Vad undersökning av nervcellslänkar kan visa angående mental hälsa

Hjärnforskaren Kay M. Tye undersöker hur våra hjärnor ger upphov till komplexa känslotillstånd såsom depression, ångest, och ensamhet. Från vetenskapens frontlinje delar hon sina senaste upptäckter, bland annat utvecklingen av ett verktyg som använder ljus för att aktivera specifika nervceller, med dramatiska beteendeförändringar i möss som resultat. Hör hur dessa upptäckter kan förändra sättet som du ser på ditt psyke, och hur de möjligen kan resultera i en effektiv behandling mot mentala sjukdomar.

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)