wissen,
mit wem diese Person spricht,
wer zuhört
und wie die Zuhörer auf die erhaltene Information reagieren.
Der momentane Zustand psychologischer Behandlungen
ist im Grunde eine Strategie des Ausprobierens.
Und sie funktioniert nicht.
Die Entwicklung neuer Arzneimittel für psychische Erkrankungen
steckt in einer Sackgasse,
ohne echte Fortschritte seit den 50er Jahren.
Wie sieht die Zukunft aus?
In absehbarer Zeit
erwarte ich eine Revolution beim Behandeln psychischer Krankheiten,
bei der wir uns auf bestimmte, neurale Schaltkreise konzentrieren.
Diagnosen werden sowohl auf Verhaltenssymptomen,
als auch auf messbaren Gehirnaktivitäten basieren.
Ferner in der Zukunft,
indem wir die Möglichkeit, feine Veränderungen im Gehirn
und im Verhalten vorzunehmen,
mit Kenntnissen zu synaptischer Plastizität verbinden
und so permanente Veränderungen schaffen,
könnten wir das Gehirn in einen Selbstheilungsmodus versetzen,
durch das Umprogrammieren von neuralen Schaltkreisen.
Konfrontationstherapie auf der Verschaltungsebene.
Wenn wir das Gehirn in einen Selbstheilungsmodus bringen,
könnte dies eventuell nachhaltige Effekte haben,
ohne Nebenwirkungen.
Ich glaube an eine Zukunft, in der durch Umprogrammieren neuraler Schaltkreise
nicht nur Behandlung, sondern Heilung möglich ist.
Aber was ist mit der Gegenwart?
Wenn Sie in diesem Moment den Vortrag verließen
und jeder von Ihnen von nun an
fest davon überzeugt wäre, dass die Psyche restlos auf Hirnzellen beruht,
könnten wir sofort negative Eindrücke und Stigmata loswerden,
die viele Menschen davon abhalten,
die benötigte psychologische Betreuung zu erhalten.
Wir Gesundheitsfachkräfte,
denken ständig über neue Behandlungsmethoden nach.
Aber bevor wir neue Verfahren anwenden können,
müssen die Menschen sich trauen sie aufzusuchen.
Stellen Sie sich vor, wie drastisch wir Suizidraten senken könnten,
oder Amokläufen,
wenn jeder, der psychologische Betreuung braucht, sie auch erhalten würde.
Wenn wir wirklich verstehen, wie genau das Gehirn die Psyche bedingt,
verbessern wir das Leben eines jeden,
der in seinem Leben eine psychische Erkrankung erleiden wird
– also der Hälfte der Bevölkerung –
und auch derjenigen, die mit ihnen die Welt teilen.
Vielen Dank!
(Applaus)
Empezaré diciendo algo que seguramente creen que es verdad:
nuestro cerebro crea todas las facetas de la mente.
Entonces, ¿por qué tratamos a las enfermedades mentales y físicas
de forma tan diferente
si creemos que la mente se origina en el cerebro?
Como neurocientífica, a menudo me dicen
que no debo estudiar de qué forma los estados internos
como la ansiedad, el miedo o la soledad
se configuran en el cerebro,
y por eso decidí partir de ahí y hacer exactamente eso.
Mi programa de investigación está diseñado para entender la mente
con la investigación de los circuitos cerebrales.
Concretamente, cómo funciona nuestro cerebro para generar emociones.
Es muy difícil estudiar los sentimientos y las emociones
ya que no se pueden medir.
El comportamiento sigue siendo la mejor y única ventana
de la experiencia emocional del otro.
Tanto para animales como para personas,
la autoevaluación es un resultado conductual.
Los comportamientos motivados se encuadran en dos clases generales:
buscar placer y evitar dolor.
La capacidad de acercarse a lo que es bueno para uno
y evitar lo que es malo es fundamental para la supervivencia.
Y en nuestra sociedad moderna,
no poder ver la diferencia puede etiquetarse como enfermedad mental.
Si tuvieran problemas con el auto,
y llevaran el auto al mecánico,
lo primero que haría es mirar bajo el capó.
Pero en investigación sobre salud mental,
no se puede abrir el capó con solo presionar un botón.
Por eso hacemos experimentos con animales.
Concretamente en mi laboratorio, los hacemos con ratones.
Para entender el cerebro, debemos estudiar cerebros.
Y por primera vez, es posible.
Podemos abrir el capó.
Podemos mirar dentro,
hacer un experimento y ver los resultados.
La tecnología ha abierto nuevas ventanas en la caja negra de nuestra mente.
El desarrollo de herramientas optogenéticas
nos ha permitido un control sin precedentes
sobre neuronas específicas en el cerebro
y sobre cómo se comunican enviando señales eléctricas.
Podemos manipular genéticamente las neuronas
para que sean sensibles a la luz
y luego usar la luz para controlar cómo se activan las neuronas.
Esto puede cambiar el comportamiento de un animal
y así darnos una idea de lo que hace ese circuito neuronal.
¿Quieren saber cómo los científicos lo hacen?
Los científicos desarrollaron herramientas optogenéticas
usando el conocimiento de otros campos de la ciencia básica.
Las algas son organismos unicelulares que han evolucionado
para nadar hacia la luz.
Y cuando la luz azul brilla en la mancha ocular de la célula de un alga,
se abre un canal y envía una señal eléctrica
que agita los diminutos flagelos y propulsan las algas hacia la luz solar.
Si clonamos esta parte del alga sensible a la luz
y luego la agregamos a las neuronas mediante modificación genética,
también podemos hacer que las neuronas sean sensibles a la luz.
Excepto que, con las neuronas,
cuando enviamos la luz por una fibra óptica al cerebro,
cambiamos el modo en que envían señales eléctricas a otras neuronas el cerebro
y así cambiamos el comportamiento del animal.
Con la ayuda de mis colegas,
comencé a usar herramientas optogenéticas,
para dirigir selectivamente a las neuronas que viven en el punto A,
enviando mensajes por cables hacia el punto B
y dejando que las neuronas vecinas se desplacen a otros lugares
sin verse afectadas.
Este método nos permitió probar la función de cada cable
dentro del enredo que es nuestro cerebro.
Una región del cerebro llamada amígdala
siempre ha sido considerada importante para las emociones,
y mi laboratorio descubrió
que la amígdala se asemeja a una bifurcación en la carretera,
donde activar un camino puede llevar a una emoción positiva y un acercamiento,
mientras que activar otro camino puede llevar a una emoción negativa y evasión.
Voy a mostrarles un par de ejemplos,
una muestra de datos sin procesar
de cómo usar la optogenética para atacar neuronas específicas en el cerebro
y generar cambios específicos en el comportamiento.
Pacientes con ansiedad tienen una comunicación anormal
entre dos partes de la amígdala,
pero en las personas, es difícil saber si esta anormalidad es causa o efecto
de la enfermedad.
Podemos usar la optogenética para apuntar a la misma vía en un ratón,
y ver qué pasa.
Este es el laberinto en cruz elevado.
Se trata de una prueba de ansiedad muy utilizada.
Mide la cantidad de tiempo
que el ratón permanece seguro en la zona de los brazos cerrados
con respecto a la exploración de la zona de brazos abiertos.
Los ratones han evolucionado para preferir espacios cerrados,
como la seguridad de sus madrigueras,
pero para encontrar comida, agua o pareja
necesitan salir a la intemperie
donde son más vulnerables a los depredadores.
Aquí estoy sentada en el fondo,
y estoy a punto de accionar el interruptor.
Y ahora, cuando acciono el interruptor y se enciende la luz,
se ve que el ratón comienza a explorar los brazos abiertos del laberinto.
Y a diferencia de los tratamientos farmacológicos para la ansiedad,
no hay sedación ni daños locomotrices,
solo una exploración coordinada natural.
Y no solo el efecto es casi inmediato,
sino que además no hay efectos secundarios detectables.
Ahora, cuando apago el interruptor,
pueden ver que el ratón retrocede a su función cerebral normal
y vuelve a su rincón.
Mientras tomaba estos datos en el laboratorio,
estaba sola y muy emocionada,
tan emocionada, que emití un grito silencioso.
(Silenciosamente) ¡Ah!
(Risas)
¿Por qué tan emocionada?
Sí, teóricamente sabía que el cerebro controla la mente,
pero al accionar el interruptor con la mano
y ver el ratón cambiar de comportamiento tan rápido y de manera reversible,
por primera vez lo creí de verdad.
Desde ese primer hallazgo, ha habido muchos otros experimentos
donde encontraron circuitos neuronales específicos que pueden provocar
cambios drásticos en el comportamiento animal.
Aquí hay otro ejemplo: comer en exceso compulsivamente.
Podemos comer por dos razones.
Porque buscamos placer, queremos comida sabrosa,
o porque evitamos el dolor de tener hambre.
¿Cómo dar con un tratamiento para la ingesta compulsiva de comida
sin alterar el impulso de comer por hambre,
fundamental para sobrevivir?
El primer paso es entender
cómo el cerebro produce el impulso de alimentarse.
Este ratón bien alimentado está tan solo explorando un espacio
totalmente desprovisto de alimentos.
Aquí usamos la optogenética para apuntar a neuronas que viven en el hipotálamo,
enviando mensajes por cables dirigidos al mesencéfalo.
Cuando enciendo la luz, justo aquí,
se puede ver que el ratón inmediatamente comienza a lamer el suelo
(Risas)
Este comportamiento aparentemente frenético
está a punto de convertirse en algo realmente increíble.
Es extraño, en realidad.
¿Preparados?
Esta justo aquí.
Levanta las manos como si estuviera comiendo un pedazo de comida,
pero no hay nada, no está sosteniendo nada.
Y este circuito es suficiente para regular el impulso de comer
en ausencia de hambre,
incluso en ausencia de comida.
No sé bien cómo se siente este ratón,
pero supongo que estas neuronas impulsan el instinto
en base a los comportamientos que provocamos al apuntar a esta vía.
Si vuelvo a apagar la luz, el animal vuelve a la normalidad.
Cuando silenciamos esta vía,
podemos suprimir y reducir la ingesta compulsiva de comida
sin alterar el instinto impulsado por el hambre.
¿Qué se infiere de estos dos videos que les acabo de mostrar?
Pues que hacer un cambio muy específico en los circuitos neuronales del cerebro
puede causar cambios específicos en el comportamiento.
Que toda nuestra experiencia consciente
está regida por las células de nuestro cerebro.
Soy hija de un físico y una bióloga,
que literalmente se encontraron en el barco que venía a EE. UU.
en busca de una educación.
Así que, naturalmente,
ya que no hubo "presión" para convertirme en científica...
(Risas)
como estudiante universitaria
tenía que decidir entre estudiar psicología, el estudio de la mente,
o neurociencia, el estudio del cerebro.
Y elegí la neurociencia,
porque quería entender cómo se origina la mente
a partir de tejido biológico.
Pero logré cerrar el círculo completo al hacer ambas cosas.
Y ahora mi programa de investigación
cierra la brecha entre la mente y el cerebro.
La investigación en mi laboratorio
sugiere que podemos comenzar a unir circuitos neuronales específicos
a estados emocionales.
Y hemos encontrado varios circuitos
que controlan el comportamiento relacionado con la ansiedad,
con la ingesta compulsiva de comida, interacción social, la evasión
y muchos otros tipos de comportamientos motivados
que pueden reflejar estados internos emocionales.
Solíamos pensar que las funciones de la mente
se definían por región cerebral.
Pero mi trabajo muestra que en una región cerebral determinada
hay muchas neuronas diferentes que hacen cosas diferentes.
Y estas funciones se definen, en parte, por las vías que toman.
Les diré una metáfora para ayudar a ilustrar
cómo estos descubrimientos cambian lo que creemos acerca del cerebro.
Digamos que el cerebro es análogo al mundo
y que las neuronas son análogas a las personas.
Y queremos entender cómo se transmite la información por todo el planeta.
Claro, es útil saber
dónde se encuentra una persona determinada cuando se graba lo que dice.
Pero yo diría que es igualmente importante
saber con quién está hablando esta persona,
quién está escuchando
y cómo responde el interlocutor a la información que recibe.
El tratamiento actual de la salud mental
es esencialmente una estrategia de prueba y error.
Y no está funcionando.
El desarrollo de nuevas terapias farmacológicas
para tratar trastornos de salud mental se ha topado con una pared,
con escaso progreso real desde la década de 1950.
Entonces, ¿qué depara el futuro?
En el futuro cercano,
espero ver una revolución en el tratamiento de la salud mental
donde nos centremos en los circuitos neuronales específicos del cerebro.
Se harán diagnósticos basados en los síntomas conductuales
y en la actividad cerebral medible.
Y en un futuro más lejano,
combinando nuestra habilidad de hacer cambios profundos en el cerebro
y de lograr cambios conductuales profundos,
y aplicando nuestro conocimiento en plasticidad sináptica
para hacer cambios más estables,
podríamos llevar al cerebro a un estado de autocuración
reprogramando sus circuitos neuronales.
Una terapia de exposición a nivel de circuito.
Una vez que llevemos el cerebro a un estado de autocuración,
podría tener efectos duraderos
sin efectos secundarios.
Puedo imaginar un futuro donde la reprogramación del circuito neuronal
se convierta en una cura potencial, y no solo en un tratamiento.
Bien, pero ¿qué pasa ahora?
Si desde este mismo momento, cuando acabe esta charla,
cada uno de Uds. realmente creyera
que la mente se origina en su totalidad en las neuronas,
entonces podríamos liberarnos de inmediato
de percepciones negativas y estigmas que impiden a tanta gente
obtener el apoyo necesario para su salud mental.
Los profesionales de la salud mental
siempre pensamos en cuál será el próximo tratamiento.
Pero antes de poder aplicar nuevos tratamientos,
necesitamos que la gente se sienta cómoda buscándolos.
Imaginen cuán drásticamente podríamos reducir las tasas de suicidios
y tiroteos escolares
si todos los que necesitaran apoyo en salud mental de verdad lo tuvieran.
Cuando realmente entendamos cómo la mente se origina en el cerebro,
mejoraremos la vida de todos aquellos
que sufran al menos una enfermedad mental en su vida,
esto es, la mitad de la población,
así como la de todos los demás con quienes comparten el mundo.
Gracias.
(Aplausos)
قصد دارم با گفتن چیزی که شما فکرمی‌کنید که می‌دانید درست است شروع کنم.
مغز شما تمام ابعاد ذهن شما را بوجود می‌آورد.
پس چرا ما بیماری‌های فیزیکی و روانی را
بسیار متفاوت درمان می‌کنیم،
با اینکه تصورمی‌کنیم می‌دانیم ذهن از مغزمنشا می‌گیرد؟
به‌عنوان یک عصب‌شناس، اغلب به من گفته می‌شود
که اجازه ندارم که به مطالعه‌ی چگونگی حالت‌های درونی
مثل اضطراب یا ولع یا تنهایی
که توسط ذهن نشان داده می‌شوند بپردازم،
به همین دلیل تصمیم گرفتم تا شروع کنم و دقیقا آن را انجام دهم.
برنامه تحقیقاتی من طراحی شد تا ذهن را
بوسیله بررسی مدارهای مغزی درک کند.
بویژه، اینکه چگونه ذهن ما احساس را رشد می‌دهد.
مطالعه‌ی عواطف و احساسات بسیار دشوار است،
چراکه شما نمی‌توانید آنها را اندازه بگیرید.
رفتار همچنان بهترین و تنها پنجره
به روی تجربه‌های عاطفی است.
هم برای حیوانات و هم برای انسان‌ها،
بله، خود ارزیابی یک خروجی رفتاری است.
رفتارهای انگیزشی به دو گروه کلی تقسیم می‌شوند:
به دنبال لذت بودن و پرهیز از درد کردن.
توانایی رسیدن به چیزهایی که برای شما خوب هستند
و پرهیز ازچیزهایی که برای شما بد هستند
برای بقا اساسی‌اند.
و درجامعه‌ی مدرن امروزی ما،
مشکل در گفتن تفاوت می‌تواند به عنوان یک بیماری روانی شناخته شود.
اگر من مشکل ماشین داشته باشم،
و ماشینم را به مکانیکی ببرم،
اولین کاری که آن‌ها می‌کنند این است که به داخل کاپوت ماشین نگاه می‌کنند.
اما در بررسی بیماری روانی،
شما نمی‌توانید تنها با زدن یک دکمه کاپوت را باز کنید.
به همین دلیل است ما برروی حیوانات آزمایش انجام می‌دهیم.
بطور ویژه، در آزمایشگاه من، موش‌ها.
برای درک مغز، خب، ما نیاز به مطالعه مغزها داریم.
وبرای اولین بار، ما واقعا می‌توانیم.
ما می‌توانیم کاپوت را باز کنیم.
ما می‌توانیم به داخل نگاه کنیم
و آزمایش انجام دهیم و ببینیم چه نتایجی بدست می‌آیند.
تکنولوژی پنجره‌های جدیدی به جعبه ی سیاه ذهن ما باز کرده است.
توسعه‌ی ابزارهای اُپتوژنتیک
به ما اجازه داده‌اند که کنترل بی سابقه روی نورون‌های خاصی در مغز
وچگونگی حرف زدن آن‌ها با یکدیگر بوسیله شلیک پیام‌های الکتریکی داشته باشیم.
ما می‌توانیم نورورن‌ها را مهندسی ژنتیکی کنیم تا به نور حساس باشند
و سپس از نور برای کنترل چگونگی شلیک نورون‌ها استفاده کنیم.
این می‌تواند رفتار یک حیوان را تغییر دهد،
آنچه که آن مدارعصبی می‌تواند انجام دهد به ما بینشی می‌دهد.
می‌خواهید بدانید که چگونه دانشمندان این را فهمیدند؟
دانشمندان ابزار اُپتوژنتیکی‌ را با بهره‌ گیری از دانش
سایر رشته‌های علوم پایه توسعه داده اند.
جلبک‌ها ارگانیسم‌های تک سلولی‌‌اند که طوری تکامل یافته‌اند تا به‌ سمت نورشنا کنند.
و وقتیکه نورآبی به لکه چشمی یک سلول جلبک بتابد
کانالی باز می‌شود، یک پیام الکتریکی ارسال می‌کند
که باعث حرکت تاژک‌های کوچک می‌شود
و جلبک را به سمت نورخورشید حرکت می‌دهد.
اگر ما این بخش حساس به نور جلبک را کلون کنیم
وسپس بوسیله تغییرات ژنتیکی به نورون‌ها اضافه کنیم،
ما می‌توانیم نورون‌های حساس به نور را نیز بسازیم.
بجز این، با نورون‌ها،
وقتیکه به فیبرنوری در اعماق مغز نور بتابانیم،
ما نحوه ارسال سیگنال‌های الکتریکی به دیگر سلول‌های عصبی مغزرا تغییر می‌دهیم
و به این ترتیب رفتار حیوان تغییر می‌کند.
به کمک همکارانم،
من در استفاده از ابزاراپتوژنتیک پیشگام شدم
تا بطور انتخابی نورون‌هایی که در نقطه ی آ هستند را هدف گیری کنم،
پیام‌هایی را با سیم‌ها به هدف نقطه ب ارسال کرده،
نورون‌های همسایه را که به قسمت‌های دیگر می‌روند بدون تاثیرباقی بگذاریم.
این رویکرد به ما اجازه داد تا عملکرد هر سیم را
درون آشفتگی درهم و برهمی که مغز ما است، بررسی کنیم.
ناحیه‌ای از مغز به نام آمیگدال
مدت‌هاست که تصورمی‌شود برای احساسات مهم باشد،
و آزمایشگاه من کشف کرد
که آمیگدال شبیه یک چند راهی است
جایی‌ که در آن فعال شدن یک مسیر می‌تواند احساسات و رویکردهای مثبت را هدایت کند،
و فعال کردن یک مسیر دیگر می‌تواند احساسات منفی و اجتناب را به وجود آورد.
من قصد دارم به شما چند نمونه نشان دهم--
نمونه‌ای از اطلاعات خام--
ازاینکه چگونه می‌توانیم از اُپتوژنتیک برای هدف‌گیری نورون‌های خاصی درمغز استفاده کنیم
وتغییرات بسیارخاصی در رفتار به‌دست‌آوریم.
بیماران مضطرب ارتباط غیرعادی‌ای میان
دو ناحیه از آمیگدال دارند،
اما درانسان‌ها، دانستن اینکه این ناهنجاری علت یا معلول
بیماری است، دشواراست.
ما می‌توانیم از آُپتوژنتیک استفاده کنیم تا همان مسیر را در یک موش هدف قراردهیم،
وببینیم چه چیزی رخ می‌دهد.
خب این مدل رفتاری ماز بعلاوه شکل مرتفع می‌باشد.
این یک آزمایش اضطراب است که بطورگسترده استفاده می‌شود
که مدت زمانی را که
موش در امنیت بازوهای بسته می‌گذراند
نسبت به کاوش بازوهای باز می‌گذراند اندازه می‌گیرد.
موش‌ها تکامل یافته‌اند تا فضاهای بسته را ترجیح دهند،
مثل امنیت لانه‌های زیرزمینی‌شان،
اما برای پیدا کردن غذا، آب، جفت،
نیاز دارند که بیرون بروند
جایی که در معرض خطر بیشتری قرار دارند.
بنابراین من اینجا در پشت صحنه نشسته‌ام،
و قصد دارم سوئیچ را بزنم.
وحالا، وقتی که سوییچ را زدم و چراغ را روشن کردم،
می‌توانید ببینید که موش شروع به کاوش بیشتری در بازوهای باز مارپیچ می‌کند.
و در مقابل به درمان دارویی برای اضطراب،
هیچ آرام‌بخشی، هیچ نقص حرکتی وجود ندارد،
تنها هماهنگ با روند کاوش طبیعی بود.
پس نه تنها اثرش تقریبا بلافاصله است،
بلکه هیچ عوارض جانبی قابل پیداکردنی وجود ندارد.
حالا، وقتی که کلید را خاموش می‌کنم،
می‌توانید مشاهده کنید که موش به فعالیت مغزی نرمال خود بازمی‌گردد
و به کنج خودش برمی‌گردد.
زمانی که در آزمایشگاه بودم واین اطلاعات را می‌گرفتم،
تنها بودم و بسیار هیجان زده شدم.
خیلی هیجان زده بودم، من یکی از این جیغ‌ها را کشیدم.
آه!
(خنده)
چرا اینقدرهیجان زده بودم؟
منظورمن این است که، بله، بصورت تئوری من می‌دانستم که مغز ذهن را کنترل می‌کند،
اما با زدن کلید با دست‌های خودم
و دیدن تغییر وضعیت‌رفتاری موش
خیلی سریع و برگشت پذیر،
این اولین بار بود که حقیقتا آن را باور کردم.
از زمان اولین موفقیت،
تعدادی اکتشافات دیگر وجود داشته است.
یافتن مدارهای عصبی خاص که می‌توانند در رفتار حیوان
تغییرات چشمگیر ایجاد کنند.
یک مثال دیگر: پرخوری اجباری.
ما می‌توانیم به دو دلیل غذا بخوریم.
به دنبال لذت، مثل غذاهای خوشمزه،
یا جلوگیری از درد، مثل گرسنه بودن.
چگونه ما می‌توانیم یک درمان برای پرخوری اجباری پید کنیم
بدون اینکه تغذیه گرسنگی را از دست بدهیم
که برای بقا نیازداریم؟
اولین قدم این است که بفهمیم
چگونه مغز رفتار تغذیه‌ای ایجاد می‌کند.
این موش که کاملا تغذیه شده درحال کاوش درفضایی است
که کاملا عاری ازهرگونه غذا است.
اینجا ما ازاُپتوژنتیک برای هدف گیری نورون‌های هیپوتالاموس استفاده می‌کنیم،
پیام‌ها را ازسیم‌ها به پایین به سمت مغز میانی ارسال می‌کنند.
وقتی که من چراغ را روشن می‌کنم، درست در اینجا،
می‌توانید ببینید که موش ناگهان شروع به لیس زدن زمین می‌کند.
(خنده)
این رفتار به ظاهر دیوانه کننده
درحال شدت یافتن به چیزی است که برایم غیرقابل باوربود.
این درواقع نوعی حیله و تزویراست.
آماده‌اید؟
دقیقا اینجاست.
ببینید، او دست‌هایش را بلند می‌کند مانند زمانی که تکه‌ای غذا می‌خورد،
اما چیزی اینجا نیست، او چیزی را نگه نمی‌دارد.
پس این مدار برای هدایت رفتار تغذیه‌ای کافی است
در غیاب گرسنگی،
و حتی درغیاب غذا.
من به طور قطعی نمی‌توانم بدانم که این موش چه احساسی دارد،
اما حدس می‌زنم که این نورون‌ها ولع را هدایت می‌کنند
برمبنای رفتارهای خروجی که می‌گیریم وقتی که این مسیر را هدف قرار می‌دهیم.
نور را دوباره خاموش کنیم --
حیوان به حالت نرمال باز می‌گردد.
وقتی که این مسیر را خاموش می‌کنیم،
می‌توانیم پرخوری اجباری را سرکوب و
بدون تغییر دادن در تغذیه گرسنگی کاهش دهیم.
شما چه برداشتی از این دو فیلمی که الان
به شما نشان دادم می‌کنید؟
اینکه ایجاد یک تغییر منحصر به فرد در مدارهای عصبی مغز
می‌تواند تغییرات خاصی در رفتار داشته باشد.
هرتجربه هوشیارانه‌ای که داریم
توسط سلول‌های درون مغزمان اداره می‌شود.
من دختر یک پزشک و یک بیولوژیست هستم،
که یکدیگر را روی قایقی که به آمریکا می‌آمد ملاقات کردند
و به دنبال تحصیل بودند.
پس طبیعتا،
ازآنجایی که «هیچ فشاری» برای دانشمند شدن نبود...
(خنده)
به عنوان یک دانشجوی کالج،
باید تصمیم می‌گرفتم که آیا می‌خواهم برروی روانشناسی، مطالعه‌ی ذهن،
یا علوم اعصاب، مطالعه مغز تمرکزکنم.
ومن علوم اعصاب را انتخاب کردم،
چراکه می‌خواستم بفهمم چگونه ذهن
خارج از بافت بیولوژیکی زاده شده.
اما حقیقتا به خانه اول بازگشتم.
وحالا برنامه تحقیقاتی من
پلی است میان فاصله بین مغز و ذهن.
تحقیقات حاصل ازآزمایشگاه من
نشان می‌دهد که می‌توانیم شروع کنیم به اتصال مدارهای عصبی منحصربه فرد
به حالات احساسی.
و ما تعدادی مدار پیدا کردیم
که کنترل رفتارهای مرتبط با هیجان را برعهده دارد،
پرخوری اجباری،
تعامل اجتماعی، کناره گیری
و انواع دیگری از رفتارهای انگیزشی
که احتمالا منعکس کننده حالات احساسی درونی است.
ما سابقا فکر می‌کردیم که عملکردهای ذهن با نواحی مغزی تعریف شده‌اند.
اما کار من نشان داد که داخل یک ناحیه مغزی معین،
نورون‌های مختلف زیادی درحال انجام کارهای متفاوت وجود دارند.
و این عملکردها تا حدودی با مسیری که طی می‌کنند تعریف شده‌اند.
دراینجا تشبیهی برای کمک به تصویرسازی وجود دارد
که چگونه این کشفیات طرز فکر ما را درباره مغز تغییر می‌دهند.
بیایید بگوییم که مغز همان دنیا است
و نورون‌ها همان مردم هستند.
و ما می‌خواهیم بفهمیم که چگونه اطلاعات به سراسر سیاره منتقل می‌شود.
مطمئنا، مفید است که بدانیم
افرد مشخص شده هنگام ثبت آنچه که می‌گویند کجا قراردارند.
اما من استدلال خواهم کرد که به همان اندازه مهم است
که بدانیم این افراد با چه کسی حرف می‌زنند،
چه کسی گوش می‌دهد
وچگونه افراد شنونده به اطلاعات دریافتی پاسخ می‌دهند.
جایگاه حال حاضر روان درمانی
اساسا یک استراتژی آزمون و خطا است.
و کار نمی‌کند.
توسعه دارو درمانی‌های جدید برای اختلالات روانی
به بن بست خورده است،
بدون هیچ گونه پیشرفت واقعا موثری از دهه‌ی ۱۹۵۰.
پس چه اتفاقی در آینده می‌افتد؟
در آینده نزدیک،
من انتظاردارم که یک انقلاب در روان درمانی مشاهده کنم،
جایی که ما روی مدارهای عصبی خاصی در مغز تمرکز کنیم.
تشخیص دادن بردو مبنای علائم رفتاری
وفعالیت مغزی قابل اندازه گیری خواهد بود.
در آینده‌ی دورتر،
با ترکیب توانایی‌مان در ایجاد تغییرات شدید در مغز
وگرفتن تغییرات شدید در رفتار
به همراه دانش ما درباره انعطاف پذیری سیناپسی به منظور ایجاد تغییرات دائمی‌تر،
ما می‌توانیم مغز را به سمت حالت خود تعمیرکنندگی هل بدهیم
ازطریق برنامه ریزی مجدد نورون‌ها.
مواجهه درمانی درسطح مدار.
وقتی که ما مغز را به حالت خود درمانی تغییر می‌دهیم،
می‌تواند بطور بالقوه آثار طولانی مدتی
بدون هیچ گونه عوارض جانبی داشته باشد.
می‌توانم آینده‌ای را تجسم کنم که در آن برنامه ریزی مجدد مدارهای عصبی
یک درمان بالقوه را ارائه می‌دهد، نه فقط یک درمان.
خب، اما درمورد حال حاضر چی؟
اگر از همین لحظه به بعد،
هرکدام از شما این سخنرانی را ترک کنید
و کاملا باور کنید که ذهن تماما از سلول‌های داخل مغز شما بوجود می‌آید،
پس ما می‌توانیم بلافاصله از ادراکات وبرچسب‌های منفی رها شویم
که مانع بسیاری ازافراد
درگرفتن کمک‌های بهداشت روان مورد نیازشان می‌شود.
به عنوان متخصصین سلامت روان،
ما همواره درباره اینکه چه چیزی درمان جدید بعدی هست فکر می‌کنیم.
اما قبل ازاینکه بتوانیم درمان جدید را استفاده کنیم،
نیاز داریم که مردم با کاوش شدنشان احساس راحتی کنند.
تصورکنید که به چه میزان چشمگیری می‌توانستیم میزان خودکشی‌ها و
تیرانداز‌یهای مدرسه‌ای را کاهش‌ دهیم
اگر هرکسی که به پشتیبانی سلامت روانی نیاز داشت در حقیقت آن‌ را دریافت می‌کرد.
زمانی که ما حقیقتا درک کنیم که چگونه ذهن ازمغز منشا می‌گیرد،
زندگی همه‌ای افراد را بهبود خواهیم بخشید
کسانی که درطول زندگی خود به یک بیماری روانی دچارشوند--
نیمی از جمعیت--
وهمچنین همه‌ی افراد دیگری که با آن‌ها دنیای خودشان را سهیم شده‌اند.
متشکرم.
(تشویق)
Je vais commencer par vous dire quelque chose que vous pensez être vrai.
Votre cerveau conçoit toutes les facettes de votre esprit.
Alors, pourquoi traite-t-on les maladies mentales et physiques
de façon si différente,
si on pense que l'esprit vient du cerveau ?
En tant que neuroscientifique, on me dit souvent que je ne peux pas étudier
comment les états internes, comme l'anxiété, l'envie ou la solitude, sont
représentés par le cerveau.
C'est donc exactement ce que j'ai décidé de faire.
Mon programme de recherche est conçu pour comprendre l'esprit
en étudiant les circuits neuronaux,
en particulier, comment notre cerveau engendre des émotions.
C'est vraiment difficile d'étudier les sentiments et les émotions,
parce qu'on ne peut pas les mesurer.
Le comportement reste la meilleure et la seule fenêtre ouverte
sur l'expérience émotionnelle d'autrui.
Pour les animaux comme pour les humains,
l'auto-évaluation est un produit du comportement.
Les comportements se classent en deux catégories générales :
rechercher le plaisir et éviter la douleur.
Pouvoir aborder les choses qui sont bonnes pour nous
et éviter celles qui sont mauvaises
est essentiel à la survie.
Dans notre société moderne,
la difficulté à les différencier peut être vue comme une maladie mentale.
Si j'ai un problème avec ma voiture,
et que je l’emmène chez le garagiste,
la première chose qu'il fait c'est de regarder sous le capot.
Mais avec la recherche en santé mentale
on ne peut pas juste ouvrir le capot en appuyant sur un bouton.
C'est pourquoi on expérimente sur les animaux.
Plus précisément, dans mon labo, sur des souris.
Pour comprendre le cerveau, eh bien, on doit étudier des cerveaux.
Et pour la première fois, on en est capables.
On peut ouvrir le capot.
On peut regarder à l'intérieur
et faire une expérience et voir ce qui en ressort.
La technologie ouvre de nouvelles portes sur la boite noire qu'est notre esprit.
Le développement d'outils optogénétiques
nous a permis de contrôler, sans précédent, des neurones précis
et comment ils communiquent entre eux en émettant des signaux électriques.
On peut altérer génétiquement des neurones pour les rendre sensibles à la lumière
puis utiliser la lumière pour contrôler la façon dont les neurones communiquent.
Cela change le comportement d'un animal,
et nous donne une idée de ce que le circuit neural peut faire.
Vous voulez savoir comment des scientifiques ont trouvé ça ?
Ils ont créé des outils optogénétiques en empruntant des connaissances
à d'autres domaines scientifiques.
L'algue est un organisme unicellulaire qui a évolué pour nager vers la lumière.
Et quand l'ocelle de la cellule de l'algue reçoit de la lumière bleue,
un canal s'ouvre et envoie un signal électrique
qui fait s'agiter des flagelles
et propulse l'algue vers la lumière.
Si on clone cette partie de l'algue sensible à la lumière
et qu'on l'ajoute à des neurones grâce à une modification génétique,
on peut rendre des neurones sensibles à la lumière.
Sauf qu'avec des neurones,
quand on envoie de la lumière au fond d'un cerveau avec une fibre optique,
on modifie la façon dont ils envoient des signaux à d'autres neurones
et donc on modifie le comportement de l'animal.
Avec l'aide de mes collègues,
je suis pionnière dans l'utilisation d'outils optogénétiques
pour cibler de manière sélective des neurones à un point A,
envoyant des messages, à travers des connexions, à un point B,
laissant les neurones voisins se déplacer sans être affectés.
Cette approche nous à permis de tester la fonction de chaque connexion
au sein de ce fouillis qu'est notre cerveau.
La région du cerveau appelé l'amygdale
a longtemps été vue comme capitale pour les émotions
et mon laboratoire a découvert
que l'amygdale évoque une fourche sur la route
où activer un chemin peut engendrer une émotion positive et une approche,
et activer un autre chemin peut engendrer une émotion négative et une fuite.
Je vais vous montrer quelques exemples --
un avant-goût de données brutes --
comment on peut utiliser l'optogénétique pour cibler des neurones précis
et obtenir des changements spécifiques du comportement.
Les patients souffrants d'anxiété ont une communication anormale
entre les deux parties de l'amygdale,
mais chez l'humain il est dur de savoir si cette anormalité et une cause ou un effet
de la maladie.
On peut utiliser l'optogénétique pour cibler le même chemin chez une souris,
et voir ce qu'il se passe.
C'est le labyrinthe en croix surélevé.
C'est un test d'anxiété très utilisé
qui mesure le temps
que la souris passe en sécurité dans la partie fermée
par rapport au temps à explorer la partie ouverte.
Les souris ont évolué pour préférer les espaces clos,
qui rappellent la sécurité de leur terrier,
mais pour trouver nourriture, eau, partenaires,
elle doivent sortir en plein air
où elle sont plus sensibles aux menaces des prédateurs.
Donc je suis assise à l'arrière plan,
et je vais appuyer sur l'interrupteur.
Quand j'appuie sur l'interrupteur et allume la lumière,
on voit que la souris explore d'avantage les branches ouvertes du labyrinthe.
Contrairement au traitement médicamenteux contre l'anxiété,
il n'y a pas de sédation, pas de troubles moteurs,
juste un examen naturel coordonné.
Non seulement l'effet est presque immédiat,
mais il n'y a pas d'effets secondaires décelables.
A présent, quand j'éteins la lumière,
on peut voir que la souris retourne à ses fonctions cérébrales normales
et retourne dans son coin.
Quand j'étais dans mon labo et que j’analysais ces données,
j'étais toute seule et j'étais tellement excitée.
Tellement que j'ai crié à voix basse.
(Silencieusement) Ah !
(Rires)
Pourquoi j'étais excitée ?
Je veux dire, oui, en théorie je savais que le cerveau contrôlait l'esprit,
mais d'appuyer sur l'interrupteur moi-même
et de voir la souris changer de comportement
si rapidement et de manière si réversible,
c'était la première fois que j'y croyais vraiment.
Depuis cette première avancée,
il y a eu d'autres découvertes.
Trouver des circuits neuraux précis provoquants des changement drastiques
dans le comportement animal.
Voici un autre exemple: l'hyperphagie compulsive.
On mange pour deux raisons.
Rechercher du plaisir avec des aliments savoureux,
ou éviter la douleur comme lorsqu'on a faim.
Comment peut-on trouver un traitement contre l'hyperphagie compulsive
sans perturber la sensation de faim
dont on a besoin pour survivre ?
La première chose c'est de comprendre
comment le cerveau envoie la sensation de faim.
Cette souris rassasiée explore seulement l'espace
complètement dépourvu de nourriture.
On utilise l'optogénétique pour cibler des neurones dans l'hypothalamus,
en envoyant des messages au cerveau moyen à travers des connexions.
Quand j'allume la lumière, juste là,
on peut voir que la souris commence immédiatement à lécher le sol.
(Rires)
Ce comportement en apparence frénétique
est sur le point de se transformer en quelque chose que je trouve incroyable.
C'est plutôt délirant, en fait.
Prêt ?
C'est juste là.
Voyez, elle tient ses main comme si elle mangeait quelque chose,
mais il n'y a rien, elle ne tient rien.
Ce circuit est suffisant pour stimuler le comportement alimentaire
en l'absence de sensation de faim,
et même en l'absence de nourriture.
Je ne peux pas savoir ce que cette souris ressent,
mais je suppose que ces neurones stimulent l'envie
basé sur le comportement que l'on provoque quand on cible ce chemin.
On rallume la lumière --
l'animal revient à la normal.
Quand on fait taire ce chemin,
on peut contenir et réduire l'hyperphagie compulsive
sans altérer la sensation de faim.
Que retenez-vous de ces deux vidéos
que je vous ai montrées ?
Que faire un changement très précis au niveau des circuits neuraux
peut résulter à un changement précis du comportement.
Que chacune de nos expérience volontaires
est gouvernée par des cellules du cerveau.
Je suis la fille d'un physicien et d'un biologiste,
qui se sont rencontrés sur un bateau en venant en Amérique
à la recherche d'une éducation.
Alors naturellement,
comme je n'avais « pas la pression » de devenir une scientifique ...
(Rires)
en tant qu'étudiante,
Je dû décider si je voulais me spécialiser en psychologie, l'étude de l'esprit,
ou en neuroscience, l'étude du cerveau.
Et j'ai choisi la neuroscience,
parce que je voulais comprendre comment l'esprit se développe
à partir de tissus biologiques.
En réalité, j'ai fini par faire les deux.
A présent mon programme de recherche
fait le lien entre l'esprit et le cerveau.
Nos recherches
suggèrent que l'on peut faire le lien entre des circuits neuraux précis
et certains états affectifs.
On a trouvé quelques circuits
qui contrôlent le comportement lié à l'anxiété,
à l'hyperphagie compulsive,
aux interactions sociales, à la fuite
et bien d'autres sortes de comportements
qui peuvent refléter certains états affectifs internes.
On pensait que les régions cérébrales définissaient les rôles de l'esprit.
Mon travaille montre que dans une région précise,
il y a beaucoup de neurones variés avec des rôles distincts.
Ces fonction sont définies, en partie, par le chemin qu'ils empruntent.
Voici une métaphore pour comprendre
comment ces découvertes changent la l'idée que l'on se fait du cerveau.
Comparons le cerveau au monde
et les neurones aux humains.
On veut comprendre comment sont transmises les informations à travers la planète.
Bien sûr, c'est utile de savoir
où une personne se trouve quand on enregistre ce qu'elle dit.
Mais je soutiens que c'est aussi important
de savoir à qui cette personne est en train de parler,
qui est en train d'écouter
et comment la personne qui écoute réagit aux l'informations qu'elle reçoit.
Le traitement des maladies mentales actuel
est essentiellement une stratégie d'essais et d’erreurs.
Et ça ne fonctionne pas.
L'évolution de nouvelles thérapies médicamenteuses pour les troubles mentaux
s'est heurtée à un mur,
avec peu de réels progrès depuis les années 50.
Qu'est-ce que l'avenir a en réserve ?
Dans le futur proche,
je vois une révolution dans le traitement des maladies mentales,
où on se focalise sur des circuits neuraux précis dans le cerveau.
Les diagnostics seront basés sur les symptômes comportementaux
et l'activité cérébrale mesurable.
Plus loin dans le futur,
en combinant notre capacité à faire des changements dans le cerveau
et obtenir des changement du comportement
avec notre savoir en plasticité synaptique pour obtenir des changements permanents,
on pourrait pousser le cerveau à se réparer lui-même
en reprogrammant des circuits neuraux.
Une thérapie d'exposition au niveau des circuits.
Une fois qu'on fait passer le cerveau en mode auto-guérison,
on peut sans doute obtenir des effets de longue durée
sans effets secondaires.
J'imagine un futur où la reprogrammation des circuits neuraux
représente un remède potentiel et pas seulement un traitement.
OK, et maintenant ?
Si à partir de ce moment précis,
chacun d'entre vous repart de cette conférence
en étant certain que l'esprit est issu entièrement de cellules de votre cerveau,
on pourrait se débarrasser d'emblée des images négatives et des stigmates
qui empêchent tant de gens
d'accéder à l'aide dont ils ont besoin.
En tant que professionnels de la santé mentale,
on se demande toujours quel sera le prochain traitement.
Avant de pouvoir prescrire de nouveaux traitements,
Les gens doivent se sentir à l'aise d'en faire la demande.
Imaginez comment on pourrait réduire le taux de suicides,
les fusillades dans les écoles,
si ceux qui ont besoin d'un soutien mental y avaient accès.
Quand on comprendra vraiment comment l'esprit vient du cerveau,
on améliorera les vies de tous ceux
qui souffriront d'une maladie mentale dans leur vie --
la moitié de la population --
et les vies de ceux avec qui ils partagent le monde.
Merci.
(Applaudissements)
Vou comezar con algo que todos pensades que é verdade:
O cerebro crea todas as facetas da mente.
Daquela, por que tratamos enfermidades mentais e físicas
de xeito tan diferente,
se cremos saber que a mente ven do cerebro?
Como neurocientífica, dinme a miúdo
que non debo estudar de que modo estados internos
como a ansiedade, o desexo ou a soidade
son representados polo cerebro,
así que eu decidín comezar por aí e facer exactamente iso.
O meu programa de estudo está deseñado para entender a mente
investigando os circuítos do cerebro.
Concretamente, como o noso cerebro xera emocións.
É moi difícil estudar sentimentos e emocións,
porque non se poden medir.
O comportamento segue sendo a mellor e única ventá
cara á experiencia emocional do outro.
Tanto para animais como humanos,
a autoavaliación é un resultado da conduta.
Os comportamentos motivados pódense dividir en dúas clases xerais:
a busca do pracer e a evitación da dor.
A capacidade de achegarse ás cousas boas
e afastarse daquelas que nos danan
é crucial para sobrevivir.
E hoxe en día
non ser quen de diferencialas pode considerarse unha enfermidade mental.
Se eu tivese un problema no coche
e o levase ao mecánico,
a primeira cousa que farían, sería mirar debaixo do capó.
Pero na investigación de saúde mental
non podemos simplemente abrir o capó pulsando un botón.
Por iso facemos experimentos con animais.
No meu laboratorio, concretamente, ratos.
Para entender o cerebro, obviamente, temos que estudar cerebros.
E por primeira vez. podemos facelo.
Podemos abrir o capó,
mirar dentro,
e facer experimentos e observar que pasa.
A tecnoloxía abriunos ventás á caixa negra que é a nosa mente.
O desenvolvemento de ferramentas optoxenéticas
permitiunos un control sen precedentes de neuronas específicas do cerebro
e de como se comunican entre elas por medio de sinais eléctricos.
Podemos deseñar xeneticamente neuronas sensibles á luz
e logo usar luz para controlar a emisión de sinais.
Isto pode modificar o comportamento do animal
mostrándonos o que fai ese circuíto neuronal.
Queredes saber como chegaron a isto os científicos?
Desenvolveron as ferramentas optoxenéticas grazas á información
tomada doutros campos básicos da ciencia.
As algas son organismos unicelulares que evolucionaron para nadar cara á luz.
E cando a luz azul incide sobre o ollo dunha célula de alga
ábrese un canal que envía un sinal eléctrico
que fai que se movan os flaxelos
e que a alga se propulse cara á luz solar
Se clonamos esta parte con sensibilidade á luz da alga
e a engadimos ás neuronas usando modificación xenética,
podemos facer as neuronas sensibles á luz.
Só que no caso das neuronas,
cando iluminamos a través dunha fibra óptica o fondo do cerebro,
modificamos o envío de sinais eléctricos entre neuronas
e, xa que logo, o comportamento do animal.
Coa axuda dos meus colegas,
eu son pioneira no uso de ferramentas optoxenéticas
que apuntan selectivamente a neuronas dun punto A,
que mandan sinais a un punto B
deixando as neuronas veciñas inalteradas.
Isto permítenos examinar a función de cada fío
sen perdernos nos enredos do cerebro.
Unha parte do cerebro chamada amígdala
estivo dende sempre relacionada coas emocións
e o meu laboratorio descubriu
que a amígdala aseméllase a unha bifurcación de rúas
onde activando un camiño é posible provocar emocións positivas e achegamento
mentres que activando outro é posible provocar emocións negativas e afastamento.
Vou mostrarvos un par de exemplos,
con datos sen procesar,
de como podemos usar a optoxenética para apuntar a neuronas específicas
e obter cambios moi significativos no comportamento.
Pacientes con ansiedade teñen comunicacións anómalas
entre dúas partes da amígdala,
pero en persoas é difícil discernir se esta anormalidade é causa ou efecto
da enfermidade.
Podemos usar a optoxenética para apuntar a esta vía nos ratos,
e observar que acontece.
Aquí temos o "labirinto elevado en cruz".
É un test de ansiedade moi empregado
que mide o tempo que o rato
permanece ao abeiro dos brazos pechados
en relación ao tempo que explora os brazos abertos.
Os ratos evolucionaron para preferir os espazos pechados,
como a seguridade dos seus tobos,
pero para obter comida, auga, aparearse,
necesitan saír ao espazo aberto,
onde son máis vulnerables ás ameazas de depredadores.
Eu estou sentada detrás,
e vou prender o interruptor.
E agora, cando lle dou á chave e acendo a luz,
podedes ver como o rato explora máis os brazos abertos.
E a diferenza dos tratamentos médicos para a ansiedade,
non hai sedación ou torpeza motriz,
tan só exploración normal e coordinada.
Polo tanto, amais de ter efecto inmediato
non se observan efectos secundarios.
Agora, se apago o interruptor,
podedes ver como o rato volve ao seu estado mental normal
e retorna á esquina.
Cando estaba no laboratorio, recopilando estes resultados,
estaba soa e moi emocionada.
Tan emocionada que botei un grito silencioso.
(Silencio) Ah!
(Risas)
Por que estaba tan feliz?
Obviamente, eu sabía que, en teoría, o cerebro controlaba a mente,
pero ao darlle eu mesma ao interruptor
e ver como o rato cambia o seu comportamento
de xeito tan rápido e reversible,
foi cando de verdade o crin.
Dende ese primeiro avance,
houbo varios descubrimentos máis,
buscando circuítos neuronais específicos que poidan provocar cambios
na conduta animal.
Póñovos outro exemplo: comer compulsivamente.
Podemos comer por dous motivos:
Buscar o pracer, como a comida gustosa,
ou evitar a dor, como ter fame.
Como atopar un tratamento para o comer compulsivo
sen danar o instinto de comer por fame,
que necesitamos para sobrevivir?
O primeiro paso é entender
como o cerebro xera a conduta de alimentación.
Este rato farto explora un lugar
baleiro de todo de comida.
Aquí, usamos a optoxenética para apuntar a neuronas do hipotálamo,
que envían sinais cara ao mesencéfalo.
Cando prendo a luz, xusto agora,
podedes ver como o rato comeza decontado a lamber o chan.
(Risas)
Este comportamento aparentemente frenético
está a piques de pasar a algo que me parece impresionante.
De feito, é algo delirante.
Listos?
Aquí o tedes.
Mirade, colle coas súas patas como se tivese unha peza de comida
pero non hai nada, non ten nada nas mans.
Así, este circuíto acciona a conduta alimentaria
en ausencia de fame,
mesmo en ausencia de comida.
Non podo saber exactamente como se sente este rato
pero especulo que estas neuronas accionan as ansias de comer
baseándome nos comportamentos que xeran cando apuntamos a esta vía.
Apagamos as luces,
o animal volve á normalidade.
Cando silenciamos esta vía
podemos eliminar e reducir o comer compulsivo
sen alterar a alimentación por fame.
Que se deduce destes dous vídeos
que vos acabo de ensinar?
Que facer un cambio moi específico en vías neuronais do cerebro
pode xerar cambios específicos na conduta.
Que cada experiencia consciente que temos
está dirixida por células no noso cerebro.
Eu son filla dun físico e unha bióloga,
que se coñeceron no barco de camiño aos EE. UU.
buscando unha educación.
Así que,
"sen presión ningunha" para ser científica...
(Risas)
como universitaria,
tiven que elixir se centrarme en psicoloxía, o estudo da mente
ou neurociencia, o estudo do cerebro.
E escollín neurociencia,
porque quería entender como a mente nace
de tecido biolóxico.
Pero a verdade, rematei facendo as dúas.
Agora o meu programa de pescuda
salva a fenda entre a mente e o cerebro.
Pescudas do meu laboratorio
suxiren que podemos comezar a asociar vías neuronais concretas
a estados emocionais.
E atopamos varios circuítos
que controlan condutas ansiosas,
comer compulsivamente,
interacción social, evitación
e outras moitas condutas dirixidas
que quizais reflictan estados emocionais.
Adoitabamos crer en funcións da mente definidas por rexións cerebrais.
Pero o meu traballo mostra que nunha zona cerebral
hai moitas neuronas diferentes facendo cousas diferentes.
E estas funcións están definidas en parte polas vías que toman.
Vouvos mostrar cunha metáfora
como estes descubrimentos cambian o xeito no que pensamos sobre o cerebro.
Supoñamos que o cerebro é unha analoxía do mundo
e que as neuronas son persoas.
E queremos entender como a información se transmite dun lado a outro do planeta.
Por suposto, é útil saber
onde está unha determinada persoa cando gravamos o que está dicindo
Pero eu diría que é igualmente importante
saber a quen lle fala esta persoa,
quen escoita
e como as persoas que escoitan responden á información que reciben.
Actualmente o tratamento na saúde mental
baséase nunha estratexia de ensaio e erro.
E non funciona.
O desenvolvemento de novos fármacos para trastornos de saúde mental
topou cun muro,
con escaso progreso real dende os anos 50.
Daquela, que nos depara o futuro?
Nun futuro próximo,
eu espero ver unha revolución no tratamento de saúde mental
onde nos centremos en vías específicas do cerebro.
As diagnoses faranse tanto en base a síntomas comportamentais
como á actividade cerebral medible.
Máis adiante,
combinando a nosa capacidade para provocar cambios profundos no cerebro
e obter cambios no comportamento,
co que sabemos da plasticidade sináptica para provocar cambios máis permanentes,
poderiamos forzar o cerebro a arranxarse el mesmo
reprogramando circuítos neuronais.
Terapia de exposición a nivel das vías.
Unha vez que tornamos o cerebro a un estado de autocuración,
isto podería ter resultados a longo prazo
sen efectos secundarios.
Podo visualizar un futuro no cal a reprogramación de vías neuronais
represente unha cura potencial, non tan só un tratamento.
Ben, pero que temos agora?
Se de aquí en diante,
cada un de vós marcha desta charla
convencido de que a mente procede enteiramente do cerebro,
entón poderiamos deixar atrás percepcións negativas e estigmas
que impiden que moita xente
obteña a axuda en saúde mental que precisan.
Os profesionais da saúde mental
sempre pensamos no próximo tratamento.
Pero antes de que poidamos usar novos tratamentos
necesitamos que a xente se sinta cómoda pedíndoos.
Imaxinade canto poderiamos reducir as cifras de suicidios
e tiroteos nas escolas
se todos os que necesitasen atención de saúde mental a obtivesen.
Cando comprendamos exactamente como a mente vén do cerebro,
poderemos mellorar a vida de todos aqueles
que terán un trastorno mental na súa vida
--a metade da poboación--
así como a de todos aqueles cos que comparten o mundo.
Grazas.
(Aplausos)
אפתח במשהו שאתם חושבים שהוא נכון.
המוח שלכם אחראי לכל ההיבטים של התודעה שלכם.
אם כך, מדוע אנחנו מתייחסים למחלות נפשיות וגופניות
באופן שונה,
בהתחשב בכך שאנו חושבים שהתודעה נובעת מהמוח?
כחוקרת מוח , נאמר לי פעמים רבות
שאסור לי לחקור איך מצבים נפשיים
למשל מתח, השתוקקות או בדידות
מיוצגים במוח.
אבל אני החלטתי לעשות בדיוק את זה.
תוכנית המחקר שלי נועדה לחקור את התודעה
ע"י חקירת מסלולים במוח.
ובאופן ספציפי,כיצד המוח שלנו מייצר רגשות.
די קשה ללמוד על רגשות ותחושות,
היות ואינם ניתנים למדידה.
התנהגות הינה עדיין נקודת המבט הטובה ביותר והיחידה
לחוויה הרגשית של האחר.
עבור אנשים ובע"ח
המצב הפסיכולוגי מבוטא בהתנהגות.
התנהגות מונעת משתייכת לאחת משתי קטגוריות
החיפוש אחר הנאה והימנעות מכאב.
היכולת לאתר דברים שהינם טובים עבורנו
ולהימנע מדברים שהם רעים עבורנו
היא הכרחית להישרדות.
בחברה המודרנית שלנו, כיום,
קושי להבחין בהבדלים יכול להיות מסווג כמחלת נפש.
אם היתה לי תקלה ברכב
והייתי לוקחת את הרכב למוסך,
הדבר הראשון, שהיו עושים זה להסתכל מתחת למכסה מנוע.
אך בתחום חקר מחלות הנפש,
אתם לא יכולים פשוט להרים את המכסה בלחיצת כפתור...
לכן אנו מבצעים ניסויים בבע"ח.
במעבדה שלי, ספציפית בעכברים.
כדי להבין את המוח, עלינו לחקור מוחות.
ולראשונה, אנו למעשה מסוגלים לכך,
אנחנו יכולים להרים את המכסה
להתבונן בפנים
לבצע ניסויים ולהעריך את התוצאות.
הטכנולוגיה אפשרה חלון הצצה חדש לתוך הקופסא השחורה הזו, שנקראת נפש.
ההתפתחות של כלי האופטוגנטיקה
אפשרה לנו שליטה שלא הייתה כדוגמתה בנוירונים ספציפים במוח
ובאופן שהם משוחחים זה עם זה ע"י העברת סיגנלים חשמליים.
אנחנו יכולים להנדס גנטית נוירונים שיהיו רגישים לאור
ואז להשתמש באור כדי לשלוט באותות החשמלים שלהם.
זה יכול לשנות את ההתנהגות של בע"ח,
לתת לנו תובנות על מה המעגל הזה במוח יכול לעשות.
רוצים לשמוע כיצד מדענים הסיקו זאת?
מדענים פתחו כלים אופטוגנטים ע"י שימוש בידע
מתחומי מדע אחרים.
אצות הן יצור חד תאי שהתפתח לשחות לכיוון האור.
כשאור כחול מאיר על האברון רגיש האור בתא האצה
נפתחת תעלה השולחת אות חשמלי
שגורם לזנב הקטן של האצה לזוז
ולהניע את האצה כלפי האור.
אם נשבט את האברון הזה הרגיש לאור
ואז נוסיף אותו לנוירונים דרך שינוי גנטי,
נוכל ליצור נוירונים רגישים לאור.
רק שלגבי נוירונים,
כשנאיר באור במורד סיב אופטי עמוק למוח
נשנה את האופן בו שולח הנוירון אותות חשמל לנוירונים אחרים במוח
וכתוצאה מכך ייגרם שינוי התנהגותי.
בעזרת עמיתיי,
השתמשתי לראשונה בכלים אופטוגנים
להשפיע סלקטיבית על נוירונים הנמצאים באזור א'
והשולחים אות המכוון לאזור ב'
זאת תוך אי השפעה על נוירונים שכנים הממשיכים פעילותם כרגיל.
הגישה הזו אפשרה לנו לבחון פעילות של כל מסלול
בתוך המבנה המסובך שהוא מוחנו.
אזור במוח בשם אמיגדלה
נחשב זה מזמן להיות אחראי על רגשות,
ממצאי המעבדה שלי הראו
שהאמיגדלה דומה לצומת דרכים
בה בחירה במסלול אחד תעורר רגשות וגישה חיוביים
ובחירה במסלול אחר תעורר רגשות שליליים והימנעות.
אראה לכם כעת, מס' דוגמאות ---
מעט מידע גולמי --
על איך אנו יכולים לנצל אופטוגנטיקה להפעיל נוירונים ספציפים במוח
ולגרום לשינוי ספציפי בהתנהגות.
אנשים חרדתיים הם בעלי תקשורת לא נורמלית
בין שני חלקי האמיגדלה,
אך באנשים, קשה לדעת אם אי נורמליות זו היא הסיבה או תוצאת
המחלה.
אנחנו יכולים להשתמש באופטוגנטיקה על אותם מסלולים בעכבר,
ולראות מה קורה.
זהו מבוך מוגבה בצורת +
זה מבחן מקובל לחרדה
שמודד את משך הזמן
בו שוהים העכברים בזרועות הסגורות, הבטוחות
יחסית לחקר הזרועות הפתוחות
עכברים התפתחו להעדיף מקומות סגורים,
כמו המחילות שהן בטוחות עבורם,
אבל בשביל לחפש מזון, מים, בני זוג
הם חייבים לצאת החוצה לאזור הפתוח
שם הם חשופים יותר לאיומי טורפים.
אז אני יושבת כאן, ברקע,
ואני עומדת להרים את המתג.
וכשהמתג מורם והאור נדלק
שימו לב שהעכבר מתחיל לחקור את הזרועות הפתוחות של המבוך.
ובניגוד לטיפול תרופתי לחרדה,
אין כאן סדציה, אין הפרעה לתנועה,
רק חקירה רגילה, טבעית לחלוטין.
אז לא רק שההשפעה כמעט מיידית,
אלא שאין גם תופעות לוואי שניתן להבחין בהן.
וכשאני מכבה את המתג,
אתם יכולים לראות שהעכבר חוזר לתפקוד המוחי הנורמלי שלו
ובחזרה לפינה.
כששהיתי במעבדה וערכתי את הניסוי
הייתי לבד, והתרגשתי כל כך
הייתי כ"כ נרגשת שצרחתי אחת מאותן צרחות שקטות
(בשקט) יההה!!!!
(צחוק)
מדוע התרגשתי כל כך?
כלומר, כן, באופן תיאורטי ידעתי שהמוח שולט על התודעה,
אבל להרים את המתג במו ידי
ולצפות בעכבר משנה את התנהגותו
במיידיות ובצורה הפיכה כ"כ
זו היתה למעשה , הפעם הראשונה שאני האמנתי בכך.
מאז פריצת הדרך הראשונה,
ארעו עוד גילויים מדעיים.
מציאת קישורי נוירונים שיכולים לעשות שינויים דרמטיים
בהתנהגות בע"ח.
והרי דוגמא נוספת: אכילה אובססיבית.
אנחנו אוכלים משתי סיבות,
חיפוש אחר תענוג, כמו אוכל טעים,
או הימנעות מכאב, כמו תחושת הרעב.
כיצד נוכל למצוא טיפול לאכילה כפייתית
מבלי לשבש את האכילה מונעת הרעב
הנחוצה לנו לשם הישרדות?
הצעד הראשון הוא להבין
כיצד המוח שולט על האכילה.
העכבר השבע הזה חוקר חלל
שאין בו כל מזון.
כאן אנו משתמשים באופטוגנטיקה כלפי נוירונים הממוקמים בהיפותלמוס,
מעבירים מסרים דרך קישורים עצביים לכיוון המוח התיכון.
כשאני מדליקה , כאן, את האור
אתם יכולים להיווכח שהעכבר מתחיל מייד ללקק את הרצפה.
(צחוק)
התנהגות מוזרה זו
עומדת להסלים למשהו אותו אני מוצאת מדהים
קצת הזוי, למעשה.
מוכנים?
הנה, כאן.
ראו, הוא מרים את ידיו כאילו הוא אוכל
אבל אין שם דבר, הוא אינו אוחז בדבר.
אז ההפעלה העצבית הזו מספיקה לגרות אכילה
בהיעדר רעב.
אפילו בהעדר מזון.
איני יכולה לדעת בביטחון כיצד העכבר הזה מרגיש,
אבל אני משערת שהנוירונים האלו מעודדים השתוקקות
על סמך ההתנהגויות שאנו רואים בעת הפעלת מסלולים אלו.
מכבה את האור--
העכבר חוזר למצב נורמלי.
כשאנו משתיקים את המסלול הזה,
אנו יכולים לדכא ולהפחית אכילה קומפולסיבית
מבלי לפגוע באכילה מונעת רעב.
אז מה למדתם משני סרטי הוידאו
שהרגע צפיתם בהם?
שביצוע שינוי מאד ספציפי בפעילות נוירונים במוח
גורמת לשינוי ספציפי בהתנהגות.
שכל חוויה מודעת שאנו חווים
נשלטת ע"י תאים במוח שלנו.
אני ביתם של רופא וביולוגית,
שלמעשה נפגשו על האוניה בדרך לאמריקה
בחיפוש אחר השכלה.
לכן, באופן טבעי,
כיוון "שלא היה לחץ" להיות מדענית....
(צחוק)
כתלמידת קולג',
היה עלי להחליט האם ברצוני להתמקד בתחום פסיכולוגיה, לימוד התודעה,
או מדעי המוח.
ובחרתי מדעי המוח,
היות ורציתי להבין כיצד נוצרת התודעה
מתוך רקמה ביולוגית.
אבל למעשה חזרתי לנקודת ההתחלה לעשות את שניהם.
וכעת, תוכנית המחקר שלי
מגשרת על הפערים בין תודעה ומוח.
מחקר במעבדה שלי
מראה שאנו יכולים לקשר מעגלים עצביים מסוימים
למצבים רגשים.
ומצאנו מספר מעגלים
ששולטים על התנהגות חרדתית,
אכילה קומפולסיבית,
אינטראקציה חברתית, הימנעות
ועוד סוגים רבים של התנהגויות מונעות
שאולי משקפים מצבים רגשיים.
נהגנו לחשוב שתפקודים נפשיים שונים מוגדרים ע"י אזורים שונים במוח
אך עבודתי מראה שבתוך אזור נתון,
יש מספר רב של נוירונים אחראים על דברים שונים.
והתפקודים הללו מוגדרים בחלקם מהמסלול אותו הם לוקחים.
הנה מטאפורה שתעזור להדגים
כיצד התגליות הללו שינו את הדרך בה אנו חושבים על המוח.
בוא נניח שהמוח הוא העולם
ונוירונים הם בני האדם.
ואנו רוצים להבין כיצד אינפורמציה מועברת בעולם.
כמובן, יועיל לנו לדעת
היכן נמצא אדם מסויים בשעה שהוא אומר מה שהוא אומר,
אך אני טוענת שזה חשוב באותה מידה
לדעת עם מי מדבר אותו אדם.
מי מקשיב
וכיצד המאזינים מגיבים לאינפורמציה שהם מקבלים.
במצב הנוכחי של הטיפול בבריאות הנפש
האסטרטגיה היא של נסה וטעה.
וזה לא עובד,
הפיתוח של תרופות חדשות להפרעות נפשיות
נתקלה בקיר לבנים,
ובקושי חלה כל התקדמות מאז שנות החמישים.
אז מה צופן בחובו העתיד?
בעתיד הקרוב,
אני צופה לראות מהפכה בתחום טיפול הנפש,
בה נתמקד במסלולים עצביים מסוימים במוח.
האבחנות תקבענה בהסתמך גם על סימפטומים התנהגותיים
וגם על מדידת פעילות מוחית.
בעתיד הרחוק יותר,
עם השילוב של יכולתנו לבצע שינויים אקוטים במוח
ולקבל עקב כך שינויי התנהגות אקוטים
ועם הבנתנו את הפלסטיות של סינפסות והיכולת לייצר שינויים קבועים,
נוכל להביא את המוח למצב של תיקון עצמי
ע"י חיווט מחדש של מעגלים עצביים.
טיפול בחשיפה ברמת המסלולים העצביים.
ברגע שנכניס את המוח למצב של ריפוי עצמי,
יש בזה פוטנציאל לאפקט ארוך טווח
ללא תופעות לוואי.
אני יכולה לחזות עתיד בו תכנות מחדש של מסלולים עצביים
יהווה ריפוי לא רק טיפול.
אוקי, אבל מה לגבי כעת ?
אם מרגע זה ואילך,
כל אחד ואחת מכם יצאו מהשיחה הזו
מאמינים באמונה שלמה שתודעה מקורה לחלוטין מתאים במוח
אזי נוכל להיפטר מיידית מתפיסות שליליות וסטיגמות
המונעות מאנשים רבים כל כך
מלקבל את העזרה הנפשית שהם זקוקים לה.
אנשי מקצוע בריאות הנפש,
אנחנו תמיד עסוקים במה הטיפול החדש הבא,
אבל טרם נוכל ליישם טיפולים חדשים,
אנחנו צריכים שאנשים יחושו בנוח לפנות אליהם.
חשבו איך נוכל להפחית דרמטית את שיעור ההתאבדויות
ירי בשטחי בית הספר
אם כל מי שזקוק לטיפול נפשי , אכן יפנה לקבלו.
כשאנו מבינים כיצד התודעה נובעת מהמוח
נוכל לשפר את חייהם של כל מי
שסובל ממחלת נפש במהלך חייהם --
מחצית מהאוכלוסיה --
ושל כל האחרים עימם הם חולקים את העולם.
תודה רבה.
(מחיאות כפיים)
Azzal kezdem, hogy mondok valamit, amiről azt gondolják, hogy igaz.
Agyunk hozza létre elménk minden megnyilvánulását.
De akkor miért kezeljük a lelki és a fizikai betegségeket
annyira másképp,
ha azt gondoljuk, tudjuk, hogy az elme az agy szüleménye?
Idegkutatóként gyakran mondták nekem,
hogy nem tanulmányozhatom, hogy az olyan belső állapotok,
mint a szorongás, sóvárgás vagy magányosság
hogyan jelennek meg az agyban,
és ezért úgy határoztam, hogy nekilátok, és pontosan ezt teszem.
Kutatóprogramom az elme megértését célozza
az agyi áramkörök vizsgálatán keresztül.
Pontosabban, hogyan hozza létre agyunk az érzelmeket.
Nagyon nehéz az érzelmeket és az érzéseket tanulmányozni,
mivel nem tudjuk mérni őket.
A viselkedés adja a legjobb és az egyetlen rálátást
mások érzelmi élményére.
Emberek és állatok esetében egyaránt –
igen, az önbevallás viselkedési forma.
A motivált viselkedések két osztályba sorolhatók:
Az élvezet keresése és a fájdalom elkerülése.
Az a képesség, hogy megtegyük, ami jó számunkra,
és elkerüljük, ami rossz,
alapvető a túléléshez.
És modern társadalmunkban nehéz megmondani a különbséget,
amit lelki betegségnek is címkézhetünk.
Ha valami baj volna az autómmal,
és elvinném a szerelőhöz,
legelőször is a motorháztető alá vetnének egy pillantást.
De a lelki betegségek kutatásánál
nem nyithatjuk fel a motorháztetőt egyszerű gombnyomással.
Ezért kísérletezünk állatokkal.
Egész pontosan egerekkel az én laboromban.
Ahhoz, hogy megértsük az agyat, nos, agyakat kell tanulmányozni.
És most először képesek vagyunk rá.
Kinyithatjuk a motorháztetőt.
Bepillanthatunk,
elvégezhetünk egy kísérletet, és láthatjuk, mit eredményez.
A technológia bepillantást enged az elménk fekete dobozába.
Az optogenetikus eszközök kifejlesztése lehetővé tette a példa nélküli irányítást
meghatározott idegsejtek felett az agyban, és elektromos jelek kibocsátásával
egymással történő kommunikációik irányítását.
Géntechnológiával az idegsejteket fényérzékennyé tehetjük,
majd fénnyel irányíthatjuk, mikor bocsássanak ki jeleket az idegsejtek.
Így meg tudjuk változtatni egy állat viselkedését,
bepillantást nyerve abba, mit csinál az adott idegi áramkör.
Szeretnék tudni, hogyan csinálják ezt a tudósok?
A tudósok optogenetikus eszközöket fejlesztettek ki
más alapvető tudományos ismereteket is felhasználva.
Az algák egysejtű organizmusok, úgy fejlődtek, hogy a fény felé ússzanak.
Amikor kék fény éri egy algasejt szemfoltját,
egy csatorna nyílik meg,
ami elektromos jeleket küld,
amelyek apró ostorcsapásokkal hajtják az algát a fény felé.
Ha klónozzuk ezt a fényérzékeny részt az algából,
és aztán génmódosítással hozzáillesztjük az idegsejtekhez,
az idegsejteket is fényérzékennyé tehetjük.
Kivéve, hogy az idegsejteknél –
amikor egy optikai szál mélyen világítunk le az agyba –
változtatunk azon, hogyan küldjenek elektromos jeleket más idegsejteknek,
és így megváltoztatjuk az állat viselkedését.
Munkatársaimmal
elsőként használtuk az optogenetikus eszközöket,
kiválasztottuk és megcéloztuk az A pontban lévő idegsejteket,
hogy üzenetet küldjenek az áramkörökön át célzottan a B pontba anélkül,
hogy szomszédos idegsejtek tevékenységére bármilyen hatással lettünk volna.
Ezzel a megközelítéssel tesztelhettük az áramkörök funkcióit
agyunk bonyolult szövevényén belül.
Régóta ismert, hogy az agy egyik része, az amigdala
fontos szerepet tölt be az érzelmek irányításában,
és laboratóriumunk felfedezte,
hogy az amigdala hasonlít egy útelágazáshoz,
ahol az egyik ösvényt aktiválva pozitív érzelmet és hozzáállást váltunk ki,
a másikat aktiválva pedig negatív érzelmet és elkerülést.
Mutatok önöknek néhány példát –
kóstolót nyers adatokból –
hogyan használhatjuk az optogenetikát bizonyos idegsejtek célzására az agyban,
hogy meghatározott viselkedésváltozást hozzunk létre.
A pánikbetegeknél rendellenes kommunikáció zajlik
az amigdala két része között,
de az embereknél nehéz megállapítani,
hogy ez a rendellenesség az oka vagy a következménye a betegségnek.
Használhatjuk az optogenetikát az idegpályák megcélzására egy egérnél,
és meglátjuk, mi történik.
Ez egy megemelt plusz útvesztő.
Létezik egy elterjedt szorongásteszt,
amely azt az időt méri,
melyet az egér a zárt utak biztonságában tölt
a nyitott utak felfedezéséhez viszonyítva.
Az egerek úgy fejlődtek, hogy jobban szeretik a zárt tereket,
mint például odújuk biztonságát,
de ahhoz, hogy ételt, vizet, társat találjanak,
ki kell merészkedniük a nyílt terepre,
ahol jobban ki vannak téve a ragadozók fenyegetéseinek.
Szóval, én itt ülök hátul,
készülök rá, hogy megnyomjam a kapcsolót.
És most, amikor megnyomom a gombot, és bekapcsolom a világítást,
láthatják, hogy az egér kezdi jobban felfedezni a nyílt teret.
És a szorongásra adott gyógyszeres kezeléssel ellentétben
nincs nyugtató, nincs mozgásszervi károsodás,
csak irányított, természetesnek ható felfedezés.
Tehát nemcsak szinte azonnali a hatás,
hanem érzékelhető mellékhatások sincsenek.
Most, amikor lekapcsolom a fényt,
láthatják, hogy az egér visszanyeri normális agyi állapotát,
és visszamegy a sarokba.
Amikor a laborban ezeket az adatokat kaptam,
teljesen egyedül voltam, és nagyon izgatottá váltam.
Annyira izgatott lettem, hogy halkan felkiáltottam.
(Csendesen) Aah!
(Nevetés)
Miért voltam olyan izgatott?
Úgy értem, elméletileg tudtam, hogy az agy irányítja az elmét,
de kapcsolóval váltani a kezemben,
és látni, hogy az egér ilyen gyorsan
és oda-vissza változtatja meg a viselkedését –
igazából ez volt az első alkalom, hogy valóban elhittem ezt.
Az első áttörés óta
számos egyéb felfedezést tettünk.
Találtunk jellegzetes idegi áramköröket,
amelyek drámai változásokat idéznek elő az állat viselkedésében.
Íme, egy másik példa: a kényszerevés.
Két ok miatt eszünk.
Az élvezet kedvéért, mint amilyen az ízletes étel,
vagy a fájdalom elkerülése miatt, hogy ne legyünk éhesek.
Hogyan gyógyíthatjuk meg a kényszerevést anélkül,
hogy tönkretennénk az éhség vezérelte táplálkozást,
amely szükséges a túlélésünkhöz?
Az első lépés, hogy megértsük,
hogyan utasít minket az agyunk az evésre.
Ez a jóllakott egér épp felfedez egy helyet,
ahol egyáltalán nincs étel.
Az optogenetikával a hipotalamuszban található idegsejteket célozzuk meg,
üzeneteket küldünk az áramkörökön át a középagyba.
Amikor bekapcsoljuk a világítást, pont itt, láthatják,
hogy az egér azonnal elkezdi nyalni a padlót.
(Nevetés)
Ez a láthatóan kétségbeesett viselkedés hamarosan felerősödik,
és olyasmi történik, amit hihetetlennek találok.
Igazából elég csodálatos.
Készen állnak?
Pont most.
Látják? Felemeli a mancsait, mintha enne egy darab ételt,
de semmi sincs ott, semmit nem fog.
Tehát ez az áramkör hatékony a táplálkozási viselkedés szabályozására,
még ha nincs is éhség,
még ha nincs étel se.
Nem tudom biztosan, mit érez az egér,
de az idegpálya megcélzásával kiváltott viselkedés arra utal,
hogy ezek az idegsejtek sóvárgást idéznek elő.
Lekapcsoljuk a világítást –
és az állat újra normálisan viselkedik.
Ha lekapcsoljuk ezt az idegpályát,
elnyomhatjuk és csökkenthetjük a kényszerevést anélkül,
hogy megváltoztatnánk az éhség vezérelte táplálkozást.
Mit jelentett önöknek ez a két videó,
amit most mutattam?
Hogy az agyi idegi áramkörökön végrehajtott egyedi változtatások
egyedi viselkedésbeli változásokat hoznak létre.
Hogy minden tudatos tapasztalatunkat
agysejtjeink irányítják.
Egy fizikus és egy biológus lánya vagyok,
akik a szó szerint egy hajón találkoztak, amikor Amerikába jöttek,
hogy képzésüket folytassák.
Szóval, temészetesen,
mivel "semmi nyomás" nem nehezedett rám, hogy tudós legyek ...
(Nevetés)
főiskolai hallgatóként döntenem kellett, hogy a pszichológiát,
az elme tanulmányozását, vagy az idegtudományt,
az agy tanulmányozását választom.
Az idegtudományt választottam,
mivel meg akartam érteni,
hogyan születik elme a biológiai szövetekből.
De valójában mindkettővel foglalkozom.
És most a kutatóprogramom hidalja át a hézagot
az elme és az agy között.
Laboratóriumi kutatásom azt sugallja,
hogy elkezdhetjük az egyes idegi áramköröket
érzelmi állapotokhoz kötni.
Találtunk pár áramkört,
amelyek a szorongással kapcsolatos viselkedésért felelősek,
a kényszerevésért,
a szociális kapcsolatokért, elkerülésükért,
és a motivált viselkedések sok más típusáért,
amelyek talán belső érzelmi állapotokra adott válaszreakciók.
Úgy gondoltunk az elme funkcióira, hogy egy adott agyterület határozza meg őket.
De a munkám mutatja, hogy egy adott agyterületen
sok különféle idegsejt sok különböző tevékenységet folytat.
És ezek a funkciók részben az általuk bejárt útvonaltól függenek.
Íme, egy metafora, amely illusztrálja,
hogyan változtatják meg e felfedezések azt, hogy mit gondolunk az agyról.
Mondjuk, hogy az agy a világ megfelelője,
és az idegsejtek az embereké.
Meg szeretnénk érteni, hogyan terjed az információ a bolygón.
Biztosan hasznos tudni,
hol tartózkodik egy adott személy, amikor felvesszük, amit mond.
De kijelenthetem, hogy ugyanolyan fontos tudni,
kivel beszél,
kik figyelnek,
és hogy a figyelő emberek hogyan reagálnak a kapott információkra.
A lelki betegségek gyógyítása jelenleg
lényegében próbákon és hibákon alapuló stratégia.
És nem működik.
A lelki betegségekre adott új gyógyszeres kezelések
falakba ütköztek,
alig valami fejlődést értünk el az 1950-es évek óta.
Mit tartogat a jövő?
A közeljövőben arra számítok,
hogy a lelki betegségkezelés forradalmának leszek tanúja,
ahol meghatározott agyi idegi áramkörök állnak majd a középpontban.
A diagnózisokat egyaránt a viselkedésre,
illetve a mérhető agyi aktivitásra alapozva állítják fel.
A távolabbi jövőben képességeink kombinálásával,
hogy azonnal beavatkozhatunk az agyműködésbe,
és azonnal változást érhetünk el a viselkedésben,
tudásunkkal a szinaptikus plaszticitásról maradandóbb változásokat érhetünk el,
ezzel az agyat az öngyógyítás állapotába juttathatjuk
az idegi áramkörök újraprogramozásával.
Az élményterápiát az idegpályák szintjén valósítjuk meg.
Amint az agyat az öngyógyítás állapotába juttatjuk,
lehetséges, hogy hosszan tartó hatásokat érhetünk el
mellékhatások nélkül.
Elképzelem a jövőt, ahol idegi áramkörök újraprogramozásával
talán gyógyíthatunk is, nem csak kezelhetünk.
Rendben, de mi van itt és most?
Ha mostantól mindegyikünk
igazán hinni fog abban,
hogy az elmét agysejtjeink hozzák létre,
akkor azonnal megszabadulhatunk a negatív hozzáállástól és a szégyentől,
ami sok embert tart vissza attól,
hogy megkapja a szükséges lelki támogatást.
Mentális egészségügyi szakemberként
mindig arról gondolkodunk, mi lesz a legújabb kezelés.
De mielőtt új kezeléseket alkalmazunk, arra van szükség,
hogy az emberek ne érezzék kellemetlennek igénybe venni őket.
Képzeljék el, milyen drámaian csökkenne
az öngyilkosságok és az iskolai lövöldözések száma,
ha mindenki, akinek lelki támogatásra van szüksége, meg is kapná azt.
Amikor majd igazán megértjük, hogyan keletkezik az elme az agyból,
Javítani fogunk mindenki életén,
aki élete során lelki beteg lesz –
a népesség felén –
ugyanúgy, ahogy mindenki másén is, akivel osztoznak a világon.
Köszönöm.
(Taps)
Saya akan mulai dengan mengatakan sesuatu yang Anda anggap benar.
Otak Anda menciptakan segala aspek dalam pikiran Anda.
Lalu mengapa kita memperlakukan penyakit jiwa dan fisik
begitu berbeda,
kalau kita menganggap pikiran asalnya dari otak?
Sebagai ahli saraf, saya sering diberitahu
bahwa saya tidak boleh mempelajari bagaimana kondisi internal
seperti cemas atau hasrat atau kesepian
diwakili oleh otak,
jadi saya putuskan untuk melakukan hal itu.
Penelitian saya dirancang untuk memahami pikiran
dengan menyelidiki sirkuit otak.
Terutama, bagaimana otak kita memunculkan emosi.
Sangat sulit untuk mempelajari perasaan dan emosi,
karena Anda tidak bisa mengukurnya.
Perilaku masih menjadi satu-satunya jendela terbaik
untuk melihat pengalaman emosional seseorang.
Untuk hewan dan manusia,
ya, laporan pribadi adalah hasil perilaku.
Perilaku yang termotivasi dapat dibagi menjadi dua golongan umum:
mencari kesenangan dan menghindari penderitaan.
Kemampuan mencari hal-hal yang bermanfaat
dan menghindari hal-hal buruk
diperlukan untuk bertahan hidup.
Dalam masyarakat kita yang modern,
kesulitan membedakan hal tersebut bisa dianggap sebagai gangguan mental.
Jika mobil saya bermasalah,
dan saya membawanya ke bengkel,
yang dilakukan oleh mekanik pertama kali adalah membuka kap mobil.
Namun dengan penelitian kesehatan jiwa,
Anda tidak bisa membukanya begitu saja dengan menekan tombol.
Inilah mengapa kami bereksperimen dengan hewan.
Khususnya, di laboratorium saya, tikus.
Untuk memahami otak, kita harus mempelajari otak.
Untuk pertama kalinya, kita sebenarnya bisa.
Kita bisa membuka kapnya.
Kita bisa melihat ke dalam,
melakukan eksperimen dan melihat apa yang muncul.
Teknologi telah membuka jendela baru ke dalam kotak hitam pikiran kita.
Pengembangan alat optogenetik
telah memungkinkan kita mengendalikan beberapa neuron spesifik dalam otak
dan cara mereka berkomunikasi satu sama lain dengan menembakkan sinyal elektrik.
Kita dapat menyusun neuron secara genetik agar sensitif pada cahaya
lalu menggunakan cahaya untuk mengendalikan neuron.
Ini dapat mengubah perilaku binatang,
memberi kita wawasan tentang kemampuan sirkuit saraf.
Mau tahu bagaimana ilmuwan memahaminya?
Ilmuwan mengembangkan alat optogenetik dengan meminjam pengetahuan
dari bidang sains dasar lainnya.
Alga adalah organisme bersel tunggal yang telah berevolusi untuk mendekati cahaya.
Ketika cahaya biru menyinari titik mata sebuah sel alga,
sebuah saluran terbuka, mengirim sinyal elektrik
yang membuat flagela mengepak
dan menggerakkan alga menuju cahaya matahari.
Jika kita meniru bagian alga yang sensitif terhadap cahaya
dan menambahkannya ke neuron melalui modifikasi genetik,
kita juga bisa membuat neuron sensitif terhadap cahaya.
Bedanya, dengan neuron,
jika kita menyinari serat optik jauh ke dalam otak,
kita mengubah cara mereka mengirim sinyal elektrik ke neuron lain di dalam otak
dan dengan demikian mengubah perilaku binatang.
Dengan bantuan kolega,
saya merintis penggunaan alat optogenetik
untuk membidik neuron yang ada di poin A secara selektif,
mengirim pesan yang ditujukan ke poin B,
tanpa memengaruhi neuron di dekatnya yang menuju titik-titik lain.
Pendekatan ini memungkinkan kita menguji fungsi tiap rangkaian
dalam otak kita yang rumit.
Bagian otak yang bernama amigdala
telah lama dianggap penting bagi emosi,
dan laboratorium saya menemukan
amigdala mirip dengan persimpangan jalan
di mana mengaktifkan satu jalan dapat memicu emosi positif dan pendekatan,
dan mengaktifkan jalan lain dapat memicu emosi negatif dan penghindaran.
Saya akan menunjukkan beberapa contoh --
contoh data mentah --
tentang cara menggunakan optogenetik untuk membidik neuron tertentu di otak
dan menghasilkan perubahan perilaku yang spesifik.
Pasien cemas mengalami komunikasi tidak normal
antara dua bagian dari amigdala,
namun pada manusia, sulit diketahui apakah kelainan ini adalah sebab atau efek
dari penyakitnya.
Kita bisa menggunakan optogenetik untuk membidik jalur yang sama di seekor tikus,
dan melihat hasilnya.
Ini adalah labirin yang dipersulit.
Tes kecemasan yang banyak digunakan
yang mengukur jumlah waktu
yang digunakan tikus di jalur tertutup yang aman
dibandingkan di jalur terbuka.
Tikus telah berevolusi untuk memilih ruang yang tertutup,
seperti lubang mereka yang aman,
tapi untuk mencari makanan, air, teman,
mereka harus keluar ke ruang terbuka
di mana mereka lebih rentan terhadap ancaman predator.
Saya duduk di belakang sini,
dan saya akan menekan saklar.
Ketika saklarnya saya tekan dan lampu menyala,
tikusnya mulai terlihat lebih sering menjelajahi jalur yang terbuka.
Dan ini sangat berbeda dengan terapi obat untuk gangguan cemas,
karena tidak ada sedasi, tidak ada gangguan alat gerak,
hanya eksplorasi alami yang terkoordinasi.
Jadi tak hanya efeknya langsung terlihat,
juga tak ada efek samping yang nyata.
Ketika saya mematikan saklarnya,
Anda bisa lihat tikus itu kembali ke fungsi otak normal
dan kembali ke sudut.
Ketika saya sedang mencatat data ini di laboratorium,
saya sedang sendirian, dan sangat senang.
Begitu senangnya sampai saya menjerit kecil.
(Secara pelan) Aah!
(Tertawa)
Kenapa saya begitu senang?
Secara teori, saya tahu otak mengendalikan pikiran,
tapi ketika saya menekan saklar dengan tangan saya
dan melihat tikus itu berubah perilakunya
dengan begitu cepat dan bisa kembali seperti semula,
saat itulah pertama kalinya saya benar-benar yakin.
Sejak terobosan pertama itu,
ada sejumlah penemuan lain.
Penemuan sirkuit saraf yang dapat memicu perubahan drastis
dalam perilaku hewan.
Ini contoh lainnya: makan berlebihan.
Kita makan karena dua alasan.
Mencari kesenangan, seperti makanan enak,
atau menghindari rasa sakit, seperti merasa lapar.
Bagaimana cara kita menyembuhkan makan berlebihan
tanpa mengacaukan makan karena rasa lapar
yang kita butuhkan untuk hidup?
Langkah pertama adalah memahami
bagaimana otak memicu perilaku makan.
Tikus yang kenyang ini sedang menjelajahi tempat
tanpa ada makanan sama sekali.
Kami menggunakan optogenetik untuk membidik neuron dalam hipotalamus,
yang mengirim pesan menuju otak tengah.
Ketika saya menyalakan lampu, di sini,
tikusnya mulai terlihat menjilati lantai.
(Tertawa)
Perilaku yang terlihat aneh ini
akan meningkat menjadi sesuatu yang menurut saya luar biasa.
Sebenarnya agak aneh.
Siap?
Ini dia.
Lihat? Dia mengangkat tangannya seolah-olah sedang makan,
tapi tak ada apa-apa, dia tak memegang apa pun.
Jadi sirkuit ini mampu memicu perilaku makan
walau tidak lapar,
bahkan saat tidak ada makanan.
Saya tidak tahu pasti apa yang dirasakan tikus ini,
tapi saya berspekulasi neuron-neuron ini memicu rasa lapar
berdasarkan perilaku yang kita picu saat membidik jalurnya.
Lampunya saya matikan --
hewan itu kembali ke normal.
Jika kita meredam jalur ini,
kita bisa menahan dan mengurangi makan berlebihan
tanpa mengubah makan karena lapar.
Apa yang bisa Anda dapat dari dua video yang baru saya perlihatkan?
Bahwa membuat perubahan spesifik pada jaringan saraf di otak
dapat memicu perubahan perilaku yang spesifik.
Bahwa tiap pengalaman sadar yang kita miliki
diatur oleh sel-sel di dalam otak kita.
Saya adalah putri dari seorang ahli fisika dan ahli biologi,
yang bertemu di kapal menuju Amerika
untuk menuntut ilmu.
Jadi wajar,
karena tak ada "tekanan" untuk menjadi seorang ilmuwan...
(Tertawa)
sebagai mahasiswa,
saya harus memutuskan apakah mau fokus ke psikologi, studi tentang pikiran,
atau ilmu saraf, studi tentang otak.
Saya memilih ilmu saraf,
karena aku mau memahami bagaimana sebuah pikiran dilahirkan
dari jaringan biologis.
Namun, akhirnya saya melakukan keduanya.
Kini program penelitian saya
menjembatani jurang antara pikiran dan otak.
Penelitian dari laboratorium saya
menunjukkan bahwa kita bisa mulai mengaitkan sirkuit saraf tertentu
dengan kondisi emosional.
Kami telah menemukan sejumlah sirkuit
yang mengendalikan perilaku berkaitan dengan cemas,
makan berlebihan,
interaksi sosial, penghindaran
dan banyak tipe perilaku termotivasi lainnya
yang mencerminkan kondisi emosional.
Kita dulu berpikir bahwa fungsi pikiran ditetapkan oleh bagian-bagian otak.
Namun karya saya menunjukkan di bagian otak mana pun,
ada banyak neuron berbeda yang melakukan berbagai hal.
Sebagian fungsi ini ditetapkan oleh jalur yang mereka ambil.
Inilah metafora untuk membantu menggambarkan
bagaimana penemuan ini mengubah pandangan kita tentang otak.
Katakanlah otak itu sama dengan dunia
dan neuron itu sama dengan manusia.
Kita mau memahami bagaimana informasi disebarkan ke seluruh bumi.
Tentu, akan berguna jika tahu
di mana lokasi seseorang saat merekam apa yang mereka katakan.
Namun akan saya katakan bahwa sama pentingnya
untuk tahu kepada siapa dia berbicara,
siapa yang mendengarkan,
dan bagaimana pendengar merespon informasi yang mereka terima.
Kondisi perawatan kesehatan jiwa saat ini
pada dasarnya hanya strategi trial and error.
Dan itu tidak bekerja.
Pengembangan terapi obat baru untuk gangguan jiwa
telah menemui jalan buntu,
tanpa perkembangan nyata sejak tahun 1950-an.
Jadi bagaimana dengan masa depan?
Dalam waktu dekat,
saya berharap melihat perubahan dalam perawatan kesehatan jiwa,
di mana kita fokus pada sirkuit saraf yang spesifik dalam otak.
Diagnosa akan dibuat berdasarkan dua hal yaitu gejala perilaku
dan aktifitas otak yang terukur.
Di masa depan,
dengan menggabungkan kemampuan kita untuk mengubah otak secara akut
dan memperoleh perubahan perilaku secara akut
dengan pengetahuan plastisitas sinaptik untuk perubahan yang lebih permanen,
kita bisa mendorong otak memperbaiki dirinya sendiri
dengan memprogram ulang sirkuit saraf.
Terapi paparan pada tingkat sirkuit.
Begitu kita mengaktifkan otak dalam keadaan penyembuhan diri,
ini bisa mempunyai efek jangka panjang
tanpa efek samping.
Saya membayangkan masa depan di mana pemrograman ulang sirkuit saraf
berarti penyembuhan potensial, bukan sekadar perawatan.
Tapi bagaimana dengan saat ini?
Jika mulai saat ini ke depan,
tiap orang yang ada di sini
benar-benar percaya bahwa pikiran berasal sepenuhnya dari sel-sel di otakmu,
kita bisa segera menghilangkan persepsi negatif dan stigma
yang mencegah banyak orang
mendapat bantuan kesehatan jiwa yang mereka perlukan.
Para ahli kesehatan jiwa,
selalu memikirkan cara baru perawatan.
Namun sebelum kita menerapkan perawatan baru,
kita harus membuat orang merasa nyaman mencari bantuan.
Bayangkan berapa banyak kita bisa mengurangi tingkat bunuh diri
dan penembakan sekolah
jika semua orang yang membutuhkan bisa mendapatkan bantuan kesehatan jiwa.
Ketika kita benar-benar paham bagaimana pikiran berasal dari otak,
kita akan meningkatkan kehidupan semua orang
yang akan mengalami gangguan jiwa dalam hidupnya --
separuh dari populasi --
demikian pula dengan orang-orang di sekitar mereka.
Terima kasih.
(Tepuk tangan)
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)
誰もが真実だと分かっている つもりでいることからお話しします
脳が心のあらゆる面を 作っているということです
では なぜ私たちは 精神と身体の病気を こうも違うように扱うのでしょうか？
心は脳からきていると 知っているというのに
神経科学者である私は
不安、欲望、孤独などの 内面の状態を
脳がどう表現するのかは
研究すべきでないと よく言われます
そこで私は まさにその研究に 着手することに決めました
私の研究計画では 心を理解するために
脳の回路を研究します
特に 脳が感情を どのように引き起こすかです
感覚や感情を研究するのは 本当に難しいです
測ることができないですから
「行動」は 今でも
他人の感情体験を知る 最善かつ唯一の手掛かりです
動物でも人でも
自己報告となるのは 行動の表出です
動機付けられた行動は 一般的に２種類に分類されます
「快を求める」か 「苦痛を避ける」かです
自分にとって 良いものに近づく能力と
悪いものを避ける能力は
生存のために必須です
そして現代社会においては
両者の区別が難しい場合は 精神疾患と分類されます
もし車の調子が悪くて
修理に持って行ったら
修理工が最初にすることは ボンネットを開けて見ることです
でも メンタルヘルスの研究では
ボタンを押して ボンネットを開ける というわけにはいきません
だから私たちは 動物で実験するわけです
私の実験室ではマウスを使います
脳を理解するためには 脳を研究する必要があります
そして私たちは初めて 実際に
ボンネットを開け
内部を見て
実験をして 何が起こるかを 見られるようになりました
テクノロジーが 私たちの心という ブラックボックスに新たな扉を開いたのです
光遺伝学ツールの開発によって
脳内にある特定の神経細胞や それらが 電気信号を発して互いに通信する方法を
かつてないレベルで 制御できるようになりました
神経細胞が光を感知するよう 遺伝子操作することで
光を使って 神経細胞の発火を制御できます
これが動物の行動を変え
その神経回路にできることは何か 知るための手掛かりとなります
科学者がどうやっているのか 知りたいですか？
科学者たちは 光遺伝学ツールを開発する際に
他の基礎科学分野の知識を借りました
藻類は単細胞生物で 光に向かって泳ぐよう進化しました
青い光で 藻類の細胞の眼点を照らすと
チャネルが開き 電気信号が送られ
小さな鞭毛を動かして
藻類は 光に向かって前進します
この藻類の光を感知する部分の クローンを作り
遺伝子操作で それを神経細胞に加えると
私たちでも 光を感知する 神経細胞が作れます
ただし 神経細胞では
脳の奥深くに差し込んだ 光ファイバーで照らすと
脳内にある別の神経細胞に 電気信号を送る方法が変わり
それにより動物の行動が 変化します
同僚の協力を得て
私は 光遺伝学ツールの 使用法を開拓し
A地点にある神経細胞だけを 選択的に標的にして
その神経線維を介して B地点に情報を送らせながら―
他の部分に連絡する周囲の神経細胞には 影響を及ぼさないようにしました
この手法によって 私たちは 煩雑な脳内で
個々の神経経路の機能を テストできるようになりました
扁桃体と呼ばれる脳の領域は
長い間 感情にとって重要な部位だと 考えられてきました
私の実験室では
扁桃体が道路の分岐点に 似ていることを発見しました
ある経路を活性化すると ポジティブな感情と 接近行動が起き
別の経路を活性化すると ネガティブな感情と 回避行動が起きます
いくつか例をお見せしましょう
生のデータですよ
光遺伝学手法を使って 特定の脳神経細胞を標的にすることで
特異的な（特有の）行動変化を いかに引き起こせるものか
不安障害の患者は 扁桃体にある２つの部位間の伝達に
異常が見られます
しかし人間の場合 この異常が 病気の原因なのか結果なのかが
分かりづらいのです
光遺伝学を使えば マウスで 同じ回路を標的にし
何が起きるかを観察できます
これは高架式十字迷路です
不安の測定に広く使われていて
マウスが 壁のある 安全な道にいる時間と
壁のない開けた道で探索をする 時間の長さを
比較します
マウスは 自分たちの巣穴のような 閉ざされた空間を好むよう
進化してきましたが
餌や水、配偶者を見つけるには
外に出て行く必要があり
そこでは捕食の危険にさらされます
さて 私は目立たない所に座って
スイッチを入れます
今 光ファイバーの ライトが点きました
壁のない開けた道をマウスが 大いに探索し始めました
不安障害の薬物療法とは違って
鎮静作用や運動障害はなく
スムーズな 自然に見える 探索行動があるだけです
効果が ほぼ瞬時に 現れるだけでなく
副作用も見られません
さて スイッチを切ると
脳が通常の機能に戻り
マウスは隅に戻ります
実験室で このデータを取っていた時
私１人だったのですが とても興奮しました
あまりに興奮して 声に出さずに叫んだものです
（小声）やったー！
（笑）
なぜそんなに興奮したのか？
もちろん理論的には 脳が心を制御すると知っていましたが
自分の手で入れた スイッチによって
マウスの行動様式の変化が こんなにも素早く起き
そして元に戻るのを見て
本当に初めて 心から信じることができたのです
この最初の大発見以降
他にも多くの発見がありました
動物の行動に 劇的な変化を引き起こす
特定の神経回路を発見しました
別の例を見ましょう 強迫的過食症です
私たちが食べるのは ２つの理由からです
美味しいものを食べるというような 快を求めるため
それから 空腹のような 苦痛を避けるためです
生存に必要な 空腹による摂食行動を乱すことなく
強迫的過食症を治療する方法は
どうすれば 見つかるでしょうか
まず初めに理解すべきことは
脳が摂食行動を どのように引き起こすかです
この満腹のマウスは
食べ物が全くない空間を 探索しています
ここで光遺伝学を使って 標的にしているのは
中脳に向けて情報を送る 視床下部にある神経細胞です
ライトを点けると ちょうどここですが
マウスが すぐに床を舐め始めました
（笑）
一見奇妙なこの行動が
本当にビックリするようなことに なります
ちょっと幻覚みたいですよ
いいですか？
ほら ここです
まるで食べているかのように 手を口に持っていきますが
そこには何もないんです マウスは何も持っていません
つまり摂食行動を引き起こすには この回路が働きさえすれば十分なのです
空腹でなくても
食べ物がない場合さえもです
このマウスがどう感じているかは 分かりようがありませんが
この経路を刺激した際に 引き出された行動からすると
これらの神経細胞が 渇望を駆り立てているのでしょう
ライトを消すと
マウスは普通に戻りました
この経路を鎮めれば
空腹による摂食行動は変えずに
強迫的過食症を抑制できます
今お見せした２本の動画から
何が得られましたか？
脳の神経回路に 特別な変更を加えることで
特異的な行動変化を 引き起こせるということ
私たちの意識的な経験はどれも
脳内の細胞に支配されている ということです
私は物理学者と生物学者の娘で
両親は アメリカへ留学する
船の中で出会いました
だから科学者になるのは当然で
プレッシャーなんて ございませんでしたとも…
（笑）
大学生の頃
心を研究する心理学か 脳を研究する神経科学かを
選ばなくてはなりませんでした
そして私は神経科学を選びました
生物学的な組織から どのようにして心が生まれるかを
知りたかったからです
でも結局 一巡りして 両方を研究しています
今の私の研究計画は
心と脳のギャップを埋めることです
私の実験室の研究が示唆するのは
特定の神経回路と感情状態とを 結び付けていけるということです
そして私たちは 不安関連行動や 強迫的過食症
社会的相互作用、回避
その他 内なる感情状態を 反映し得る多種多様な
動機付けされた行動を制御する 回路を発見しています
私たちは 脳のそれぞれの領域が 心のそれぞれの働きを定義すると考えてきました
しかし私の研究で 脳の特定の領域内には
多様な働きをする多様な神経細胞があると 明らかになりました
そして心の働きは ある部分 神経細胞が接続している経路で決まるのです
これらの発見が 私たちの脳についての 考え方をどう変えるか
比喩を使って説明しましょう
脳は世界のようなもので
神経細胞は人々のようなものです
情報が世界中でどう伝達されるかを 私たちは理解したいと思います
もちろん 人々が言っていることを 記録する時に
その人がどこにいるか知るのは 有益です
でも 同じように重要なのは
その人が誰に向かって話しているのか
誰が聞いているのか
そして聞いている人々が 受け取った情報にどう反応するかです
精神疾患治療の現状は
基本的には 試行錯誤の戦略です
でも うまくいっていません
精神疾患に対する 新しい薬物治療の開発は
壁にぶち当たっており
1950年代以降 ほとんど進展がありません
では 未来はどうなるのでしょうか？
私は 近い将来
脳内の特定の神経回路に 焦点を当てた
精神疾患治療の革命が起きると 予測しています
診断は 行動症状と 測定可能な脳の活動の
両方から行われるでしょう
もっと先の将来には
脳を一時的に変化させて 行動を短時間のうちに変える力と
より永続的な変化を起こす シナプス可塑性に関する知識を組み合わせ
神経回路を再プログラムすることで
脳が自己修復できるようになるでしょう
神経回路レベルでの暴露療法です
自己治癒の状態になるよう 脳のスイッチを入れたら
副作用なしに 長期的な効果が
得られるかもしれません
私が想像する未来では 神経回路の再プログラミングによって
治療だけでなく 完治できるのです
では 今はどうでしょう？
まさにこの瞬間から
皆さんひとりひとりが このトークを聞いて
心は完全に脳の細胞から来ると 本当に信じれば
多くの人にとって 必要なメンタルヘルス支援を受ける妨げとなる
否定的な認識と恥の意識を
即座に取り除くことが できるでしょう
メンタルヘルスの専門家はいつも
次の治療法は何かと 考えています
しかし 新しい治療法を採用する前に
人々が治療を求めることに 抵抗を感じない必要があります
メンタルヘルス支援を必要とする全ての人が 実際に支援を受けることができたら
自殺や学校での銃乱射事件を
どれほど劇的に減らせるか 想像してみてください
心が脳からどのように来ているのかを 正しく本当に理解すれば
生涯の間に精神疾患にかかる 全ての人々
つまり人口の半分の人々の 生活が改善し
彼らと共に生きる 他の全ての人々の 生活も改善するでしょう
ありがとうございました
（拍手）
여러분이 사실로 알고 있는 것부터 얘기해 볼게요.
우리의 뇌가 우리의 모든 정신적 양상들을 만들어 냅니다.
그런데 왜 우리는 정신 질환과 신체 질환을 왜이리도
다르게 취급할까요?
정신이 뇌로부터 나온다고 정말 알고 있다면요.
신경과학자인 제게 사람들은 종종
불안, 갈망 또는 고독과 같은 내적상태가
어떻게 뇌로 대변되는지를 연구하면 안된다고 하더군요.
그래서 전 정확히 그걸 하기로 마음 먹었죠.
제 연구 프로그램은 뇌의 회로를 조사하여
정신을 이해하기 위해 설계되었습니다.
특히, 우리 뇌가 어떻게 감정을 유발하는지를요.
감정과 기분을 연구하기란 어려워요.
그것들을 측정할 수가 없거든요.
행동만이 여전히 다른 이의 감정적 경험을
들여다 볼 수 있는 유일 최선의 창입니다.
동물과 인간 모두에게
네, 자기 보고는 행동의 결과예요.
동기화된 행동은 일반적으로 두 가지 부류로 나뉩니다.
즐거움의 추구 혹은 고통의 회피.
자신에게 좋은 것들을 가까이 하고
나쁜 것들을 멀리하는 능력은
필수적 생존 능력입니다.
우리 현대 사회에서
그 둘을 구별하지 못하는 것은 정신 질환으로 여겨지기도 합니다.
만약 제 차에 문제가 생겨서
정비공에게 가져간다면
아마 후드를 맨 먼저 열어볼 거예요.
하지만 정신 건강 연구에서는
버튼 하나로 후드를 열어볼 수가 없죠.
그래서 우리는 동물 실험을 해요.
특히, 제 연구실에선 쥐를 씁니다.
뇌를 이해하려면 뇌를 연구해야겠죠.
이제 최초로 그것이 실제로 가능하게 되었답니다.
후드를 열어볼 수 있죠.
그 안을 들여다보고
실험을 통해 그 결과를 지켜볼 수 있어요.
기술이 정신이란 검은 상자 안을 비추는 새로운 창을 열었습니다.
광유전자 도구의 개발을 통해
뇌 안의 특정 뉴런들에 대해 또 그들이 전기 신호를 통해
서로 어떻게 소통할 지에 대해 전례없는 통제가 가능해졌습니다.
유전자 조작을 통해 뉴런들이 빛에 민감하도록 조정하고
빛을 이용해 뉴런들의 신호 활동을 제어할 수 있습니다.
이를 통해 동물의 행동을 바꾸고
그 신경 회로의 역할에 대한 이해할 수 있습니다.
과학자들이 어떻게 이런 것들을 알아냈냐고요?
과학자들은 다른 기초 과학 분야의 지식들을 빌려 광유전자 도구를 개발했습니다.
조류는 빛을 향해 헤엄치도록 진화한 단세포 유기체입니다.
조류 세포의 안점에 파란 빛을 쏘면 작은 편모를 펄럭이게 해
그 조류가 태양빛을 향해 나아가도록
전기 신호를 보내는
채널이 열리게 됩니다.
그 조류의 빛에 민감한 부분을 복제한 후
유전자 변형을 통해 뉴런에 부착하면
뉴런들 또한 빛에 반응하도록 만들 수 있죠.
다만, 뉴런들의 경우
뇌 깊은 곳에 있는 광섬유에 빛을 비추게 되면
뇌의 다른 뉴런들에게 전기 신호를 보내는 방법을 바꿔
결과적으로 동물의 행동까지 바꾸게 됩니다.
동료들의 도움으로 저는
A 지점에 머무르며 B 지점으로
메시지를 내려보내는 뉴런들을 선별적으로 겨냥할 수 있는
광유전자 도구의 사용법을 개척했습니다.
다른 곳으로 가는 주변 뉴런들에 영향을 끼치지 않으면서요.
이러한 접근 덕에 우리는 뇌 속에 어지럽게 얽혀 있는
전선들 각각의 기능을 시험할 수 있게 됐죠.
편도체라 불리는 뇌 부위는
오랫동안 감정의 주요기관으로 여겨져 왔는데
저희가 밝혀낸 바에 따르면
편도체란 감정의 갈림길과도 같아서
긍정적인 감정과 접근으로 이끄는 길을 활성화 시키기도 하고
부정적인 감정과 회피로 이끄는 다른 길을 활성화시키기도 합니다.
예를 몇 가지 보여드리겠습니다.
우리가 광유전학기술을 사용해
어떻게 뇌의 특정한 뉴런들을 겨냥하고
어떻게 특정한 행동 변화를 얻을 수 있을지요.
불안 장애 환자들은 편도체의 두 부분 사이에
비정상적인 의사소통을 보입니다.
하지만 이런 비정상이 질병의 원인인지 결과인지
알아내기가 힘들죠.
우리는 광유전학을 이용해 쥐 머리 안의 똑같은 경로를 겨냥하여
관찰할 수 있습니다.
이건 고가식 십자형 미로라는 건데
쥐가 개방 통로에서와 비교해
안전한 폐쇄 통로에서 얼마나 많은 시간을
보냈는지를 측정함으로써 불안을 검사하는데 널리 쓰이고 있습니다.
쥐는 폐쇄된 공간을 선호하게끔 진화했죠.
그들의 안전한 굴처럼요.
하지만 음식, 물, 짝을 찾기 위해선
개방된 곳으로 나가야합니다.
포식자란 위협이 더 많이 도사리는 곳으로요.
제가 이 뒤에 앉아서
스위치를 켤 참인데
이제 제가 스위치를 올리고 불을 켜면
쥐가 미로의 개방 통로를 더 많이 탐험하는 것이 보일 겁니다.
불안에 대한 약물 치료와는 대조적으로
진정제 투여도 전위 손상도 없습니다.
약간의 조정이 가미된 자연스러운 탐험이죠.
이러한 효과는 즉시적일 뿐만 아니라
부작용도 감지되지 않습니다.
이제 제가 스위치를 끄면
쥐가 다시 평범한 뇌 기능을 보여줍니다.
구석 자리로 돌아가죠.
전 실험실에서 이 자료를 수집하고 있었는데
혼자서 이걸 발견하고 얼마나 흥분했는지 몰라요.
너무 기뻐서 이런 조용한 비명을 질렀죠.
(조용하게) 아!
(웃음)
왜 그랬을까요?
제 말은 이론적으론 저도 뇌가 정신을 조종한다는 건 알았지만
내 손으로 스위치를 껐다 키면서
쥐가 행동 양상이 그렇게 급격하게
바뀌어 버리는 것을 보니
처음으로 그걸 진심으로 믿게 되었죠.
그 첫 돌파구 이후로
다른 수많은 발견들이 있었어요.
특정한 뇌 회로가 동물의 특정한 행동을 이끌어 낼 수 있다는 걸 알게 되었죠.
또 다른 예로는 과식증이 있습니다.
음식을 먹는 덴 두 가지 이유 있는데
맛있는 음식처럼 즐거우려고 먹거나
굶주림같은 고통을 피하려고 먹죠.
어떻게 하면 생존에 필요한 배고픔에 의한 식사를 망치지 않으면서
과식증을 치료할 수 있을까요?
맨 먼저 뇌가 어떻게 먹는 행위를
유발하는지 이해야만 하죠.
이 배부른 생쥐는 음식이 전혀 없는 공간을
그냥 돌아다니고 있습니다.
여기서 우리는 시상하부에 거주하며 중뇌로 메시지를 보내는 뉴런을
겨냥하기 위해 광유전학 기술을 사용합니다.
여기서 제가 불을 켜면
생쥐가 즉시 바닥을 핥기 시작하는 게 보이죠.
(웃음)
정신나간 것처럼 보이는 이 행동은
이제 곧 믿을 수 없는 것으로 확대될 것입니다.
사실 조금 믿기 힘들어요.
준비 됐나요?
바로 여기 있습니다.
쥐가 마치 음식을 먹는 듯 양 손을 들어올립니다.
하지만 손 안에는 아무것도 없죠.
즉, 이 회로는 배가 고프지 않을 때도 충분히 먹는 행동을
이끌어 낼 수 있습니다.
심지어 음식이 없는데도요.
이 생쥐가 무슨 기분일지는 확실하지 않지만
추측건대 이 뉴런들은 그 신경 경로를 겨냥할 때
우리가 촉발시킨 행동에 기반해 갈망을 이끌어 내는 듯합니다.
다시 불을 끄면 정상으로 돌아가죠.
이 경로를 침묵시키면
강박적 과식을 억누르고 감소시킬 수 있습니다.
배고픔에 의한 식사를 대체하지 않고도요.
이 두 영상을 보고
무엇을 알게 되셨나요?
뇌 안의신경 회로에 아주 특정한 변화를 줌으로써
특정한 행동 변화를 만들 수 있다는 것,
우리가 행하는 모든 의식적인 행동들이
우리 뇌의 세포들에 의해 지배된다는 것이죠.
제 부모님은 각각 물리학자와 생물학자세요.
두 분은 말 그대로 공부를 위해 미국으로 오던 중
배 안에서 만나셨죠.
그러니 자연적으로
제가 과학자가 되야한다는 "압박"은 전혀 없었기에...
(웃음)
대학생 때
정신에 대해 연구하는 심리학과 뇌에 대해 연구하는 신경 과학 중
어디에 집중할 것인지 결정해야만 했어요.
전 신경 과학을 골랐습니다.
왜냐하면 저는 어떻게 정신이 생물학적 조직으로부터
태어나는지 이해하고 싶었거든요.
하지만 실제론 양쪽 모두 충분히 연구하게 됐죠.
이제 제 연구 프로그램은
뇌와 정신 사이의 간극을 이어주고 있습니다.
제 연구실에서의 연구가
이제 특정한 뇌 회로들을 감정 상태들과
묶을 수 있다는 걸 알려주죠.
저희는 불안과 관련된 행동이나
강박적 과식, 사회적 상호관계, 회피
그리고 내적 감정상태를
반영하고 있는지 모를
다른 많은 동기화된 행동들을 통제하는
다양한 회로들을 발견했습니다.
우리는 정신적 기능들이 뇌영역에 의해 정의된다고 생각해왔지만
그러나 제 연구는 주어진 뇌 영역 안에서
서로 다른 일을 하는 다양한 뉴런들이 있다 알려주죠.
그리고 이러한 기능들은 부분적으로 그들이 취하는 경로에 의해 정의됩니다.
어떻게 이러한 발견들이 뇌에 대한
우리의 사고방식을 바꿔줄지 설명하기 위해 비유를 하나 들게요.
뇌를 이 세상과 비슷하다고 해봅시다.
사람들은 뉴런이라고 치고요.
그리고 우리는 어떻게 정보가 전세계로 전송되는지 알고 싶습니다.
분명히 어떤 사람이
말하는 것을 기록할 때 어디에 있는 지 안다면 유용하겠죠.
그러나 저는 이 사람이 누구에게 말하고
누가 듣고, 또 그들이
자신이 받은 정보에 대해
어떻게 반응하는지가 똑같이 중요하다고 주장합니다.
정신 건강 치료의 현 상태는
본질적으로 시행착오 전략인데
효과를 보지 못하고 있죠.
정신 질환을 위한 새로운 약물 요법의 개발은
난관에 부딪혔습니다.
1950년대 이래론 실질적인 진전이 없이요.
미래에는 어떻게 될까요?
저는 가까운 미래에
정신 건강 치료법에 혁명이 일어나리라 기대합니다.
뇌의 특정한 신경 회로에 집중하는 식으로요.
진단은 행동적 증상과 측정 가능한 뇌 활동
모두에 근거해 내려질 겁니다.
더 먼 미래에는
뇌에 급격한 변화를 만들어
급격한 행동 변화를 얻는 능력과
보다 영구적인 변화를 만드는 시냅스 가소성에 대한 지식을 합쳐
뇌가 신경 회로를 재프로그래밍해 자가 회복 상태에 들어가게 할 수도 있죠.
회로 차원에서의 노출 치료죠.
일단 우리 뇌를 자가 치료 상태로 전환시키면
아무 부작용 없이도 잠재적으로 오래 지속되는 효과를 낼 수 있어요.
저는 뇌회로의 재편성이 단순한 처치가 아닌
잠재적인 치료법이 될 미래를 그릴 수 있습니다.
좋아요, 그럼 지금 당장은 어떡할까요?
만약 바로 지금 이 순간부터
이 강의가 끝난 이후에 여러분 모두가
여러분의 정신이 전적으로 뇌세포에서 나온다는 것을 진정으로 믿게 된다면
당장이라도 정신 치료에 대한 부정적 인식과 오명을 척결하고
사람들이 꼭 필요한 정신 건강적 지원을 받게끔 할 수 있을 것입니다.
정신 건강 전문가들은
늘 이 다음의 새로운 치료법에 대해 고민합니다.
하지만 우리가 새로운 치료법들을 적용하기 전에
사람들이 그것들을 찾는데 불편해하지 않아야만 해요.
우리가 얼마나 극적으로 자살률과 학교 총기난사 사건들을 줄이게 될지
상상해보세요.
정신건강적 지원이 필요한 모두가 실제로 그것을 받게 된다면요.
우리가 진정으로 정확하게 어떻게 정신이 뇌로부터 오는지 이해할 때
우리 모두의 삶의 질은 향상될 것입니다.
평생 한 번은 정신질활을 앓게 될
인구의 절반에게 있어서요.
그들과 함께 살아갈 나머지 사람들뿐만 아니라요.
감사합니다.
(박수)
Ik zal beginnen met iets waarvan je dénkt dat je het begrijpt.
Je brein creëert alle facetten van je geest.
Waarom behandelen we mentale en fysieke ziekten
dan zo anders,
als we denken dat onze geest uit ons brein voortkomt?
Als neurowetenschapper hoor ik vaak
dat ik niet mag bestuderen hoe interne belevingen
zoals angst, verlangens of eenzaamheid
zich in de hersenen manifesteren,
dus besloot ik om precies dat te doen.
Mijn onderzoeksprogramma is ontworpen om de geest te begrijpen
door hersencircuits te onderzoeken.
Specifiek: hoe ontstaan emoties in onze hersenen?
Het is heel moeilijk om gevoelens en emoties te bestuderen,
omdat je ze niet kan meten.
Gedrag geeft ons nog altijd het beste en enige inzicht
in de emotionele ervaring van een ander.
Zowel voor dieren als mensen,
is ook zelfrapportage gedragsmatige output.
Gemotiveerd gedrag valt uiteen in twee algemene categorieën:
plezier opzoeken en pijn vermijden.
De kunde om te benaderen wat goed voor je is
en te vermijden wat slecht voor je is,
is cruciaal om te overleven
en in onze moderne maatschappij
kunnen problemen hiermee gelabeld worden als een mentale stoornis.
Als ik problemen heb met mijn auto
en ik breng hem naar de garage,
dan is het eerste wat ze doen onder de motorkap kijken.
Maar bij onderzoek naar mentale gezondheid
kan je niet zomaar met een knop de motorkap openen.
Dus daarom voeren we experimenten uit op dieren.
In mijn labo werk ik met muizen.
Om de hersenen te begrijpen moeten we ze bestuderen.
En voor het eerst in de geschiedenis kunnen we dit ook.
We kunnen de motorkap openen,
kijken wat eronder zit
en experimenten doen om te zien wat er gebeurt.
Technologie heeft nieuwe vensters geopend in de zwarte doos van onze geest.
De ontwikkeling van optogenetische technieken
geeft ons een ongeëvenaarde controle over specifieke neuronen in onze hersenen
en hoe ze met elkaar spreken door elektrische signalen af te vuren.
Via genetische manipulatie kunnen we neuronen lichtgevoelig maken
en dan licht gebruiken om na te gaan hoe neuronen signalen afvuren.
Dit kan het gedrag van dieren veranderen,
wat ons inzicht geeft in wat dat neuraal circuit kan doen.
Wil je weten hoe wetenschappers dit uitzoeken?
Ze hebben optogenetische tools ontwikkeld
door kennis te ontlenen uit andere takken van de wetenschap.
Algen zijn eencellige organismen
die zijn geëvolueerd om naar het licht te zwemmen.
En wanneer er blauw licht schijnt op de oogvlek van een algencel,
opent een kanaal dat een elektrosignaal stuurt.
Zo beginnen de flagella te flapperen
en bewegen de algen zich voort naar het zonlicht.
Als we dit lichtgevoelige deel van de algen klonen
en het via genetische modificatie in neuronen inplanten,
kunnen we neuronen ook lichtgevoelig maken.
Alleen geldt voor neuronen
dat als we licht via optische vezels diep in de hersenen sturen,
we veranderen hoe ze elektrische signalen naar andere neuronen sturen,
wat op zijn beurt het gedrag van het dier verandert.
Met de hulp van mijn collega's
was ik pionier in het gebruik van optogenetische tools
om selectief neuronen te beïnvloeden die leven in punt A,
door boodschappen te sturen via bedrading gericht op punt B.
Zo worden andere neuronen in dezelfde buurt niet verstoord.
Op die manier konden we de functie van elk draadje testen
in de wirwar van onze hersenen.
De amygdala in onze hersenen
wordt al langer belangrijk geacht voor onze emoties
en mijn laboratorium ontdekte
dat de amygdala op een splitsing in de weg lijkt.
Activatie van het ene pad kan tot positieve emoties en benadering leiden
en activatie van het andere pad tot negatieve emoties en vermijding.
Ik zal jullie enkele voorbeelden tonen.
Een voorproefje van ruwe data
dat aantoont hoe we met optogenetica specifieke neuronen kunnen beïnvloeden
en heel specifieke gedragsveranderingen kunnen uitlokken.
Patiënten met een angststoornis hebben een abnormale communicatie
tussen twee delen van de amygdala,
maar bij mensen is het moeilijk te weten
of deze anomalie oorzaak of gevolg is van de ziekte.
We kunnen optogenetica gebruiken op dezelfde zenuwbaan bij muizen
en zien wat er gebeurt.
Dit is het 'elevated plus' doolhof.
Een veelgebruikte test die angst meet
door na te gaan hoe lang de muis
in de veiligheid van de gesloten armen doorbrengt
versus het verkennen van de open armen.
Muizen zijn zo geëvolueerd dat ze gesloten ruimtes verkiezen,
zoals de veiligheid van hun hol,
maar om voedsel, water en een partner te vinden
moeten ze zich naar buiten begeven,
waar ze kwetsbaarder zijn voor roofdieren.
Dus ik zit hier op de achtergrond
en ga de schakelaar overhalen.
Als ik dat doe, gaat het licht aan
en kan je zien dat de muis op onderzoek gaat
in de open armen van het doolhof.
En in contrast tot behandelingen met angstmedicijnen
is er geen verdoving, geen bewegingsstoornis,
enkel gecoördineerde, natuurlijk uitziende verkenning.
Dus niet alleen is het effect bijna onmiddellijk zichtbaar,
er zijn evenmin waarneembare neveneffecten.
Als ik nu de schakelaar uitzet,
kan je zien dat de muis terugkeert naar zijn normale hersenfunctie
en terug naar zijn hoekje.
Toen ik in het labo deze data bekeek,
was ik helemaal alleen en zo opgewonden
dat ik een geruisloos gilletje gaf.
(Stil) Aah!
(Gelach)
Waarom?
Theoretisch wist ik al dat de hersenen onze geest beïnvloeden,
maar om de schakelaar met mijn eigen hand te bedienen
en te zien hoe de muis zijn gedrag veranderde,
zo snel en omkeerbaar,
dat was de eerste keer dat ik het echt geloofde.
Sinds die eerste doorbraak
werden nog een aantal andere ontdekkingen gedaan
van specifieke neurale circuits die grote veranderingen kunnen uitlokken
in het gedrag van dieren.
Hier is nog een voorbeeld: compulsief overeten.
We eten omwille van twee redenen.
Om plezier op te zoeken, zoals lekker eten,
of pijn te vermijden, zoals honger lijden.
Hoe kunnen we compulsief overeten behandelen
zonder onze voedingsreflex te verstoren die nodig is om te overleven?
De eerste stap is om te begrijpen
hoe onze hersenen de zoektocht naar voeding uitlokken.
Deze goed gevoede muis is een ruimte aan het verkennen
waar geen voedsel te vinden is.
Hier gebruiken we optogenetica op de neuronen in de hypothalamus,
waarbij boodschappen worden verstuurd via draden gericht op de middenhersenen.
Wanneer ik hier het licht aandoe,
zie je dat de muis meteen de vloer begint te likken.
(Gelach)
Dit schijnbaar uitzinnige gedrag
zal zometeen escaleren tot iets wat ik ongelooflijk vind.
Het is zelfs een beetje geschift.
Klaar?
Hier zie je het.
De muis brengt zijn pootjes omhoog alsof hij een stukje voedsel eet,
alleen is er niets, hij heeft niets in zijn pootjes.
Dus dit circuit volstaat om voedingsgedrag aan te sturen
zonder dat er sprake is van honger
en zelfs zonder dat er eten aanwezig is.
Ik weet niet hoe deze muis zich voelt,
maar ik denk dat deze neuronen de drang naar eten beïnvloeden
op basis van het gedrag dat ontstaat als we ons op deze zenuwbanen richten.
Doen we het licht opnieuw uit,
dan is zijn gedrag weer normaal.
Als we deze zenuwbaan het zwijgen opleggen,
kunnen we compulsief overeten onderdrukken en verminderen
zonder dat we de hongergedreven eetreflex verstoren.
Wat heb je geleerd uit de twee video's
die ik jullie heb getoond?
Dat een heel specifieke verandering in de neurale circuits van de hersenen
een heel specifieke verandering kan veroorzaken in het gedrag.
Dat elke bewuste ervaring die we hebben,
wordt aangestuurd door cellen in onze hersenen.
Ik ben de dochter van een fysicus en een bioloog
die elkaar letterlijk hebben ontmoet op de boot naar Amerika,
op weg naar een opleiding.
Dus uiteraard
was er 'geen druk' om een wetenschapper te worden...
(Gelach)
Als student
moest ik kiezen: focussen op psychologie, de studie van de geest,
of neurowetenschappen, de studie van de hersenen.
Ik koos voor neurowetenschappen,
omdat ik wou begrijpen hoe de geest ontstaat
uit biologisch weefsel.
Maar eigenlijk is de cirkel rond en doe ik beide.
En nu probeer ik met mijn onderzoek
de afstand tussen het brein en de geest te overbruggen.
Onderzoek van mijn labo
doet vermoeden dat we specifieke neurale circuits kunnen linken
aan emotionele toestanden.
En we hebben circuits gevonden
die angstgerelateerd gedrag controleren,
zoals compulsief overeten,
sociale interactie, vermijding
en vele andere soorten gemotiveerd gedrag
die interne emotionele toestanden kunnen weerspiegelen.
Vroeger dacht men dat hersengebieden de functies van onze geest bepaalden.
Maar ik stel vast dat in een bepaald hersengebied
veel verschillende neuronen verschillende functies hebben.
En deze functies worden deels bepaald door de banen die ze volgen.
Een metafoor kan helpen illustreren
hoe deze ontdekkingen onze ideeën over de hersenen veranderen.
Stel je voor dat de hersenen de wereld zijn,
terwijl neuronen de mensen zijn.
En we willen begrijpen hoe informatie zich over de planeet verspreidt.
Het is uiteraard handig om te weten
waar iemand zich bevindt wanneer we registreren wat hij zegt.
Maar het lijkt me even belangrijk
om te weten tegen wie deze persoon praat,
wie er luistert
en hoe de luisteraars reageren op de verkregen informatie.
De huidige behandeling van mentale problemen
is hoofdzakelijk een strategie van trial en error.
En het werkt niet.
De ontwikkeling van nieuwe medicinale behandelingen voor mentale problemen
zit vast,
en sinds de jaren 1950 is er amper sprake van echte vooruitgang.
Dus wat heeft de toekomst in petto?
In de nabije toekomst
verwacht ik een revolutie in de psychische zorg,
waarbij we focussen op specifieke neurale circuits in de hersenen.
Diagnoses zullen zowel gemaakt worden op basis van gedragssymptomen
als meetbare hersenactiviteit.
Verder in de toekomst
kunnen de combinatie van acute ingrepen in de hersenen
en acute gedragsveranderingen
alsook onze kennis over hersenplasticiteit voor meer permanente veranderingen
ons helpen om de hersenen te stimuleren om zichzelf te herstellen
door neurale circuits te herprogrammeren.
Exposuretherapie op het niveau van onze zenuwbanen.
Eens we de hersenen kunnen overhalen om zichzelf te herstellen
zou dit langdurige effecten kunnen hebben
zonder bijwerkingen.
Ik zie een toekomst waarin de herprogrammering van neurale circuits
een mogelijke remedie kan zijn, en niet enkel een behandeling.
OK, maar wat kunnen we nu meteen doen?
Als jullie vanaf nu
allemaal naar huis terugkeren
en echt geloven dat onze geest voor 100% afkomstig is van onze hersencellen,
dan kunnen we meteen komaf maken met de negatieve percepties en stigma's
die velen ervan weerhouden
om de nodige psychische steun op te zoeken.
Mentalegezondheidsexperts
denken altijd na over de volgende nieuwe behandeling.
Maar voor we nieuwe behandelingen kunnen toepassen,
moeten mensen zich op hun gemak voelen om ze op te zoeken.
Stel je voor hoe we de zelfmoordcijfers zouden kunnen doen dalen
en de schietpartijen op school
als iedereen die psychische steun nodig heeft, die ook zou krijgen.
Als we echt begrijpen hoe onze geest voortkomt uit onze hersenen,
zullen we het leven verbeteren
van iedereen die ooit een mentale ziekte krijgt,
dat is de helft van de bevolking,
maar ook van alle anderen met wie zij de wereld delen.
Bedankt.
(Applaus)
Na wstępie powiem coś, o czym pewnie jesteście przekonani.
Mózg tworzy wszystkie aspekty świadomości.
Dlaczego więc traktujemy choroby psychiczne
inaczej niż fizyczne,
jeśli sądzimy, że świadomość pochodzi z mózgu?
Ludzie bardzo często mówią mi,
że jako neurobiolog nie mogę badać, jak stany wewnętrzne
jak niepokój, pragnienia czy samotność
są przedstawiane przez mózg.
Dlatego postanowiłam zająć się właśnie tym.
Mój program badawczy ma na celu zrozumieć umysł
przez badanie połączeń mózgowych.
W szczególności, w jaki sposób mózg daje początek emocjom.
Bardzo trudno jest badać uczucia i emocje,
bo nie da się ich zmierzyć.
Zachowanie to wciąż najlepsze i jedyne okno
na doświadczenia emocjonalne innej osoby.
Zarówno dla zwierząt jak i ludzi,
tak, mówienie o sobie jest sygnałem behawioralnym.
Zachowania motywowane dzieli się na dwie podstawowe klasy:
szukanie przyjemności i unikanie bólu.
Umiejętność zdobywania rzeczy korzystnych
i unikania rzeczy szkodliwych
to podstawa przetrwania.
We współczesnym świecie
trudność z rozróżnieniem tych dwóch pojęć można nazwać chorobą psychiczną.
Jeśli mam problem z autem
i zabieram je do mechanika,
najpierw zaglądają pod maskę.
Ale w badaniu zdrowia psychicznego
nie ma guzika do otwierania głowy.
Dlatego eksperymentujemy na zwierzętach.
W moim laboratorium konkretnie na myszach.
Żeby zrozumieć mózg, trzeba badać mózgi.
Po raz pierwszy naprawdę można to zrobić.
Możemy otworzyć maskę.
Możemy zajrzeć do środka,
poeksperymentować i zobaczyć, co z tego wyjdzie.
Technologia otworzyła dla nas nowe okno na czarną skrzynkę, jaką jest umysł.
Rozwój narzędzi optogenetycznych
pozwolił na bezprecedensową kontrolę nad konkretnymi neuronami w mózgu
i obserwację, jak komunikują się ze sobą za pomocą sygnałów elektrycznych.
Możemy genetycznie uwrażliwić neurony na światło,
a następnie użyć tego światła do kontrolowania działalności neuronów.
Można tym zmienić zachowanie zwierzęcia,
co daje nam informację o funkcji danego obwodu.
Chcecie wiedzieć, jak naukowcy do tego doszli?
Naukowcy opracowali narzędzia optogenetyczne,
posiłkując się wiedzą z innych podstawowych obszarów nauki.
Algi są organizmami jednokomórkowymi i wyewoluowały tak, że płyną do światła.
Kiedy na plamkę oczną komórki algi pada niebieskie światło,
otwiera się kanał wysyłający sygnał elektryczny,
który wprawia wici w trzepot
i popycha algi w stronę światła słonecznego.
Jeśli sklonujemy część alg wrażliwą na światło,
a następnie dodamy do neuronów przez genetyczne modyfikacje,
neurony też można uwrażliwić na światło.
W przypadku neuronów,
kiedy świecimy w głąb mózgu przez włókno optyczne,
zmieniamy sposób wysyłania sygnałów do innych neuronów w mózgu
i w ten sposób zmieniamy zachowanie zwierzęcia.
Z pomocą moich kolegów
zapoczątkowałam użycie narzędzi optogenetycznych
do namierzania wybranych neuronów w punkcie A,
które przez synapsy komunikują się z punktem B,
bez naruszania funkcji sąsiednich neuronów.
Takie podejście pozwoliło przetestować funkcję każdego połączenia
w tej plątaninie, jaką jest mózg.
Obszar mózgu zwany ciałem migdałowatym
bardzo długo był uważany za źródło emocji,
a moje laboratorium odkryło,
że przypomina raczej rozdroża,
na których jedna droga napędza pozytywne emocje i zbliżenie,
a druga napędza negatywne emocje i unikanie.
Pokażę wam parę przykładów
- czyste, nieprzetworzone dane -
użycia optogenetyki do celowania w poszczególne neurony w mózgu
i uzyskania bardzo konkretnych zmian w zachowaniu.
Znerwicowani pacjenci prezentują anormalną łączność
między dwiema częściami ciała migdałowatego,
ale u ludzi bardzo trudno stwierdzić, czy ta nieprawidłowość jest przyczyną
czy rezultatem choroby.
Optogenetyka pozwala namierzyć to samo połączenie u myszy
i zobaczyć, co się stanie.
To jest podwyższony labirynt krzyżowy.
To szeroko stosowany test lękowy,
który mierzy ilość czasu,
jaką mysz spędza w bezpiecznej strefie zamkniętych ramion,
a ile na eksploracji otwartych ramion.
W procesie ewolucji myszy zaczęły preferować zamknięte przestrzenie,
jak bezpieczne norki,
ale żeby znaleźć pożywienie, wodę czy partnerów,
muszą wyjść na zewnątrz,
gdzie są o wiele bardziej narażone na ataki drapieżników.
Tutaj siedzę poza kadrem
i zaraz uruchomię przełącznik.
Gdy uruchomię przycisk i zapalę światło,
zobaczycie, że mysz zacznie częściej badać otwarte ramiona labiryntu.
W przeciwieństwie do leczenia stanów lękowych za pomocą leków,
nie ma tutaj środka uspokajającego, zaburzenia czynności motorycznych,
tylko skoordynowane, naturalnie wyglądające badanie terenu.
Efekt jest nie tylko niemal natychmiastowy,
ale nie ma też wykrywalnych efektów ubocznych.
Kiedy znów przekręcę przełącznik,
mózg myszy wraca do normy,
a mysz do kąta.
Kiedy zapisywałam te informacje w laboratorium,
byłam zupełnie sama i strasznie się ucieszyłam.
Z tej radości aż krzyknęłam bezgłośnie.
(Cicho) Ach!
(Śmiech)
Co mnie tak ucieszyło?
Teoretycznie wiedziałam, że mózg kontroluje świadomość,
ale przełączać własnoręcznie kontrolki
i widzieć, jak mysz zmienia zachowanie
tak szybko i odwracalnie...
Po raz pierwszy naprawdę w to uwierzyłam.
Po tym przełomie
nastąpiły kolejne liczne odkrycia.
Szukaliśmy obwodów neuronowych, odpowiedzialnych za dramatyczne zmiany
w zachowaniu zwierząt.
Oto kolejny przykład: kompulsywne jedzenie.
Jemy z dwóch przyczyn.
Poszukujemy przyjemności, czyli smacznego jedzenia,
albo unikamy bólu brzucha z głodu.
Jak znaleźć lekarstwo na kompulsywne jedzenie
bez zaburzania zdrowego uczucia głodu,
potrzebnego do przetrwania?
Najpierw trzeba zrozumieć,
jak mózg daje sygnał do poszukiwania jedzenia.
Ta najedzona mysz po prostu bada przestrzeń
pozbawioną jakiegokolwiek jedzenia.
Używamy optogenetyki, aby namierzyć neurony z podwzgórza
wysyłające sygnały do śródmózgowia.
Kiedy zapalę światło, tutaj,
widać, że mysz zaczyna natychmiast lizać podłogę.
(Śmiech)
To pozornie szalone zachowanie
za chwilę nasili się do stopnia, który uważam za niezwykły.
Właściwie to trochę chore.
Gotowi?
O, tutaj.
Mysz podnosi łapki, jakby coś jadła,
ale tam nic nie ma, niczego nie trzyma.
Jak widać, ten obwód wystarczy do napędzania procesu jedzenia
przy braku odczuwania głodu,
a nawet przy braku pożywienia.
Nie mam pewności, jak czuje się mysz,
ale zgaduję, że właśnie te neurony kierują łaknieniem,
bo widzę reakcje na namierzanie danej ścieżki.
Światło gaśnie,
a zwierzę wraca do normy.
Przez wyciszenie tej ścieżki
można stłumić i zredukować kompulsywne jedzenie
bez zaburzania zdrowego głodu.
Czego dowiedzieliście się z tych dwóch filmów,
które właśnie pokazałam?
Że konkretna zmiana w obwodach neuronowych w mózgu
skutkuje konkretnymi zmianami w zachowaniu.
Że każde świadome doświadczenie
jest kierowane przez komórki w mózgu.
Jestem córką fizyka i biolożki,
którzy dosłownie poznali się na statku, przybywając do Ameryki
w poszukiwaniu edukacji.
Więc oczywiście,
skoro nie było "żadnej presji", żebym została naukowcem....
(Śmiech)
Jako studentka na uczelni
musiałam podjąć decyzję, czy chcę się skupić na psychologii, nauce o umyśle,
czy też neurobiologii, nauce o mózgu.
Wybrałam neurobiologię,
bo chciałam zrozumieć,
jak jaźń powstaje z tkanki biologicznej.
W rezultacie wróciłam do punktu wyjścia, bo zajmuję się obiema rzeczami.
Teraz mój program badawczy
wypełnia lukę między umysłem a mózgiem.
Badanie mojego laboratorium
sugeruje, że można zacząć łączyć konkretne obwody neuronowe
ze stanami emocjonalnymi.
Znaleźliśmy liczne obwody,
które kontrolują zachowanie związane z lękami,
kompulsywnym jedzeniem,
interakcją społeczną, unikaniem
i wieloma innymi zachowaniami motywowanymi,
które mogą odzwierciedlać wewnętrzne stany emocjonalne.
Kiedyś przypisywano funkcjom umysłu konkretne obszary w mózgu.
Ale moje badania pokazują, że w danym obszarze mózgu
istnieje wiele różnych neuronów wykonujących rożne czynności,
a funkcje są częściowo zdefiniowane przez ścieżki wybierane przez neurony.
Przedstawię metaforę, która pomoże zilustrować,
jak te odkrycia zmieniają nasze postrzeganie mózgu.
Powiedzmy, że mózg to świat,
a neurony to ludzie.
Chcemy zrozumieć, jak przesyła się informację na planecie.
Oczywiście warto wiedzieć,
gdzie jest dana osoba w momencie nagrywania jej słów.
Ale twierdzę, że równie ważne jest to,
do kogo ta osoba mówi,
kto jej słucha
i jak słuchacze reagują na otrzymaną informację.
Obecny stan badań zdrowia psychicznego
polega w zasadzie na metodzie prób i błędów.
I nie działa.
Rozwój nowych terapii lekowych dla zaburzeń psychicznych
natrafił na ścianę,
bez znaczących postępów od lat 50. XX wieku.
Jak więc rysuje się przyszłość?
Sądzę, że w najbliższej przyszłości
nastąpi rewolucja w leczeniu chorób psychicznych
i skupimy się na konkretnych obwodach neuronowych w mózgu.
Diagnozy będą wystawiane na podstawie zarówno objawów behawioralnych,
jak i wymiernej aktywności mózgu.
Jeszcze później,
łącząc umiejętność tworzenia istotnych zmian w mózgu,
by uzyskać istotne zmiany w zachowaniu,
z wiedzą o przekształcaniu synaps, by tworzyć bardziej trwałe zmiany,
będzie można nakłonić mózg do samo-naprawy
przez przeprogramowanie obwodów neuronowych.
Terapia ekspozycji na poziomie neuronowym.
Kiedy już przełączymy mózg w stan samoleczenia,
może to mieć długotrwałe rezultaty
bez efektów ubocznych.
Mogę wyobrazić sobie przyszłość,
w której przeprogramowane obwody neuronowe
będą leczyć przyczyny, a nie objawy.
No dobra, ale co teraz?
Jeśli od tego momentu
każdy z was wyjdzie stąd z przekonaniem,
że umysł to wytwór komórek w mózgu,
możemy natychmiast zlikwidować
negatywne postrzeganie i stygmatyzowanie,
które wstrzymują tyle osób
przed szukaniem potrzebnej im pomocy psychiatrycznej.
Jako specjaliści od zdrowia psychicznego
zawsze szukamy kolejnych kuracji.
Ale zanim można je zastosować,
trzeba, żeby ludzie nie bali się go szukać.
Wyobraźcie sobie, jak radykalnie można by obniżyć ilość samobójstw
i szkolnych strzelanin,
gdyby każdy, kto potrzebuje wsparcia psychicznego, faktycznie je otrzymywał.
Jeśli dobrze zrozumiemy, jak powstaje świadomość w mózgu,
będziemy mogli podnieść poziom życia każdego,
kto doświadczył choroby psychicznej,
- czyli połowy populacji -
jak również tych, z którymi dzielą ten świat.
Dziękuję.
(Brawa)
Vou começar por dizer uma coisa que vocês pensam que é verdade.
O nosso cérebro cria todas as facetas da nossa mente.
Então, porque é que tratamos as doenças mentais e físicas
de forma tão diferente,
se achamos que sabemos que a mente vem do cérebro?
Como neurocientista, dizem-me muitas vezes
que não posso estudar como é que os estados internos
como a ansiedade, a necessidade ou a solidão,
são representados pelo nosso cérebro,
e assim eu decidi fazer exatamente isso.
O meu programa de investigação está feito para entender a mente
através da investigação de circuitos do cérebro.
Especificamente, como é que o nosso cérebro cria a emoção.
É muito difícil estudar sentimentos e emoções,
porque não as podemos medir.
O comportamento ainda é a melhor e única janela
para a experiência emocional de outro ser.
Para os animais e para as pessoas,
sim, o auto-relato é um resultado comportamental.
Comportamentos motivados cabem em duas classes gerais:
procurar prazer e evitar a dor.
A capacidade para abordar coisas que são boas para nós
e evitar as que são más
é fundamental para se sobreviver.
Na nossa sociedade moderna,
a dificuldade de dizer qual a diferença pode ser rotulada de doença mental.
Se eu estivesse a ter um problema no carro,
e levasse o meu carro à oficina,
a primeira coisa que eles fazem é olhar para dentro do capô.
Mas na investigação sobre saúde mental,
não podemos simplesmente abrir o capô com o premir de um botão.
Então é por isso que fazemos experiências em animais.
No meu laboratório, especificamente em ratos.
Para entender bem o cérebro precisamos de estudar cérebros.
E, pela primeira vez, já podemos.
Podemos abrir o capô
Podemos olhar lá para dentro
e fazer uma experiência e ver o que é que resulta.
A tecnologia abriu novas janelas para a caixa negra que é a nossa mente.
O desenvolvimento de ferramentas optogenéticas
permite ter um controlo sem precedentes sobre neurónios específicos no cérebro
e como é que eles "falam" entre eles através do disparo de sinais elétricos.
Podemos alterar neurónios geneticamente para serem sensíveis à luz
e depois usar luz para controlar como é que os neurónios disparam.
Isto pode mudar o comportamento de um animal,
dando-nos informação sobre o que o circuito de neurónios pode fazer.
Querem saber como é que os cientistas descobriram isto?
Os cientistas criaram ferramentas optogenéticas ao emprestar conhecimento
de outros campos básicos da ciência.
As algas são organismos unicelulares que evoluíram para nadar para a luz.
E quando a luz azul brilha na direção da mancha ocular duma alga,
abre-se um canal, que envia um sinal elétrico
que faz agitar os pequenos flagelos
impulsionando a alga na direção da luz solar.
Se clonarmos esta parte das algas sensível à luz
e depois a adicionarmos aos neurónios através duma alteração genética,
também podemos fazer neurónios sensíveis à luz
À exceção de que, com os neurónios,
quando fazemos brilhar uma fibra ótica pelo cérebro,
mudamos a forma como eles enviam sinais elétricos uns aos outros no cérebro
e como, consequentemente, mudam o comportamento do animal.
Com a ajuda dos meus colegas,
fui pioneira na utilização de ferramentas optogenéticas
para intervir em neurónios que estão a viver no ponto A,
enviando mensagens por caminhos destinados aos do ponto B,
sem afetar os neurónios vizinhos que vão para outros sítios.
Esta abordagem permitiu-nos testar a função de cada caminho
dentro da confusão que é o nosso cérebro.
A região do cérebro chamada amígdala
tem sido considerada importante para as emoções,
e o meu laboratório descobriu
que a amígdala parece-se com uma bifurcação na estrada,
onde ativar uma parte pode originar emoções positivas e aproximação
e ativar a outra parte pode originar emoções negativas e fuga.
Vou-vos mostrar um conjunto de exemplos
— um "cheirinho" de pura informação —
de como podemos usar optogenéticos para intervir em neurónios específicos
e obter alterações muito específicas no comportamento.
Os pacientes com ansiedade têm uma comunicação anormal
entre as duas partes da amígdala,
mas, nas pessoas, é difícil saber se esta anormalidade
é uma causa ou um efeito da doença.
Podemos usar optogenéticos para intervir no mesmo caminho num rato,
e ver o que acontece.
Isto é o labirinto mais elevado.
É um teste de ansiedade muito usado
que mede o tempo
que o rato passa em segurança no recinto fechado
em relação a um recinto aberto.
Os ratos evoluíram para preferir espaços fechados,
tal como a segurança das suas tocas,
mas para encontrarem comida, água e parceiros
precisam de sair
para onde são mais vulneráveis à ameaça de predadores.
Assim, eu estou sentada aqui atrás
e estou prestes a carregar no interruptor.
Agora, quando carrego no interruptor e ligo a luz
vemos que o rato começa a explorar as áreas abertas do labirinto.
E em contraste com os tratamentos de medicamentos para a ansiedade,
não há sedação, não há comprometimento locomotor,
apenas uma exploração natural coordenada.
Portanto, não só o efeito é imediato,
como também não há sintomas secundários detetáveis.
Mas, quando desligo o interruptor,
vemos que o rato volta atrás ao funcionamento normal do seu cérebro
e regressa ao seu canto.
Quando eu estava no laboratório e recebi estas informações
eu estava sozinha e fiquei muito entusiasmada.
Fiquei tão entusiasmada que dei um desses gritos silenciosos.
(Silenciosamente) Aah!
(Risos)
Porque é que eu estava tão entusiasmada?
Teoricamente, eu sabia que o cérebro controlava a mente,
mas ligar o interruptor com a minha mão
e ver o rato a mudar o seu estado comportamental
tão rapidamente e de forma tão reversível
foi realmente a primeira vez em que eu acreditei nisso.
Desde aquela descoberta
houve um conjunto de outras descobertas.
Encontrar circuitos neurais específicos que podem provocar mudanças drásticas
no comportamento animal.
Outro exemplo: comer compulsivamente.
Nós comemos por duas razões.
Procurar prazer, como comida que sabe bem,
ou evitar o sofrimento, como ter fome.
Como podemos encontrar um tratamento para quem come compulsivamente
sem interferir o impulso de ter fome
necessário para sobreviver?
O primeiro passo é entender
como é que o cérebro dá origem ao comportamento da alimentação.
Este rato que acabou de comer está apenas a explorar um espaço
sem qualquer comida.
Aqui estamos a usar optogenéticos para alcançar os neurónios no hipotálamo,
enviando mensagens através de ligações para chegarem à zona central do cérebro.
Quando ligo a luz, aqui,
vemos que o rato começa logo a lamber o chão.
(Risos)
Este comportamento quase frenético
está prestes a aumentar para algo que eu acho incrível.
Na verdade, é um bocado estranho.
Prontos?
Está aqui.
Como veem, ele levanta as patas como se tivesse um pedaço de comida,
mas não há nada ali, ele não está a segurar nada.
Este circuito é suficiente para provocar um comportamento de alimentação
na ausência de fome,
e até na ausência de comida.
Eu não posso ter a certeza de como é que este rato se sente,
mas especulo que estes neurónios provocam esta necessidade
com base nos comportamentos que provocamos
quando atingimos este percurso.
Desligamos a luz
e o animal volta ao normal.
Quando silenciamos este percurso,
conseguimos suprimir e reduzir o comer compulsivo
sem alterarmos a alimentação por fome.
O que é que retiramos destes dois últimos vídeos
que vos mostrei?
Que fazer uma mudança muito específica aos circuitos neurais no cérebro
pode provocar mudanças específicas no comportamento.
Que qualquer experiência consciente que nós temos
é orientada por células no nosso cérebro.
Um dos meus pais é físico o outro é biólogo
e conheceram-se no barco ao virem para os EUA
à procura de educação.
Portanto, naturalmente,
como não havia "pressão" para ser uma cientista...
(Risos)
como estudante universitária,
tive de decidir se queria focar-me em psicologia, o estudo da mente,
ou em neurociência, o estudo do cérebro.
E escolhi a neurociência
porque queria entender como é que a mente nasce
do tecido biológico.
Mas, na verdade, acabei por fazer as duas coisas.
E agora o meu programa de investigação
liga a mente e o cérebro.
Uma investigação do meu laboratório
sugere que podemos começar a ligar circuitos neurais específicos
a estados emocionais.
Encontrámos uma série de circuitos
que controlam comportamentos relacionados com a ansiedade,
comer compulsivamente,
interação social, revogação
e muitos outros tipos de comportamentos motivados
que podem refletir estados emocionais internos.
Costumávamos pensar em funções da mente como algo definido por regiões do cérebro.
Mas o meu trabalho mostra que, dentro de uma região do cérebro,
há muitos neurónios diferentes a fazer coisas diferentes.
Estas funções são, em parte, definidas pelos caminhos que levam.
Aqui está uma metáfora para ajudar a ilustrar
como é que estas descobertas mudam a forma
como pensamos sobre o cérebro.
Vamos dizer que o cérebro é análogo ao mundo
e que os neurónios são análogos às pessoas.
Nós queremos saber como é que a informação é transmitida no planeta.
Claro que é útil saber
onde está uma pessoa quando gravamos o que ela diz.
Mas eu diria que é igualmente importante
saber com quem é que essa pessoa está a falar,
quem está a ouvir
e como é que a pessoa que está a ouvir reage à informação que recebeu.
O estado atual dos tratamentos de saúde mental
é, essencialmente, uma estratégia de tentativa e erro.
E não está a resultar.
O desenvolvimento de novas terapias medicinais para doenças de saúde mental
já bateu numa parede,
com pouco progresso real desde a década de 50.
Então o que é que o futuro nos espera?
Num futuro próximo
espero ver uma revolução no tratamento da saúde mental,
onde nos foquemos em circuitos neurais específicos do cérebro.
Os diagnósticos serão feitos com base em sintomas comportamentais
e na atividade cerebral mensurável.
Futuramente,
através da combinação da capacidade para fazer alterações precisas no cérebro
e de obter alterações precisas no comportamento
com conhecimento de plasticidade sináptica para fazer alterações mais permanentes,
podemos levar o cérebro a um estado de auto-cura
através da reprogramação dos circuitos neurais.
Terapia de exposição ao nível do circuito.
Uma vez mudando o cérebro para um estado de auto-cura,
isto pode potencialmente ter efeitos longos
sem efeitos secundários.
Eu consigo imaginar um futuro onde a reprogramação de circuitos neurais
represente uma potencial cura, e não apenas um tratamento,
Ok, mas então e agora?
Se daqui para a frente
cada um de vocês deixasse esta conferência
e realmente acreditasse que a mente vem das células no nosso cérebro
então poderíamos livrar-nos de perceções negativas e estigmas
que impedem tantas pessoas
de terem o apoio à saúde mental de que precisam.
Os profissionais de saúde mental
estão sempre a pensar qual será o próximo tratamento.
Mas antes de podermos aplicar novos tratamentos,
precisamos de pessoas que se sintam confortáveis em procurá-los.
Imaginem o quão drasticamente poderíamos baixar o número de suicídios
e de tiroteios nas escolas
se toda a gente que precisasse de ajuda mental a tivesse.
Quando percebermos exatamente como é que a mente vem do cérebro
vamos melhorar a vida de todos
os que terão uma doença mental na sua vida
— metade da população —
tal como com todos aqueles com quem eles partilham o mundo.
Obrigada.
(Aplausos)
Vou começar dizendo algo que vocês acham ser verdade.
O seu cérebro cria todas as facetas da sua mente.
Então, por que tratamos doenças físicas e mentais
tão distintamente,
se achamos que a mente vem do cérebro?
Como neurocientista, costumam me dizer
que não é da minha área estudar a forma como estados internos
como ansiedade, desejo ou solidão
são representados pelo cérebro.
Então decidi fazer exatamente isso.
Meu programa de pesquisa é destinado a entender a mente
através da investigação de circuitos cerebrais.
Especificamente, como o nosso cérebro dá origem às emoções.
É muito difícil estudar sentimentos e emoções,
porque não se consegue mensurá-los.
O comportamento continua sendo o melhor e único meio
para entender as emoções do outro,
sejam animais ou pessoas.
Sim, o autorrelato é um resultado comportamental.
A motivação dos nossos atos se dá devido a duas vertentes:
procurar prazer e evitar a dor.
A habilidade de procurar as coisas que nos fazem bem
e evitar as que não fazem é vital para a sobrevivência.
E, em nossa sociedade,
não saber diferenciar essas duas pode ser considerado uma doença mental.
Se eu tivesse problemas com o carro
e o levasse para o mecânico,
a primeira coisa que eles fariam seria olhar debaixo do capô.
Porém, na pesquisa em saúde mental,
não se pode simplesmente abrir o capô apertando um botão.
Esse é o motivo de fazermos experimentos em animais.
Especificamente no meu laboratório, em ratos.
Para entender o cérebro, precisamos estudar cérebros.
E pela primeira vez podemos.
Podemos abrir o capô.
Podemos olhar dentro dele,
fazer um experimento e ver no que dá.
A tecnologia abriu novas portas para a caixa misteriosa que é a mente.
O desenvolvimento de ferramentas optogenéticas
nos permitiu um controle jamais visto sobre neurônios específicos no cérebro
e como eles se comunicam uns com os outros através de sinais elétricos.
Podemos geneticamente construir neurônios para serem sensíveis à luz
e assim usar a luz para controlar como são estimulados.
Isso pode mudar o comportamento de um animal,
dando-nos uma noção do que pode fazer esse circuito neural.
Querem saber como os cientistas descobriram isso?
Eles desenvolveram ferramentas optogenéticas
pegando estudos de outras áreas da ciência.
As algas são organismos unicelulares que evoluíram para nadar em direção à luz.
E, quando a luz azul brilha no campo visual da célula das algas,
um canal se abre, enviando um sinal elétrico
que faz os pequenos flagelos baterem e impulsiona as algas para a luz solar.
Se pegarmos esse conceito de sensibilidade à luz
e fizermos o mesmo com neurônios através de modificação genética,
podemos torná-los sensíveis à luz também.
Exceto que, em neurônios,
quando projetamos luz numa fibra óptica no fundo do cérebro,
mudamos o modo como eles enviam sinais elétricos para outros neurônios
e, assim, mudamos o comportamento do animal.
Com a ajuda dos meu colegas,
introduzi o uso de ferramentas optogenéticas,
fazendo com que neurônios específicos que estão vivendo no ponto A
enviassem mensagens através de fios para o ponto B,
possibilitando neurônios vizinhos irem para lugares não afetados.
Essa abordagem nos permitiu testar a funcionalidade de cada conexão
dentro do emaranhado de fios que é o nosso cérebro.
Uma região do cérebro chamada amígdala
sempre foi considerada importante para as emoções,
e meu laboratório descobriu que ela se assemelha a uma encruzilhada na estrada
onde ir por um caminho pode gerar emoções boas e aproximação
e ir por outro pode gerar emoções ruins e evitação.
Irei mostrar alguns exemplos,
uma amostra de dados brutos
de como usar a optogenética para ativar neurônios específicos no cérebro
e obter mudanças muito específicas no comportamento.
Pacientes com ansiedade têm uma comunicação anormal
entre duas partes da amígdala,
mas, em humanos, é difícil saber se essa anormalidade é causa ou efeito
da doença.
Podemos usar a optogenética para ativar a mesma via neural em um rato
e ver o que acontece.
Bem, este é o labirinto em cruz elevado.
É um teste de ansiedade muito usado
que mede a quantidade de tempo
que o rato passa na segurança dos braços fechados
em relação à exploração dos braços abertos.
Os ratos evoluíram para preferir espaços fechados,
como a segurança de suas tocas,
porém, para achar comida, água ou parceiros,
eles precisam sair ao ar livre,
onde ficam mais expostos a ameaças de predadores.
Então, eu estou observando,
prestes a apertar o botão.
E agora, quando eu aperto o botão e acendo a luz,
vocês podem ver que o rato começa a explorar o local.
E, ao contrário de remédios para ansiedade,
não há sedação nem comprometimento no sistema locomotor;
há apenas uma exploração coordenada natural.
O resultado não só é imediato
mas também sem efeitos colaterais detectáveis.
Agora, quando desligo o botão,
o rato volta para sua função cerebral normal
e de volta para seu canto.
Quando eu estava no laboratório, vendo isso,
eu estava sozinha e tão empolgada,
tão empolgada que dei até um daqueles gritinhos:
(Silenciosamente) Aaaaaaaah!
(Risos)
Por que eu estava assim?
Quer dizer, teoricamente, eu sabia que o cérebro controlava a mente,
mas, apertando o botão
e vendo o rato mudar seu comportamento
tão rápido e reversivelmente,
foi a primeira vez em que realmente acreditei nisso.
Desde o primeiro avanço,
houve diversas outras descobertas
na tentativa de encontrar circuitos neurais que pudessem mudar
o comportamento de um animal.
Vamos ver outro exemplo: compulsão alimentar.
Nós comemos por duas razões:
por prazer, para experimentar algo bom,
ou para evitar dor, como a fome.
Como podemos achar uma solução para a compulsão alimentar
sem prejudicar o apetite natural de que precisamos para sobreviver?
O primeiro passo é entender
como o cérebro dá origem ao comportamento alimentar.
Este rato saciado está apenas explorando o local
completamente desprovido de alimento.
Estamos usando a optogenética para que neurônios que vivem no hipotálamo
enviem mensagens através de fios em direção ao mesencéfalo.
Quando acendo as luzes, assim,
podemos ver que o rato começa a lamber o chão imediatamente.
(Risos)
Esse comportamento aparentemente frenético
está prestes a se transformar em algo que acho realmente incrível.
Na verdade, meio doido.
Preparados?
Está bem aí.
Vejam, ele faz um movimento como se estivesse comendo,
mas não há comida ali, ele não está segurando nada.
Esse circuito é suficiente para ativar o comportamento alimentar
na ausência de fome,
ou até mesmo na ausência de comida.
Não consigo dizer ao certo como ele está se sentindo,
mas especulo que esses neurônios estimulam o desejo
com base nos comportamentos que provocamos quando acionamos essa via neural.
Basta apagar a luz...
e o animal volta ao normal.
Quando silenciamos esse caminho,
podemos eliminar e reduzir a compulsão alimentar
sem alterar o apetite natural.
O que vocês guardaram desses dois vídeos que acabei de mostrar?
Que fazer uma mudança muito específica nos circuitos neurais no cérebro
pode ter alterações específicas no comportamento.
Que toda experiência consciente que temos
é dirigida por células no nosso cérebro.
Sou filha de um físico e de uma bióloga
que se conheceram em um barco vindo para os EUA
em busca de uma formação.
Então, naturalmente,
como não havia pressão para eu me tornar uma cientista...
(Risos)
tive que, na faculdade,
decidir se iria apostar em psicologia, e assim estudar a mente,
ou em neurociência, e assim estudar o cérebro.
E escolhi a neurociência,
porque queria entender a origem da mente a partir dos tecidos biológicos.
Mas acabei estudando as duas áreas.
E agora minha pesquisa
preenche o espaço entre a mente e o cérebro.
Estudos do meu laboratório
sugerem que podemos começar a ligar circuitos neurais específicos
a estados emocionais.
E achamos diversos circuitos
que controlam o comportamento relacionado à ansiedade,
à compulsão alimentar,
às interações sociais, à evitação
e a outros tipos de comportamentos motivados
que podem refletir nos estados emocionais.
Pensávamos nas funções mentais como sendo definidas pelas regiões do cérebro.
Mas o estudo diz que, em certa região do cérebro,
existem diversos neurônios fazendo diversas coisas.
E essas funções são, em parte, definidas pelos caminhos que eles seguem.
Vou fazer uma metáfora para ajudar a ilustrar
como essas descobertas mudam o jeito como pensamos sobre o cérebro.
Digamos que o cérebro seja semelhante ao mundo,
e os neurônios, às pessoas.
E queremos entender como as informações são transmitidas por todo o planeta.
Claro, vale a pena saber
onde uma certa pessoa se encontra ao gravar o que ela diz.
Mas eu diria que é igualmente importante
saber com quem ela está falando,
quem está escutando,
e como as pessoas que estão ouvindo respondem às informações que recebem.
O estado atual do tratamento psicólogo
é basicamente uma estratégia de tentativa e erro.
E ele não está funcionando.
O desenvolvimento de novas farmacoterapias para o tratamento da saúde mental
enfrentou obstáculos,
e não teve quase nenhum avanço real desde a década de 1950.
Então o que o futuro nos reserva?
Num futuro próximo,
espero ver uma revolução no tratamento das doenças mentais
no qual foquemos um circuito cerebral específico,
em que diagnósticos sejam feitos com base tanto nos sintomas comportamentais
quanto na atividade cerebral mensurável.
No futuro também,
ao combinar nossa capacidade de fazer alterações precisas no cérebro
e obter mudanças apuradas no comportamento,
com nossa noção de plasticidade sináptica para fazer mudanças mais permanentes,
nós poderíamos colocar o cérebro em um estado de autorreparação,
reprogramando circuitos neurais.
Terapia de exposição no nível do circuito.
Depois que colocamos o cérebro em um estado de autocura,
é bem provável que ele tenha efeitos duradouros
sem efeitos colaterais.
Eu consigo imaginar um futuro onde a reprogramação de circuitos neurais
represente uma cura potencial, e não apenas um tratamento.
Ok, mas e agora?
Se, a partir deste momento,
cada um de vocês deixasse esta palestra
realmente acreditando que a mente vem das células do seu cérebro,
então poderíamos nos livrar de imediato de percepções e estigmas negativos
que impedem tantas pessoas de obter apoio psicológico de que precisam.
Profissionais de saúde mental,
estamos sempre pensando sobre qual será o próximo tratamento,
mas, antes de pensar em novos tratamentos,
precisamos de pessoas dispostas a procurá-los.
Imaginem quão drasticamente poderíamos reduzir as taxas de suicídios
e tiroteios em escolas
se todos que precisam de ajuda psicológica de fato a recebessem.
Quando realmente entendermos exatamente como a mente vem do cérebro,
iremos melhorar a vida de todas as pessoas
que terão uma doença mental na vida...
metade da população...
assim como de todos que convivem com essas pessoas.
Obrigada.
(Aplausos) (Vivas)
Начну с заявления, которые вы все считаете истиной.
Мозг создаёт все грани вашего разума.
Тогда почему мы по-разному лечим
психические и физические заболевания,
если считаем, что разум берёт начало в мозге?
Как нейробиолог я часто слышу,
что мне нельзя изучать, каким образом внутреннее состояние,
например тревожность, страстное желание или одиночество,
представлено в мозгу,
и поэтому я решила заниматься именно этим.
Мой научный подход направлен на изучение разума
путём исследования мозговых цепей.
В частности, как мозг вызывает в нас эмоции.
Чувства и эмоции изучать крайне тяжело,
потому что их нельзя измерить.
Поведение пока остаётся лучшим и единственным окном
в эмоциональные переживания других людей.
Как у людей, так и у животных,
по поведению можно судить об их внутреннем состоянии.
Мотивированное поведение делится на два основных класса:
погоня за удовольствием и избегание боли.
Способность приближаться к полезным вещам
и избегать опасных —
основа выживания.
В нашем современно обществе
неумение отличить одно от другого могут назвать психическим заболеванием.
Если у меня барахлит машина,
я отвожу её в автосервис,
и первое, что там делают, — смотрят под капот.
Но в случае с исследованием психического здоровья
нельзя поднять капот простым нажатием на кнопку.
Именно поэтому мы проводим эксперименты над животными.
В частности, в моей лаборатории это мыши.
Чтобы понять мозг, нужно его изучить.
И впервые в истории мы действительно можем это сделать.
Мы можем заглянуть «под капот»,
в самую суть,
провести эксперименты и посмотреть, что из этого выйдет.
Технологии открыли новые грани чёрного ящика, которым является наш мозг.
Разработка оптогенетических инструментов
дала нам возможность управлять особыми нейронами в мозге
и их взаимодействием через электрические сигналы.
Можно на генетическом уровне привить нейронам чувствительность к свету
и затем использовать свет, чтобы управлять их активностью.
Так можно изменять поведение животных,
чтобы понять потенциал нейронных схем.
Хотите узнать, как учёные это выясняют?
Она разработали оптогенетические инструменты, применив знания
из фундаментальных наук.
Водоросли — одноклеточные организмы — развили способность плыть за светом.
Когда голубой свет попадает на глазное пятно водоросли,
канал открывается, посылая электрический сигнал
и приводя в движение маленькие реснички,
в результате чего водоросль следует за солнечным светом.
Если мы клонируем светочувствительную часть водоросли
и путём генетической модификации приживим их к нейронам,
мы сможем сделать сами нейроны тоже светочувствительными.
Однако в случае с нейронами,
когда свет передаётся на оптическое волокно глубоко в мозге,
мы меняем характер передачи электрических сигналов к к другим нейронам мозга,
тем самым меняя и поведение животного.
С помощью моих коллег
я впервые использовала оптогенетические инструменты,
чтобы через выбранные в точке А нейроны
передать сигнал по связям в точку Б,
при этом не задев соседние нейроны.
Этот подход позволил нам протестировать функцию каждой связи
в запутанном лабиринте, которым является наш мозг.
Долгое время считали, что часть мозга под названием
миндалевидное тело играет важную роль в эмоциях.
Моя лаборатория обнаружила,
что миндалевидное тело напоминает дорожную развилку:
активизация одного направления вызывает позитивные эмоции и приближение,
а другого пути — негативные чувства и уклонение.
Я покажу вам пару примеров —
малую толику необработанных данных, —
как настроить оптогенетические инструменты на определённые нейроны в мозге
и получить конкретные изменения в поведении.
У пациентов с тревожным расстройством нарушена связь
между двумя частями миндалевидного тела,
но у людей сложно понять, является ли это причиной
или следствием болезни.
С помощью оптогенетических инструментов можно нацелиться на эти связи у мышей
и посмотреть, что случится.
Это приподнятый крестообразный лабиринт.
Его применяют в тестах на тревожность,
чтобы измерить, сколько времени
мышь проводит в безопасном закрытом отсеке,
а сколько — исследуя открытые зоны.
Вследствие эволюции мыши стали предпочитать закрытые пространства,
напоминающие их безопасны норки,
но в поисках еды, воды и других особей
им нужно выбираться на открытое пространство,
где они более уязвимы перед хищниками.
Итак, здесь я сижу за кадром
и собираюсь щёлкнуть выключателем.
Теперь, когда я включу свет,
мы наблюдаем, как мышь начинает исследовать открытое пространство.
В отличие от медикаментозного лечения,
этот подход не сопряжён с седацией, нарушениями в опорно–двигательной системе,
он просто обусловлен заложенным природой желанием исследования.
В итоге результат не только мгновенный,
он ещё и не имеет побочных эффектов.
Теперь, когда я выключаю свет,
видно: мозговая активность у мыши возвращается в норму,
а сама мышь — в свой угол.
Когда я собирала эти данные в лаборатории,
я была одна, очень взволнована.
Я была настолько взволнована, что даже взвизгнула.
(Шепотом) Аааа!
(Смех)
Что меня так взволновало?
Конечно, теоретически я знала, что мозг контролирует разум.
Но когда я лично щёлкала выключателем
и наблюдала, как стремительно меняется
поведение мыши,
я впервые действительно поверила в это.
С того первого прорыва
было ещё несколько открытий.
Мы обнаружили нейронные цепи, которые вызывают серьёзные изменения
в поведении животных.
Ещё один пример: компульсивное переедание.
Мы едим по двум причинам.
Чтобы получить удовольствие, например, от вкусной еды,
и чтобы избежать боли — голода.
Как вылечить компульсивное переедание,
не нарушая естественное избегание голода,
необходимое для выживания?
Первый шаг — понять,
как мозг формирует пищевое поведение.
Сытая мышь просто исследует пространство,
в котором нет никакой пищи.
Здесь мы с помощью оптогенетики целимся в нейроны гипоталамуса,
посылая сообщение по цепям в средний мозг.
Когда я включу свет,
мышь моментально начнёт лизать пол.
(Смех)
Это, казалось бы, иррациональное поведение
перерастёт в нечто, по моему мнению, поистине невероятное.
Вообще-то, это немного странно.
Готовы?
Прямо сейчас.
Смотрите, она поднимает лапки, как будто ест кусочек еды,
но там ничего нет, она держит пустоту.
Так что этой схемы достаточно для управления пищевым поведением,
будь от отсутствие голода
или даже еды.
Точно не знаю, как себя чувствует мышь,
но предполагаю, то эти нейроны вызывают тягу
из-за поведения, которое мы активируем, влияя на конкретный нейронный путь.
Снова выключаем свет
и животное возвращается в норму.
Заглушая этот путь,
мы можем подавить и уменьшить компульсивное переедание,
не нарушая питания с целью унять голод.
Что мы вынесли из этих двух видео,
которые я показала?
Что конкретные изменения нейронных цепей в мозге
могут изменить поведение.
Что каждый наш сознательный опыт
регулируется клетками нашего мозга.
Я дочь физика и биолога,
которые буквально встретились на корабле по пути в Америку
на учёбу.
Естественно,
они «совсем» не повлияли на мой выбор карьеры учёного...
(Смех)
Поступив в колледж,
я должна была выбрать специализацию: психологию, науку о разуме,
или неврологию, науку о мозге.
Я выбрала неврологию,
потому что хотела понять, как зарождается разум
в биологических тканях.
Но в итоге я пришла к изучению обоих направлений.
Сейчас исследовательская программа
служит мостом между разумом и мозгом.
Исследования моей лаборатории
предполагают, что мы можем для начала привязать определённые нейронные цепи
к эмоциональным состояниям.
Мы обнаружили несколько цепей,
которые контролируют поведение, связанное с тревогой,
компульсивное переедание,
социальное взаимодействие, избегание
и другие типы мотивированного поведения,
которые отражают внутреннее эмоциональное состояние.
Ранее мы считали, что функции разума определяются отделами мозга.
Но моя работа показывает, что в каждой части мозга
разные нейроны выполняют разные действия.
И эти функции частично определяются путями, которые выбирают нейроны.
Вот метафора, которая отражает перемены,
которые это открытие принесёт в наше понимание мозга.
Представим, что мозг это мир,
а нейроны — люди.
Нам нужно понять, как информация передаётся по всей планете.
Разумеется, полезно знать,
где находится данный человек при записи того, что они говорят.
Но я заявляю, что не менее важно знать,
с кем этот человек говорит,
кто слушает
и как слушатели отвечают на полученную информацию.
Сейчас лечение психических расстройств
основывается на стратегии проб и ошибок.
И этот метод не действует.
Внедрение нового медикаментозного лечения психических расстройств
упёрлось в глухую стену
без каких либо существенных прорывов с 1950–х годов.
Так что же нас ждёт в будущем?
В ближайшем будущем
я ожидаю революцию в лечении психических расстройств
с упором на конкретные нервные цепи в мозге.
При постановке диагноза поведенческие симптомы будут учитывать
наравне с показателями активности мозга.
В более отдалённом будущем
мы сможем вносить значительные изменения не только в мозг,
но и в поведение.
Благодаря нашим знаниям синаптической пластичности эти изменения
будут перманентными, мы сможем подтолкнуть мозг на путь самоисправления,
перепрограммировав нервные цепи.
Экспозиционная терапия на уровне цепей.
Переключение мозга в режим самовосстановления
потенциально может иметь длительный эффект
без побочных реакций.
Я могу представить будущее, где перепрограммирование нейронной схемы
представляет собой потенциальное исцеление, а не просто лечение.
Ладно, а как дела обстоят сейчас?
Если с этого момента
каждый из вас после выступления
искренне поверит, что разум целиком исходит из клеток вашего мозга,
тогда мы могли бы немедленно избавиться от негативного восприятия и стигмы,
которая не дают многим людям
получить необходимую поддержку психического здоровья.
Как специалисты в сфере душевного здоровья
мы всегда думаем о новом лечении.
Но прежде чем применить новые методы лечения,
нужно, чтобы люди не боялись за ними обратиться.
Представьте, насколько мы могли бы снизить уровень самоубийств
и перестрелок в школах,
если бы все нуждающиеся в психологической поддержке её на самом деле получили.
Когда мы действительно поймём, как именно разум возникает из мозга,
мы улучшим жизнь каждого,
кто страдает от психических расстройств —
а это половина населения, —
как и всех остальных, кто наряду с ними населяет этот мир.
Спасибо.
(Аплодисменты)
Jag börjar med att säga något som ni tror stämmer.
Din hjärna skapar alla komponenter av ditt psyke.
Men varför behandlar vi psykiska och fysiska sjukdomar olika
om vi verkligen tror att psyket kommer helt och hållet från hjärnan?
Som hjärnforskare har jag ofta hört
att jag inte har rätt att studera hur inre tillstånd
såsom oro, eftertraktelse, eller ensamhet
representeras genom hjärnan.
Så jag bestämde mig för att göra just detta.
Mitt forskningsprogram är designat att förstå psyket
genom att undersöka hjärnans kretsar.
Mer specifikt, hur våra hjärnor ger upphov till känslor.
Det är riktigt svårt att studera känslor
eftersom man inte kan mäta dem.
Att studera beteenden är fortfarande det enda och bästa sättet
att förstå andras känslor.
För både människor och djur,
är självskattning är ett beteendeutslag.
Motiverat beteende faller i två olika kategorier:
Att söka njutning och att undvika smärta.
Förmågan att söka saker som är njutbara för dig
och undvika saker som är dåliga för dig är grunden för överlevnad.
Och i vårt moderna samhälle kan oförmåga att se skillnad
mellan dessa två saker klassificeras som psykisk sjukdom.
Om jag hade bilproblem och tog bilen till en mekaniker,
skulle de först av allt titta under motorhuven.
Men när det kommer till forskning kring psykisk hälsa
kan man inte bara öppna huven med ett knapptryck.
Därför utför vi experiment på djur.
Mer specifikt i mitt labb: möss.
För att förstå hjärnan behöver vi studera hjärnor.
Och för första gången är det nu möjligt att göra.
Vi kan öppna huven och titta in,
göra ett experiment och se vad som kommer ut.
Teknik ger oss en chans att titta inuti den svarta boxen som utgör vår psyke.
Utveckligen av optogenetiska verktyg
har möjliggjort en hittills omöjlig kontroll
över specifika nervceller i hjärnan
och hur de talar med varandra genom att skicka elektriska signaler.
Vi kan modifiera nervceller genetiskt till att bli ljuskänsliga
och sedan använda ljus för att kontrollera nervcellssignaler.
Detta kan ändra ett djurs beteende,
vilket ger oss insikt i vad neurologiska kretsar kan åstadkomma.
Vill du veta hur forskarna gör detta?
Forskare har utvecklat optogenetiska verktyg
genom att ta till sig lärdom från andra vetenskapsfält.
Alger är encelliga organismer som utvecklats till att simma mot ljus.
När blått ljus riktas mot en algcells ögonområde,
öppnas en kanal som skickar en elektrisk signal
som i sin tur får flageller att vifta, vilket för algen mot ljuset.
Om vi klonar denna ljuskänsliga del av algen
och lägger in den i nervceller genom genetisk modifiering,
kan vi också skapa ljuskänsliga nervceller.
Dock, när det kommer till nervceller,
när vi riktar blått ljus genom en optisk fiber djupt inne i hjärnan
så ändrar vi hur de sänder elektriska signaler till andra nervceller i hjärnan
och därmed ändras djurets beteende.
Med hjälp av mina kollegor,
var jag en av de första att använda optogenetiska verktyg
för att selektivt sikta på nervceller som befinner sig i punkt A,
och som sänder meddelandem genom länken mot punkt B
utan att påverka andra närliggande nervceller.
Det här sättet gav oss möjlighet att testa funktioner
i varenda nervcellslänk i vår hjärna.
En region i hjärnan, amygdala, har länge ansetts vara viktig för känslor,
och mitt labb upptäckte
att amygdalan bara är en korsning på vägen,
där aktivering av en nervlänk kan ge positiva känslor och närmande
medan aktivering av andra länkar kan ge negativa känslor och undvikande.
Jag ska visa er ett par exempel -
ett smakprov av rådata -
hur vi kan använda optogenetik för att sikta på exakta nervceller i hjärnan
och få väldigt specifika beteendeförändringar.
Patienter med ångestproblem har en abnormal kommunikation
mellan två delar av amygdalan,
men hos människor är det svårt att veta om denna abnormalitet
är orsak till eller effekt av sjukdomen.
Vi kan använda optogenetik för att sikta på samma nervlänkar i möss,
och se vad som händer.
Det här är ett test som kallas "Elevated Plus Maze".
Det är ett populärt ångesttest. Det mäter tiden
som musen spenderar i säkerhet i de stängda delarna
jämfört med utforskning av de öppna delarna.
Möss har utvecklats till att föredra stängda utrymmen,
som tryggheten i deras bon,
men för att hitta mat, vatten, och för att föröka sig
behöver de gå ut i det öppna
där de är mer sårbara för angrepp.
Så jag sitter här i bakgrunden
och ska just trycka på knappen.
Nu, när jag trycker på knappen och ljuset sätts på,
kan ni se att musen börjar utforska den öppna delen av labyrinten.
I kontrast till läkemedelsbehandling av ångest
finns det inga lugnande medel, inget som hindrar rörelse,
bara koordinerad, naturlig utforskning.
Effekten är inte bara omedelbar,
det finns inte heller några mätbara sidoeffekter.
Nu när jag trycker på knappen igen,
kan ni se att musen går tillbaka till normal hjärnfunktion
och tillbaka till sitt hörn.
När jag var i labbet och samlade in den här datan,
var jag alldeles själv och otroligt glad.
Så glad att jag utbrast i ett tystlåtet segerrop
(Tystlåtet) Aah!
(Skratt)
Varför var jag så upphetsad?
Jo, på ett teoretiskt plan visste jag att hjärnan kontrollerade psyket,
men när jag trycker på knappen
och ser musens ändrade beteende
så snabbt och så lätt skiftbart,
var det första gången som jag verkligen trodde att det funkade.
Efter detta första genombrott har det gjorts många andra upptäckter.
Specifika nervcellskretsar som kan få fram dramatiska skillnader
i djurbeteenden har hittats.
Här är ett till exempel: hetsätningsstörning
Vi äter av två olika anledningar.
För att söka njutning, Som att gilla välsmakande mat,
eller för att undvika smärta, som att undvika hungerkänslor.
Hur kan vi hitta en behandling för hetsätningsstörning
utan att störa hungerkänslan som vi behöver för att överleva?
Första steget är att förstå
hur hjärnan ger upphov till matrelaterat beteende.
Denna mätta mus utforskar ett utrymme
som är helt tomt på mat.
Här använder vi optogenetiska verktyg
för att sikta på nervceller inne i hypotalamus,
och sända signaler genom länkarna med sikte på mitthjärnan.
När jag sätter på ljuset, just här,
ser ni att musen genast börjar slicka på golvet.
(Skratt)
Detta till synes frenetiska beteende
håller på att eskalera till något som jag verkligen finner otroligt.
Det är faktiskt ganska galet.
Redo?
Här är det.
Se, han för upp händerna, som om han just ska börja äta något.
Men det finns ingenting där, hans händer är tomma.
Denna krets är alltså det enda som krävs för att få till matrelaterade beteenden
utan hungerkänslor,
och även utan synbar mat.
Jag vet inte till fullo vad denna mus känner,
men jag spekulerar i att dessa nervkretsar ger upphov till ett sug
baserat på beteenden som vi får fram när vi siktar på denna nervcellslänk.
Släck ljuset -
och djuret är tillbaka till det normala.
När vi tystar denna nervcellslänk
kan vi förtränga och minska hetsätningsstörningar
utan att påverka hungerkänslan.
Vad konstaterar ni efter dessa två videor som jag just visade?
Att göra specifika ändringar i nervcellslänkar i hjärnan
kan leda till specifika ändrade beteenden.
Att varenda medveten erfarenhet som vi har
kontrolleras av celler i vår hjärna.
Jag är dotter till en psykolog och en biolog
som bokstavligt talat träffades på båten på väg mot USA,
i strävan efter en utbildning.
Så självfallet,
eftersom det inte fanns någon press på mig att bli forskare ...
(Skratt)
Som universitetsstudent
var jag tvungen att fokusera antingen på psykologi, läran om psyket
eller hjärnforskning, läran om nervceller.
Och jag valde hjärnforskning
för att jag ville förstå hur psyket uppkommer
ur biologiska vävnader.
Men nu har jag gått varvet runt och gjort båda.
Och mitt forskningsprogram
försöker att minska gapet mellan psyket och hjärnan.
Forskning från mitt labb
visar att vi kan börja anknyta vissa nervcellslänkar
till känslotillstånd.
Och vi har upptäckt många nervcellslänkar som styr ångestrelaterade beteenden,
hetsätningsbeteende,
sociala interaktioner, undvikande beteenden
och många andra typer av motiverat beteende
som kan reflektera interna känslotillstånd.
Vi har trott att hjärnans funktioner definierades av bestämda delar i hjärnan.
Men min forskning visar att inom en specifik hjärndel
finns det många olika nervceller som gör olika saker.
Dessa funktioner är delvis definierade genom de länkar som har uppstått.
Här är en metafor som hjälper till att illustrera
hur dessa upptäckter ändrar vår syn på hjärnan.
Låt oss säga att hjärnan kan likställas med hela världen
och att människorna föreställer olika nervceller.
Vi vill förstå hur information sprids över hela planeten.
Visst, det är bra att veta
var en enskild person befinner sig när den säger något,
men jag skulle säga att det är lika viktigt
att veta vem denna person talar med,
vem som lyssnar på konversationen,
och hur personerna som lyssnar agerar på informationen som de får.
Behandling av psykisk ohälsa idag,
är i grund och botten en prova-och-se-strategi,
och det funkar inte riktigt.
Utvecklingen av nya läkemedel för psykiska sjukdomar har tvärstannat,
med nästintill inga riktiga framsteg sedan 1950-talet.
Så vad har framtiden att ge?
Inom en snar framtid,
förväntar jag mig en revolution inom behandling av psykisk ohälsa,
där vi fokuserar på specifika nervcellslänkar inom hjärnan.
Diagnos kommer fastställas med hjälp av både beteendesymptom
samt mätning av hjärnaktivitet.
Lite längre fram i tiden,
genom att kombinera vår förmåga att göra akuta förändringar inuti hjärnan
och akuta förändringar i beteendet
med vår kunskap inom synaptisk plascticitet,
för att åstadkomma mera permanenta förändringar,
kan vi försätta hjärnan i ett självläkande tillstånd
genom omprogrammering av nervcellslänkar.
Exponeringsterapi på nervcellsnivå.
Att växla om hjärnan till ett tillstånd av självläkning,
kan ge potentiellt långlivade effekter utan biverkningar.
Jag kan se en framtid där omprogrammering av nervcellskretsar
resulterar i ett potentiellt botemedel, och inte bara behandlingar.
Och i dagsläget?
Om var och en av er lämnar den här presentationen
och verkligen tror att psyket kommer helt och hållet från celler i våra hjärnor
kan vi direkt få slut på de negativa uppfattningar och stigma
som förhindrar så många personer
från att söka den mentala hjälp som de behöver.
Vi som arbetar inom området
tänker jämt på vad nästa behandling kan vara,
men innan vi kan applicera nya behandlingar,
måste vi se till att folk är bekväma med att ta del av dem.
Föreställ er hur drastiskt vi kan minska självmordsfallen
och skolskjutningarna
om var och en som behöver mental hjälp skulle få det.
När vi verkligen förstår hur psyket härstammar från hjärnan,
kan vi förbättra livet för alla dem
som drabbas av psykisk sjukdom under sin livstid,
alltså hälften av befolkningen
och även livet för alla som de delar denna värld med.
Tack.
(Applåder)
Doğru olduğunu bildiğinizi sandığınız bir şeyle başlamak istiyorum.
Zihninizin her yönünü beyniniz yaratır.
Eğer aklın beyinden geldiğini bildiğimizi düşünüyorsak
neden zihinsel ve fiziksel hastalıklara bu kadar farklı davranıyoruz?
Bir nörobilimci olarak, bana sık sık
kaygı, arzu ve yalnızlık gibi içsel durumların beyinde nasıl temsil edildiğini
araştırmaya iznim olmadığı söylendi
ve ben de işe koyulup tam da bunu yapmaya karar verdim.
Araştırma programım,
beyin devrelerini inceleyerek zihni anlamaya yönelik tasarlandı.
Özellikle de beynimizin duyguları nasıl oluşturduğunu anlamaya.
Duyguları araştırmak çok zordur
çünkü onları ölçemezsiniz.
Davranış, hâlâ başkasının duygusal deneyimine açılan
tek ve en iyi penceredir.
Hayvanlar için de insanlar için de,
evet, özbildirim davranışsal bir üründür.
Motive edilmiş davranışlar iki genel kategoriye ayrılır:
haz aramak ve acıdan kaçınmak.
Kendimiz için iyi olana yaklaşma ve kötü olandan kaçınma becerisi
hayatta kalmanın temelidir
ve günümüz modern toplumunda
bu ikisi arasında ayrım yapamamak akıl hastalığı olarak adlandırılabilir.
Eğer arabamda arıza varsa
ve onu tamirciye götürürsem
yapacağı ilk şey kaputun altına bakmak olur
ama akıl sağlığı araştırmalarında,
hemen bir düğmeye basıp kaputu açamıyorsunuz.
Bu yüzden hayvanlar üzerinde deney yapıyoruz.
Benim laboratuvarımda, spesifik olarak farelerle.
Beyni anlamak için, elbette, beyinleri araştırmalıyız
ve ilk defa bunu gerçekten yapabiliyoruz.
Kaputu açabiliyoruz.
İçine bakabiliyoruz ve bir deney yapıp neyin çıkacağını görebiliyoruz.
Teknoloji, birer kara kutu olan zihinlerimize yeni pencereler açtı.
Optogenetik cihazların geliştirilmesi sayesinde, spesifik nöronlar
ve onların elektriksel sinyallerle kurdukları iletişim üzerinde
eşi benzeri görülmemiş şekilde kontrol sahibi olduk.
Nöronların genetiğini ışığa hassas olacak şekilde düzenliyoruz
ve ışık kullanarak nöronların ateşlemelerini kontrol ediyoruz.
Bu bazen hayvanın davranışını değiştiriyor
ve o nöral devrenin neler yapabileceğini kavramamızı sağlıyor.
Bilim insanlarının bunu nasıl anladığını bilmek ister misiniz?
Bilim insanları, diğer temel bilimlerden yararlanarak
optogenetik cihazlar geliştirdi.
Algler, ışığa doğru yüzmek için evrimleşmiş, tek hücreli organizmalardır.
Mavi ışık bir alg hücresinin basit gözüne yansıdığında bir kanal açılır,
küçük kamçıların çırpmasını sağlayacak elektriksel sinyaller gönderilir
ve bu, algi gün ışığına doğru iter.
Eğer algin bu ışığa duyarlı kısmını klonlarsak
ve onu genetik modifikasyonla nöronlara aktarırsak
nöronları da ışığa duyarlı hâle getirebiliriz.
Tek fark şu ki, nöronlarda
beynin iç kısmında yer alan bir optik fibere ışık yansıttığımızda
onların beyindeki diğer nöronlara
elektriksel sinyaller gönderme biçimlerini değiştiriyoruz
ve bu da hayvanın davranışını değiştiriyor.
Meslektaşlarımın da yardımıyla,
optogenetik cihazların kullanımına öncülük ettim.
Bu cihazlar A noktasındaki nöronları seçici olarak işaretliyor
-bu nöronlar B noktasına mesaj yollayan bağlantılar-
bu sırada çevrelerindeki başka yönlere giden nöronlar etkilenmiyor.
Bu yaklaşım, bize karmakarışık beynimizdeki her bağlantının işlevini
test etme olanağı sağladı.
Uzun zamandır, amigdala adındaki bir beyin bölgesinin
duygular için önemli olduğu düşünülüyordu.
Benim laboratuvarım ise
amigdalanın bir yol ayrımına benzediğini ortaya çıkardı:
Bir yolun aktivasyonu olumlu duygular ve yaklaşımları meydana getiriyor,
diğer yolun aktivasyonu ise olumsuz duygular ve kaçınmalara yol açıyor.
Size birkaç örnek göstereceğim
-tadımlık bir ham veri-
bunlar optogenetiği spesifik nöronları belirlemede nasıl kullandığımız
ve davranışta spesifik değişimler elde ettiğimiz hakkında olacak.
Kaygı bozukluğu olan kişilerde
amigdalanın iki parçası arasında anormal bir iletişim görülür
ama insanlarda, bu anormalliğin hastalığın sebebi mi
yoksa sonucu mu olduğunu bilmek zordur.
Optogenetik sayesinde,
bir farede aynı nöral yol işaretleyip ne olacağına bakabiliriz.
Bu yükseltilmiş artı labirent.
Yaygın kullanılan bir kaygı testidir.
Farenin, açık kolları keşfederken geçirdiği zamana kıyasla
kapalı kolların güvenliğinde kaldığı zamanı ölçer.
Fareler evrimsel olarak kapalı alanları tercih eder,
yuvalarında korunmaları gibi,
ancak yemek, su ve eş bulmak için
avlanma tehlikesiyle karşı karşıya oldukları açık alana çıkmak zorundadırlar.
Burada arkada oturuyorum
ve anahtarı çevirmek üzereyim.
Şimdi, ben anahtarı çevirip ışığı açtığımda
farenin labirentin açık kollarını keşfetmeye başladığını görüyorsunuz.
Kaygı bozukluğunda uygulanan ilaç tedavisinin aksine
burada sakinleştirme veya lokomotor bozukluğu yok.
Sadece koordine, doğal görünen bir keşif hareketi.
Yani, çok hızlı bir şekilde etki göstermesinin yanında
gözle görülebilir bir yan etki de yok.
Şimdi de ışığı kapattığımda
farenin normal beyin fonksiyonuna döndüğünü
ve köşesine çekildiğini göreceksiniz.
Laboratuvarda, bu verileri aldığım sırada
tamamen yalnız ve çok heyecanlıydım.
Öyle heyecanlandım ki sessiz bir çığlık attım.
(Sessizce) Aah!
(Kahkaha)
Neden bu kadar heyecanlandım?
Teorik olarak, beynin zihni kontrol ettiğini zaten biliyordum
ama anahtarı kendi elimle çevirip farenin o kadar hızlı ve kesin bir şekilde
davranış durumunu değiştirdiğini gördüğümde
ilk kez gerçekten inandım.
Bu ilk dönüm noktasından sonra başka keşifler de oldu,
hayvan davranışında büyük değişimlere yol açan
pek çok spesifik nöral devre keşfedildi.
Başka bir örnek vereyim: Kompulsif aşırı yeme.
Yemek yememizin iki sebebi vardır:
Lezzetli şeyler yerken olduğu gibi, haz aramak
veya aç olmanın acısından kaçınmak.
Kompulsif aşırı yeme için
hayatta kalmamız için gerekli olan acıkınca yeme dürtüsünü
bozmayan bir tedaviyi nasıl bulabiliriz?
İlk adım, beslenme davranışının beyindeki karşılığıdır.
Karnı tok olan bu fare, içinde hiçbir besin bulundurmayan bir alanı keşfediyor.
Bu noktada optogenetik kullanarak
hipotalamustan orta beyne mesaj gönderen nöronları işaretliyoruz.
Burada, ışığı yaktığımda
gördüğünüz gibi fare aniden yeri yalamaya başlıyor.
(Kahkaha)
Şiddetli görünen bu davranış
birazdan benim inanılmaz bulduğum bir şeye dönüşecek.
Aslında bu biraz acayip.
Hazır mısınız?
İşte burada.
Ellerini, sanki bir parça yemek yiyormuş gibi kaldırıyor
ama orada hiçbir şey yok, ellerinde hiçbir şey tutmuyor.
Yani bu devrenin aktivasyonu, beslenme davranışını ortaya çıkarmaya yetiyor;
açlığın, hatta yemeğin bulunmadığı durumlarda bile.
Bu farenin ne hissettiğini kesin olarak bilemem
ancak bu nöral yolu hedef aldığımızda ortaya çıkan davranışlara dayanarak
bu nöronların yemek arzusu oluşturduğunu tahmin ediyorum.
Işığı tekrar kapatın --
hayvan eski haline dönecek.
Bu nöral yolu susturduğumuzda,
açlık motivasyonlu beslenme davranışını değiştirmeden
kompulsif aşırı yemeyi bastırıp azaltabiliriz.
Size gösterdiğim bu iki videodan hangi sonuçları çıkardınız?
Beyindeki nöral devrelerde çok spesifik bir değişim yapmak
davranışta spesifik değişimler ortaya çıkarabilir.
Yaşadığımız her bilinçli deneyim
beynimizdeki hücreler tarafından yönetilir.
Ben, eğitimlerini devam ettirmek üzere Amerika'ya gelirken
gerçekten de bir gemide tanışmış bir fizikçi ve bir biyologun kızıyım.
Yani doğal olarak,
bir bilim insanı olmam için "hiçbir baskı" olmadığından--
(Kahkaha)
üniversite öğrencisiyken psikolojiyi, yani zihin bilimini mi
yoksa nörobilimi, yani beyin bilimini mi
seçeceğime karar vermek zorundaydım.
Ben de nörobilimi seçtim
çünkü biyolojik bir dokudan zihnin nasıl doğduğunu anlamak istiyordum.
Yine de, dönüp dolaşıp ikisini de yapma noktasına geldim.
Şimdi de, araştırma programım
zihin ve beyin arasındaki boşlukta köprü görevi görüyor.
Laboratuvarımdaki araştırmalar, spesifik nöral devreleri
duygu durumlarıyla ilişkilendirmeye başlayabileceğimizi öngörüyor.
Böyle birçok devre bulduk;
bunlar kaygıya bağlı davranışları,
kompülsif aşırı yemeyi,
sosyal etkileşimi, kaçınmayı
ve daha pek çok içsel duygu durumunu yansıtarak motive davranışı etkileyebilen
spesifik nöral devreler.
Eskiden zihnin işlevlerinin
beynin belli bölgeleriyle bağlantılı olduğunu düşünürdük
ama benim çalışmalarım gösteriyor ki, beynin belli bir bölgesinde de
farklı işler yapan birçok farklı nöron var.
Bu işlevler de kısmen, geçtikleri nöral yollarla ilgili.
İşte, bu keşiflerin beyin hakkındaki düşüncelerimizi nasıl değiştirdiğini
gözümüzde canlandırmamız için bir metafor:
Beynin dünyaya, nöronların da insanlara karşılık geldiğini düşünelim.
Biz de bilginin gezegen çapında nasıl iletildiğini anlamak istiyoruz.
Elbette, söylediklerini kaydederken belli bir insanın konumunu bilmek işe yarar
ama ben, bu insanın kiminle konuştuğunu,
onu kimin dinlediğini
ve dinleyenlerin aldıkları bilgiye nasıl cevap verdiğini bilmenin de
eşit derecede önemli olduğu kanaatindeyim.
Şu an akıl sağlığı tedavisi, bir deneme yanılma stratejisine dayanıyor
ve bu işe yaramıyor.
Akıl sağlığı bozuklukları için yeni ilaç tedavilerinin geliştirilme süreci
duvara toslamış durumda,
1950'lerden sonra kayda değer ilerleme çok az.
Peki, gelecekte bizi ne bekliyor?
Yakın gelecekte,
akıl sağlığı tedavisinde, spesifik nöral devrelere odaklanmayı hedefleyen
bir devrim görmeyi bekliyorum.
Tanılar koyulurken, hem davranışsal semptomlar
hem de ölçülebilir beyin aktivitesi baz alınacak.
Uzak gelecekte ise
beyinde akut değişiklikler yaparak davranışta akut değişim sağlama becerimizi
kalıcı değişim sağlamak üzere sinaptik plastisite bilgimizle birleştirerek,
beyni, nöral devrelerini baştan programlayarak
kendi kendini düzeltebileceği bir konuma getirebiliriz.
Yani, devre seviyesinde maruz bırakma terapisi.
Beyni, kendini iyileştirebileceği bir duruma getirdiğimizde
potansiyel olarak bunun uzun süreli etkileri olacak
ve yan etki görülmeyecek.
Nöral devre programlamasının yalnızca bir semptom giderici değil,
gerçek bir iyileştirme anlamına geleceği bir gelecek tasavvur edebiliyorum.
Tamam, peki ya şu an?
Tam şu andan başlayarak
hepiniz bu konuşmadan ayrıldığınızda
zihninizin tamamen beyninizdeki hücrelerden geldiğine inanmış olursanız
insanların ihtiyaçları olan akıl sağlığı desteğine ulaşmasını engelleyen
olumsuz algı ve damgalardan hızlıca kurtulmuş oluruz.
Akıl sağlığı uzmanları olarak
hep yeni çıkacak tedavinin ne olacağını düşünürüz
ancak bu yeni yöntemleri uygulamadan önce
insanların tedaviye başlama konusunda rahat hissetmelerine ihtiyaç duyarız.
Akıl sağlığı yardımına ihtiyacı olan herkes bu yardımı alabilse
intihar oranlarının ve silahlı okul saldırısı sayılarının
ne kadar düşebileceğini hayal edin.
Zihnin beyinden nasıl geldiğini tam olarak anladığımızda
hayatının bir döneminde bir zihinsel bozukluğa sahip olacak olan herkesin,
yani toplumun yarısının,
hayat şartlarını iyileştireceğiz.
Elbette, dünyayı paylaştıkları tüm insanların yaşamını da.
Teşekkürler.
(Alkış)
首先，我要说出一个 你认为是正确的看法。
“你思想的方方面面 都源自你的大脑。”
如果我们认为思想来自大脑，
那为什么我们对待心理和身体疾病 的态度如此不同？
身为神经科学家，别人常告诉我，
我不能去研究内心状态，
如焦虑、渴望、孤独，
是如何由大脑呈现的，
所以我决定，我偏偏要这么做。
我的研究项目旨在
通过研究脑回路来理解思维。
具体来说，我在探究我们的 大脑是如何产生情感的。
要研究情感和情绪是非常难的，
因为它们无法衡量。
行为仍然是最好且唯一
能用于窥测他人情感体验的窗口。
没错，自我评估是一种行为输出，
对动物和人都适用。
动机行为可大致归为两类：
寻求愉悦和逃避痛苦。
生存最根本的能力
就是去接近那些对你有益的事物，
并回避那些对你有害的事物。
而在我们现代社会中，
无法鉴别其中的差异， 就会被贴上心理疾病的标签。
如果我的车出了问题，
我会把车送去技工那里，
他们会做的第一件事 就是检查引擎盖下。
但在心理健康研究中，
你不能只靠按下按钮 就把引擎盖弹开，
这就是为什么我们 要用动物进行实验。
准确来说，我的实验室 用小鼠做实验。
若要理解大脑， 我们就需要研究大脑。
这是史上头一回，我们能做到，
我们能打开引擎盖，
我们能够查看内部，
进行实验，看到结果。
我们的思维是个黑匣子， 而科技为其打开了新窗口。
光遗传学工具的发展
让我们能前所未有地 控制大脑中特定的神经元，
以及它们如何发出电信号 进行彼此交流。
我们可以用基因工程 制造对光敏感的神经元，
然后用光来控制神经元的激发，
从而改变动物的行为，
让我们能深入了解 那个神经回路的作用。
想知道科学家是如何 想出这种方法的吗？
科学家借用其他基础科学领域的知识，
开发出了光遗传工具。
水藻是单细胞生物， 已经进化成向光而游的特性，
当蓝光照在水藻细胞的眼点上，
有一个（离子）通道会打开， 产生电信号，
让小鞭毛拍动，
将水藻推向阳光方向。
如果我们复制水藻对光敏感的部分，
通过基因编辑将其加入神经元，
我们也能让神经元变得光敏感。
不过，对神经元而言，
当我们通过光导纤维， 把光照到大脑深处时，
我们会改变神经元如何将电信号 发送给大脑中其余神经元，
从而改变动物的行为。
在我同事的帮助下，
我率先使用光遗传工具，
选择性地锁定 A 点的神经元，
通过连结发送信息到 B 点，
让周围联结其他地方 的神经元不受影响。
这个方法能让我们测试大脑
这一团乱麻中每根连接线的功能。
大脑有个区域叫做杏仁核，
大家一直认为它对情绪至关重要，
而我的实验室发现，
杏仁核就像是道路上的分叉，
启动一条路径就会 驱动积极的情绪和接近行为，
而启动另一条路径则会 导致消极的情绪和回避行为。
我给大家展示几个例子——
体验一下原数据——
我们如何用光遗传学 来锁定大脑中特定神经元，
并导致极其特定的行为变化。
焦虑症患者的杏仁核 两个部分之间的
交流存在异常，
但在人类身上很难知道 这种异常是焦虑症的原因
还是后果。
我们能使用光遗传学 在小鼠身上锁定同样的通路，
看看会发生什么。
这是高架十字迷宫，
是一种广泛使用的 焦虑行为测试。
它测量小鼠有多少时间
待在闭合通道的安全中，
与之相比又花多少时间 在开放通道中探索。
小鼠已经演化成偏爱密闭空间，
比如安全的鼠洞，
但为了觅食、找水、寻配偶，
它们需要出去到开放的野外，
在那里它们更容易受到天敌威胁。
我坐在背景的这里，
我准备要去打开开关。
现在，我打开了开关， 把光照打开。
大家可以看到小鼠开始 更频繁地探索迷宫中的开放通道，
与用药物治疗焦虑不同，
它没有变得镇静， 也没有出现运动障碍，
只是在进行协调、 看起来自然的探索。
这个几乎是立即见效，
且没有任何可检测到的副作用。
现在，我关上开关，
你们可以看见小鼠的 脑功能恢复正常，
且躲回了角落。
当我在实验室记录这些数据时，
我非常兴奋，却只有我一个人。
我太激动， 所以我安静地尖叫了一声。
（安静地）啊啊！
（笑声）
我为什么这么激动？
理论上，我知道 是大脑在控制思想，
但由我亲手打开开关，
看见了老鼠改变行为状态，
如此迅速地，如此可逆的，
这是我第一次真正相信这个理论。
自从那第一次突破，
我们又有了很多新发现，
我们发现特定的神经回路能够引发
动物行为的戏剧性改变。
再举另一个例子： 强迫性暴饮暴食。
有两个理由让我们吃东西，
寻求愉悦，比如美味的食物；
或者避免痛苦，比如饥饿。
我们要如何找出 强迫性暴饮暴食的治疗方法，
同时不扰乱我们生存所需的
由饥饿驱使的进食呢？
第一步是要了解
大脑如何引起进食行为。
这只完全吃饱的小鼠只是在探索
一个完全没有任何食物的空间。
这里我们用光遗传学 来锁定下丘脑中的神经元，
它们通过神经连结， 发送信息到中脑。
当我打开光照，就在此时，
各位可以看见， 小鼠马上开始舔地板。
（笑声）
这种看似很疯狂的行为
即将升级成我觉得 非常不可思议的情况。
其实有点像幻觉。
准备好了吗？
就是这里。
看，它把手举起来， 就好像它在吃一块食物，
但它手里什么也没有。
这个神经回路足以 驱使它做出进食行为，
即使它根本不饿，
甚至也没有食物。
我不确定这只小鼠是什么感觉，
但根据我们锁定这条神经通路 所引发的行为，
我推测这些神经元 能够驱使渴望。
再把光照关掉——
动物归于正常。
当我们关闭这条通路时，
我们就能抑制及减轻 强迫性暴饮暴食，
却不会改变饥饿进食的本能。
从刚才我展示的两条短片中，
我们学到了什么？
那就是当我们对大脑 神经回路做出特定的改变，
就能让行为发生特定的变化。
我们所有有意识的体验
都受大脑细胞的控制。
我的父母是物理学家和生物学家，
他们在来美国求学的
船上相遇。
所以，很自然，
既然没有“压力” 必须成为一名科学家……
（笑声）
当我还是大学生时，
我需要决定是专攻 心理学，研究思想，
还是神经科学，研究大脑。
而我选择了神经科学，
因为我想要了解思想是怎样
从生物组织中诞生的。
但其实，我很圆满地做到了两者兼顾，
现在，我的研究项目
连接了思想和大脑间的空隙。
根据我实验室所做的研究，
我们可以开始把特定的神经回路
和情绪状态相关联。
我们已经发现了若干回路
可以控制焦虑相关的行为，
强迫性暴饮暴食，
社交，逃避，
以及其他种类的激励行为，
它们或许都能反映内在的情绪状态。
我们曾认为思维的功能 是由大脑区域来定义的，
但我的研究指出， 在一个大脑区域内，
会有许多不同的神经元 在做不同的工作，
这些功能有一部分是由 神经的路径来定义的。
让我打个比方来说明
这些发现如何改变 我们看待大脑的方式。
让我们把大脑比作世界，
把神经元比作人。
而我们想要了解信息是 如何在地球上传播的，
当然，如果在记录 一个人说的话时，
还能定位他的位置， 会很有帮助，
但我认为同样重要的是，
要知道这个人在对谁说话，
谁在倾听，
以及听到的人对他们 收到的信息作何反应。
心理健康治疗的现状
基本上是在用试错策略，
而且没有效果。
针对心理健康疾病 的新型药物治疗方案
开发已经四处碰壁，
从上世纪 50 年代以后， 几乎没有任何实质进展。
那么，未来会如何？
在不久的将来，
我期待看到一场 心理健康治疗的变革，
我们会专注于大脑中特定的神经回路。
诊断依据将同时基于行为症状，
以及可测量的脑部活动。
在更远的将来，
我们不仅能够对大脑进行急性改变，
从而让行为发生急性改变，
也可以藉由突触可塑性的知识， 实现更永久的改变；
将两者结合，我们就可以把大脑推向
通过神经回路重新编程， 实现大脑自我修复的状态。
在回路层面进行的暴露疗法。
一旦我们把大脑切换到自愈的状态，
就可能发挥持续的作用，
没有任何副作用。
我能设想在未来， 神经回路的重新编程
代表的不只是治疗方式， 更是可能的解药。
好的，但现在呢？
如果从此刻以后，
在座各位听完演讲后，
真的相信思想完完全全 源自你的大脑细胞，
那么我们可以立马甩掉 消极的观念和污名，
不再阻止许多人
获得他们所需的心理健康支持。
心理健康专业人士
总是在想，下一个新的疗法是什么，
但在我们应用新的疗法之前，
我们需要让人们能自在地寻求它们。
想象一下，只需让那些需要 心理治疗的人获得帮助，
我们能把自杀率
和校园枪击案降低多少。
当我们真正了解思想是 如何从大脑诞生的，
我们就能为将来人生中
会出现心理疾病的每个人 改善他们的生活——
他们占半数的人口——
也能改善其他与之共享 这个世界的人们的生活。
谢谢。
（掌声）
一開始，我要先說一個 大家都認為是正確的想法。
大腦負責創造出心智的各個面向。
如果我們認為心智來自大腦，
那為什麼我們治療心理 和身體疾病的方式差這麼多？
身為神經科學家，別人常告訴我， 我不能去研究內在狀態，
如焦慮、渴望、寂寞，
在大腦中的呈現方式，
所以我決定，我偏偏就要這麼做。
我的研究計畫
是透過研究大腦迴路來了解心智。
明確來說，是探究 大腦如何引發情緒。
要研究感覺和情緒真的很困難，
因為無法測量它們。
行為仍然是一窺他人情緒體驗的
最佳窗口，也是唯一的窗口。
對動物和人類都一樣，
是的，自我報告是一種行為上的輸出。
有動機的行為一般而言 可以分為兩類：
尋求歡愉以及避免痛苦。
去接近對你有益的事物、
避開對你無益的事物，
是一種很重要求生能力。
在我們的現代社會中，
無法分辨出這種差別， 就可能會被貼上心理疾病的標籤。
如果我的車出了問題，
去找修理技工來看我的車，
他們會做的第一件事 就是打開引擎蓋來看。
但，就心理健康研究而言，
就不能只是按下按鈕 把引擎蓋彈開。
這就是為什麼我們要做動物實驗。
明確來說，我的實驗室 做的是老鼠實驗。
若要了解大腦， 我們就得研究大腦。
這是史上頭一回我們真的能做到。
我們能把引擎蓋彈開。
我們可以看到內部，
進行實驗，看看會產生什麼結果。
我們的心靈是個黑盒子， 而科技已經為它開啟了新窗戶。
光遺傳學工具的發展
讓我們能做到前所未見的事： 控制大腦中特定的神經元，
以及它們如何放出 電訊號來與彼此交談。
我們可以用基因工程 製造對光敏感的神經元，
接著用光來控制神經元如何放電。
這樣做就能改變動物的行為，
讓我們能深入了解 神經迴路能做什麼。
想知道科學家如何 想出這種方法的嗎？
科學家借用其他 基礎科學領域的知識，
開發出了光遺傳學工具。
水藻是單細胞有機體， 已經演化成會朝光的方向游去。
當藍光照在水藻細胞的眼點上時，
有一個管道會打開，送出電訊號，
讓小鞭毛拍動，
將水藻推向光的方向。
如果我們複製水藻 對光敏感的這個部分，
用基因編輯把它加到神經元上，
我們就能讓神經元也變成對光敏感。
不過，就神經元來說，
當我們透過光導纖維 把光照到大腦深處時，
我們會改變神經元發送電訊號 給大腦中其他神經元的方式，
因而改變動物的行為。
在我的同事協助之下，
我把光遺傳學工具 做了開創性的應用，
選擇性地針對在 A 點的神經元，
透過連結發送訊息到 B 點，
讓周圍的神經元完全不受影響。
這個方法讓我們能在 大腦的一團亂當中
測試每一個連結的功能。
大腦有個區域叫杏仁核，
長久以來公認對情緒很重要，
我的實驗室發現，
杏仁核就像是道路上的分叉，
啟動一條路徑就會驅動 正面的情緒和接近，
啟動另一條路徑則會驅動 負面的情緒和迴避。
讓我用幾個例子跟各位說明——
體驗一下原始資料——
我們如何用光遺傳學 來鎖定大腦中的特定神經元，
並造成非常特定的行為改變。
焦慮病人在杏仁核的兩個部分之間
會有異常的溝通，
但在人類身上，很難確定
這種異常是焦慮的因或果。
我們能使用光遺傳學 在老鼠身上鎖定同樣的路徑，
看看會發生什麼事。
這是焦慮測試中 常用的高架十字迷宮。
用來測量老鼠在密閉管道的 安全設施中待了多久，
並與花在開放管道的時間做比較。
老鼠已經演化成偏愛密閉空間，
比如老鼠洞的安全空間，
但為了找食物、水、配偶，
牠們必須要出去到開放空間中，
在那裡，牠們容易 受到獵食動物的威脅。
我坐在背景這裡，
準備要去打開開關。
當我打開開關，把光打開，
各位可以看見老鼠變得 更會去探索迷宮的開放管道。
和焦慮藥物治療不同，
這種方式沒有鎮靜作用， 沒有造成行動上的困難，
只有協調且看起來自然的探索。
這個效應幾乎是立即性的，
且沒有發現任何副作用。
當我把開關關掉，
老鼠的大腦功能就恢復正常，
老鼠會躲回角落。
我在實驗室記錄這些資料時，
只有我一個人，我好興奮。
我好興奮，所以我 像這樣安靜地尖叫。
（安靜地）啊！
（笑聲）
為什麼如此興奮？
我的意思是，我知道理論上 心智是由大腦所控制，
但我親手打開開關
看見老鼠快速改變行為狀態，
而且是可逆的，
這是我第一次真正相信這個理論。
從那第一次突破之後，
還有一些其他發現。
我們發現特定的神經迴路能夠
引發動物行為的重大改變。
再舉一個例子：強迫性過度飲食。
有兩個理由會讓我們想吃。
尋求歡愉，比如美食，
或者避免痛苦，比如挨餓。
我們要如何找出治療 強迫性過度飲食的方法，
同時不要擾亂了我們生存 所需要的飢餓進食機制？
第一步是要了解
大腦如何引起進食行為。
這隻完全吃飽的老鼠 只是在探索空間，
這裡完全沒有任何食物。
在這裡，我們用光遺傳學 來鎖定丘腦下部的神經元，
透過連結發送訊息到中腦。
當我把光線打開，就是這時候，
各位可以看見， 老鼠馬上開始舔地板。
（笑聲）
這種似乎很瘋狂的行為
即將逐漸變成我覺得 非常不可思議的狀況。
其實有點像吸了毒。
準備好了嗎？
就是此時。
看，牠把手舉起來， 好像牠正在吃食物，
但牠手上什麼也沒有。
用這個迴路就足以 驅使牠做出進食行為，
即使牠根本不餓，
甚至沒有食物也沒關係。
我無法知道這隻老鼠有什麼感覺，
但我推測，這些神經元會根據
我們鎖定這條路徑 所造成的行為來驅動渴望。
再把光關掉——
動物又恢復正常。
當我們壓制這條路徑，
我們就能阻止及減輕 強迫性過度飲食症，
且不需要改變 由飢餓驅使的進食。
從剛才播放的兩支影片中， 我們學到什麼？
對大腦中的神經迴路做特定的改變，
就能造成行為的特定改變。
我們所有有意識的體驗，
都是由大腦中的細胞所掌管。
我的父母是物理學家和生物學家，
他們搭船來美國求學，
在船上相遇。
所以，很自然，
既然「沒有壓力」 必須要成為科學家……
（笑聲）
我大學時，
必須決定我要投入 心理學，研究心智，
還是要投入神經科學，研究大腦。
而我選擇了神經科學，
因為我想要了解心智是怎麼
從生物組織中產生出來的。
但其實我很圓滿地做到了兩者。
現在，我的研究計畫
銜接了心智和大腦之間的缺口。
根據我實驗室所做的研究，
我們可以開始把特定的神經迴路
連結到情緒狀態。
我們已經發現很多迴路的功能 是在控制焦慮相關行為、
強迫性過度飲食、
社交互動、逃避，
以及許多其他動機性行為，
它們都有可能反映出 內在的情緒狀態。
我們以前認為心智的功能 是由大腦區域來定義。
但我的研究指出， 在一個大腦區域內，
會有許多不同的神經元 在做不同的工作。
這些功能有一部分是由 它們所走的路徑來定義的。
讓我用個比喻來說明
這些發現如何改變 我們對大腦的看法。
讓我們把大腦比喻成世界，
把神經元比喻成人。
我們想要了解資訊 如何在地球上傳遞。
當然，如果在記錄 一個人說什麼的時候
還能知道他的所在，會很有幫助。
但我認為，同樣重要的是
要知道這個人在對誰說話，
誰在聆聽，
以及聆聽的人對於他們 接收到的資訊有什麼反應。
心理健康治療的現況
基本上是在用嘗試錯誤的策略。
但是這沒有效果。
針對心理健康疾病的新藥物治療
發展已經碰到瓶頸，
從五○年代之後就幾乎 沒有什麼真正的進展。
那麼，未來如何？
在不遠的將來，
我預期會發生一場 心理健康治療革命，
我們會把焦點放在 大腦中特定的神經迴路。
診斷的根據會是行為症狀
以及可測量的腦部活動。
再遠一點的未來，
結合我們急劇改變大腦的能力，
以及急劇改變行為的能力，
還有我們對於突觸可塑性的知識， 來做出更持久的改變，
那麼我們就可以把大腦推向
透過神經迴路程式改寫的方式 來自我修復的夢想。
那就是「迴路層級的暴露療法」。
一旦我們把大腦切換到 自我治癒的狀態，
就可能可以發揮持久的效果，
且沒有副作用。
我能想像，在未來， 神經迴路的程式改寫
代表的不只是治療方式， 也是一種具有潛力的解藥。
但是，現在呢？
如果，從此刻之後，
在座各位離開這場演講後，
真心相信心智是完全 來自於大腦中的細胞，
那麼我們可以馬上擺脫 負面感知和汙名，
不要再讓它們阻擋許多人 取得他們需要的心理健康支持。
心理健康專業人士總是在想著
下一個新的治療方式是什麼。
但，在我們能應用 新的治療方式之前，
我們得讓大家能覺得 尋求治療是很自在的。
想像一下，我們能把自殺
和校園槍擊的比率降低多少，
只要讓需要心理健康支持的人 能真正得到支持。
當我們能真正了解 大腦如何創造心智，
我們就能為所有在將來人生中
會得到心理疾病的人， 改善他們的生活。
這些人佔了一半的人口。
和他們共同生活在世界上的其他人， 生活也能得到改善。
謝謝。
（掌聲）