Какие открытия в сфере психического здоровья может принести исследование нейронных путей

Невролог Кай Тай исследует роль мозга в появлении сложных эмоциональных состояний, таких как депрессия, беспокойство или одиночество. Находясь на передовой линии науки, она делится своими последними открытиями, включая разработку инструмента, использующего свет для активации определенных нейронов и создания значительных изменений поведения у мышей. Узнайте, как эти открытия могут изменить ваше мышление и, возможно, найти эффективные методы лечения психических расстройств.

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)