Myš. Laserový paprsek. Zmanipulovaná paměť.

Dokážeme upravit obsah našich vzpomínek? To je otázka s nádechem sci-fi, kterou si Steve Ramirez a Xu Liu pokládají ve své laboratoři na MIT. V podstatě tato dvojice střílí laserové paprsky do mozku živé myši, aby tak aktivovali a manipulovali s její pamětí. V tomto neočekávaně vtipném výstupu se s námi podělí nejen o to, jak -- ale, co je důlěžitější -- proč to dělají. (Natočena na TEDxBoston.)

Steve Ramirez:
Během prvního roku

na vysoké škole jsem posedával na posteli,

jedl hromady sladkostí Ben & Jerry's,

sledoval hlouposti v televizi

a možná, možná jsem
poslouchal Taylor Swift.

Zrovna jsem za sebou měl rozchod.

(Smích)

Jediné, co jsem po dlouhou
dobu dokázal dělat,

bylo stále dokola
vzpomínat na onu osobu

a přitom si přát,
abych se zbavil toho nepříjemného

úzkostného pocitu na zvracení.

Jsem ale neurovědec,

takže jsem věděl,
že vzpomínka na tuto osobu

a její strašný, emocionální podtext

jsou z velké části důsledkem
práce různých částí mozku.

A tak mě napadlo, jestli
bychom se mohli dostat

do mozku a odstranit tyto pocity,

ale přitom ponechat nedotčené
vzpomínky na danou osobu.

Pak jsem si uvědomil,
že to je asi velké sousto.

Proč se ale pro začátek nepodívat do mozku

a nezačít s pouhou jednou vzpomínkou?

Mohli bychom ji přivést zpět k životu,

možná si dokonce pohrát s jejím obsahem?

Chci říct, že na celém
světě je jedna osoba,

o níž doufám,
že tuhle přednášku nesleduje.

(Smích)

Ale je v tom háček. Je v tom háček.

Tyto nápady vám
asi připomínají filmy „Total Recall",

„Věčný svit neposkvrněné mysli"

nebo „Počátek".

Filmovými hvězdami,
se kterými pracujeme,

jsou celebrity naší laboratoře.

Xu Liu: Laboratorní myši.

(Smích)

My neurovědci pracujeme
v laboratořích s myšmi,

abychom pochopili,
jak funguje paměť.

A jak doufáme,
dnes vás snad přesvědčíme o tom,

že dokážeme v mozku
aktivovat vzpomínku

rychlostí světla.

K tomu, abychom to dokázali,
stačí jen dva prosté kroky.

Za prvé, najdete a označíte paměť v mozku,

a poté ji aktivujete spínačem.

Tak jednoduché to je.

(Smích)

SR: Už jste přesvědčení?

Ukazuje se, že nalézt v mozku
vzpomínku není vůbec tak snadné.

XL: Vskutku. Je to mnohem
obtížnější než například

nalezení jehly v kupce sena,

protože alespoň víte, že jehla je něco,

čeho se můžete fyzicky dotknout.

Ale paměť ne.

A mozek se skládá z podstatně
většího množství buněk

než kolik je stébel v běžné kupě sena.

Takže ano, tento úkol může
působit skličujícím dojmem.

Ale naštěstí nám v tom
pomáhá samotný mozek.

Ukázalo se, že všechno,
co potřebujeme,

je nechat mozek zformovat vzpomínku,

načež nám mozek sám řekne,
které buňky

se na dané vzpomínce podílí.

SR: Takže, co se dělo v mém mozku,

zatímco jsem vzpomínal na svou ex?

Pokud byste na chvíli
nechali stranou morálku

a rozřezali můj mozek na plátky,

spatřili byste úžasné množství

oblastí v mozku, které se aktivovaly
během tohoto vzpomínání.

Jedna oblast mozku,
která by byla zvláště aktivní,

se nazývá hipokampus,

jenž se po dlouhá léta považoval za místo,

kde se uchovávají nám nejdražší vzpomínky,

což z něj zároveň činí ideální cíl pro to,

abychom se zde pokusili najít a snad
i obnovit paměť.

XL: Když se podíváte na hipokampus zblízka,

uvidíte samozřejmě mnoho buněk,

ale dokážeme určit, které buňky souvisí

s konkrétními vzpomínkami,

protože kdykoli je buňka aktivní,

když třeba vytváří vzpomínku,

zanechá za sebou stopy,
které nám umožní určit,

že byla v nedávné době aktivní.

SR:
Stejně jako nám v noci svítící okna domů

prozrazují, že za nimi někdo
zřejmě právě pracuje,

tak v těchto buňkách existují

biologické senzory,
které se zapínají

právě tehdy, když buňky pracují.

Jsou něco jako biologická okna,
která se rozsvítí,

čímž nám dají vědět,
že je buňka aktivní.

XL:
Takže jsme odpojili část tohoto senzoru

a přepojili jej ke spínači,
kterým ovládáme buňky,

a tento spínač jsme zabalili
do uměle vytvořeného viru,

který jsme vstříkli do myšího mozku.

Takže kdykoli se utvořila vzpomínka,

tento spínač se připojil

ke všem aktivním buňkám.

SR: Takže takto vypadá hipokampus

například po zformování zážitku strachu.

Moře modré, které zde vidíte,

jsou nahuštěné mozkové buňky,

ale tyto zelené mozkové buňky

jsou ty, které udržují

konkrétní zážitek strachu.

Takže se díváte, jak se

krystalizuje prchavý záchvěv strachu.

Ve skutečnosti se právě teď
díváme na průřez vzpomínkou.

XL: Co se týče spínače,
o kterém jsme mluvili,

v ideálním případě by měl
reagovat velmi rychle.

Nemělo by jít o minuty nebo hodiny.

Měl by reagovat rychlostí mozku,
v řádu milisekund.

SR: Takže, co navrhuješ, Xu?

Mohli bychom použít, řekněme,
farmaceutické látky

k aktivování a deaktivování
mozkových buněk?

XL: Ty jsou docela zrádné.
Dostanou se všude.

A taky trvá celou věčnost
než začnou působit.

Takže by nám neumožnily
kontrolovat mozek v reálném čase.

Ale co kdybychom prohnali
mozkem elektrický šok, Steve?

SR: Elektřina je dost rychlá,

ale asi bychom ji nedokázali zacílit

na konkrétní buňky,
které udržují vzpomínky

a taky bychom asi usmažili mozek.

XL: Aha, to je pravda.
Takže to vypadá,

že skutečně potřebujeme najít jiný způsob,

jak ovlivnit mozek rychlostí světla.

SR:
Takové světlo se šíří rychlostí světla.

Možná bychom mohli k aktivaci
a deaktivaci vzpomínek

prostě použít světlo --

XL: To je celkem rychlé.

SR: -- a protože buňky mozku běžně

nereagují na světelné pulzy,

pak ty, které by na ně reagovaly,

by v sobě měly spínač citlivý na světlo.

Proto musíme nejprve
přelstít mozkové buňky,

aby reagovaly na laserové paprsky.

XL: Ano, slyšeli jste správně.

Snažíme se do mozku střílet laserem.

(Smích)

SR: A technika, která nám to
umožňuje, se nazývá optogenetika.

Optogenetika nám poskytuje onen
světelný spínač, který používáme

k zapnutí nebo vypnutí
mozkové buňky,

název tohoto spínače je channelrhodopsin,

který zde představují zelené tečky
připojené k mozku.

Můžete se na channelrhodopsin
dívat jako na spínač citlivý na světlo,

který lze uměle připojit k mozkové buňce,

díky čemuž jej můžeme použít

k aktivaci a deaktivaci mozkových
buněk jeho sepnutím,

v tomto případě sepnutím skrze
světelné pulzy.

XL:
Tento spínač channelrhodopsinu připojíme

k senzoru,
o kterém jsme před chvíli mluvili,

a vstříkneme ho do mozku.

Takže pokaždé,
když je utvářena vzpomínka,

připojí se tyto spínače citlivé na světlo

ke všem aktivním buňkám
spojeným s danou vzpomínkou,

a tak můžeme tyto buňky ovládat

jednoduchým zapínáním takovéhoto laseru.

SR: Nyní tohle všechno otestujeme.

Vezmeme naše myši,

dáme je do krabice, která
vypadá přesně jako tato,

a potom jim dáme
velmi malý elektrický šok,

aby si v paměti vytvořily zážitek
strachu spojený s touto krabicí.

Naučí se, že se zde děje něco zlého.

Díky našemu systému

budou aktivní buňky v hipokampu

obsahovat channelrhodopsin.

XL: Pokud jste tak malí jako myš,

připadá vám to, jako by se vás
celý svět snažil dostat.

Takže nejlepší obranná reakce

je snaha zůstat nezpozorován.

Pokaždé, když myš pocití strach,

objeví se toto typické chování,

při kterém myš zůstane stát v rohu krabice,

aniž by pohla jedinou svou částí,

a tento postoj se nazývá zamrznutí.

Pokud si tedy myš zapamatuje,
že se v krabici děje něco zlého,

a my ji poté dáme opět do stejné krabice,

v podstatě zamrzne,

protože nechce být spatřena

žádnou potenciální hrozbou v krabici.

SR: Zamrznutí si můžete představit

jako když kráčíte ulicí, hledíte si svého

a najednou skoro narazíte

do své ex-přítelkyně nebo ex-přítele,

a během dvou sekund vám proběhne hlavou

„Co mám dělat? Mám jí říct ahoj?

Mám jí podat ruku?
Mám se otočit a utéct?

Mám si tu sednout a předstírat,
že neexistuji?"

Jde o druh letmých myšlenek,
které vás v podstatě znehybní,

podobně jako jelen hledí
do předních světel vozidla.

XL: Když ale dáte myš

do úplně jiné krabice, jako je tato,

nebude mít z této krabice strach,

protože nemá žádný důvod děsit se
tohoto nového prostředí.

Ale co se stane, dáme-li
myš do této nové krabice,

ale ve stejnou chvíli
aktivujeme vzpomínku na strach

použitím laseru,
jako jsme to udělali předtím?

Vyvoláme tím zážitek
strachu z první krabice

v tomto úplně novém prostředí?

SR: Tento experiment byl okamžikem pravdy.

Abych vám navodil atmosféru tohoto dne,

vzpomínám si, že Red Sox právě vyhráli,

byl krásný jarní den

jako dělaný na procházku podél řeky

a zastávku v cukrárně

pro hořické trubičky.

Tento den jsme byli s Xu

zavření v tmavé místnosti bez oken,

ani jsme nemrkali

a upírali svoje zraky k obrazovce.

Sledovali jsme,
jak se u myši aktivuje vzpomínka

prostřednictvím naší techniky.

XL: A tohle jsme viděli.

Když jsme poprvé dali myš do krabice,

byla zvědavá, čmuchala a pobíhala kolem,

hleděla si svého,

protože myši jsou vlastně

od přírody docela zvědavá zvířátka.

Chtějí vedět,
co se děje v téhle nové krabici.

Zajímá je to.

Ale ve chvíli, kdy jsme zapnuli
laser, jak můžete právě vidět,

myš náhle zamrzla.

Zůstala stát a snažila se nehýbat.

Očividně je to zamrznutí.

Takže to vážně vypadá,
že jsme dokázali

vyvolat zážitek strachu z první krabice

v tomto úplně novém prosředí.

Když jsme tohle sledovali, Steve a já jsme

byli šokováni stejně jako samotná myš.

(Smích)

Ihned po experimentu jsme
oba odešli z místnosti,

aniž bychom řekli jediné slovo.

Po docela dlouhé a trapné chvíli

Steve ticho přerušil.

SR: „Fungovalo to?"

XL:
„Ano," řekl jsem. „Vážně to fungovalo!"

Byli jsme opravdu nadšení.

A poté jsme publikovali naše výsledky

v časopisu Nature.

A od této publikace naší práce

dostáváme obrovské množství komentářů

napříč celým internetem.

Ostatně se na některé
z nich můžeme podívat.

[„KONEČNĚ... a mnohem víc nás
teprve čeká, virtuální realita, neurální manipulace, emulace vizuálních snů..." ]

SR: První věc, které si všimnete, je,

že lidé mají na tento druh
práce velmi vyhraněné názory.

Úplně souhlasím s optimismem

této první citace,

protože na škále od nuly
po hlas Morgana Freemana,

se jedná o nejburcující poctu

které se nám dostalo.

(Smích)

Ale jak uvidíte,
neexistuje pouze jediný názor.

[„Tohle mě k smrti děsí... Co kdyby tohle
bylo za pár let možné provozovat na lidech?!
MŮJ BOŽE, JSME ZTRACENI"]

XL:
Vskutku, pokud se podíváme na druhý názor,

myslím si, že se všichni shodneme na tom,

že není tak pozitivní.

Ale zároveň nám to připomíná,

že i když stále pracujeme s myšmi,

je zřejmě dobrým nápadem začít diskutovat

o možných etických dopadech

spojených s ovládáním paměti.

SR: V duchu třetího komentáře

bychom vám rádi pověděli
o současném projektu,

na kterém pracujeme.
Má název „Projekt počátek".

[„Měli by o tom natočit film, ve kterém budou
vkládat lidem do mysli myšlenky, aby je mohli
ovládat ve svůj osobní prospěch.
Budeme tomu říkat: vnuknutí."]

Tak jsme si řekli, když svedeme
reaktivovat vzpomínku,

co kdybychom se pokusili si
s takovou vzpomínkou pohrát?

Dokážeme ji někdy
přeměnit ve falešnou vzpomínku?

XL:
Celá paměť je sofistikovaná a dynamická,

ale pro jednoduchost si představme pamět

jako krátký film.

Dosud jsme vám řekli,
že v podstatě můžeme ovládat

toto spouštěcí tlačítko filmu,

takže ho můžeme spustit
kdykoliv a kdekoliv.

Existuje ale možnost,
že bychom se mohli

dostat do mozku
a editovat v něm tento krátký film,

a tak ho změnit od toho původního?

Ano, existuje.

Ukázalo se, že v podstatě
vše, co potřebujeme,

je reaktivace paměti pomocí laserů
tak, jak jsme to udělali dříve,

ale ve stejnou chvíli, pokud
prezentujeme novou informaci

a dovolíme, aby se tato informace
zakomponovala do staré paměti,

pak jí dokážeme změnit.

Je to podobné, jako když
vytváříte remixovanou nahrávku.

SR: Takže jak tohle děláme?

Spíše než vzbuzovat ve zvířatech strach

je můžeme umisťovat

do těchto modrých krabic

a hledat mozkové buňky, které
reprezentují tyto krabice,

přičemž je přelstíme k reakci na světlo

přesně tak, jako jsme to provedli předtím.

Další den můžeme naše zvířata umístit

do červené krabice,
ve které nikdy dříve nebyla.

Poté můžeme do mozku posvítit a aktivovat

znovu vzpomínku na modrou krabici.

Co se stane tady, když dáme zvířeti

během vybavování vzpomínky
na modrou krabici

malý elektrický šok?

Uměle vytvoříme asociaci

mezi vzpomínkou na modrou krabici

a elektrickým šokem.

Prostě tuto dvojici spojíme.

K otestování,
zda se nám to povedlo,

umístíme znovu naše zvířata

zpátky do modré krabice.

Právě teď jsme reaktivovali
vzpomínku na modrou krabici,

zatímco zvíře dostalo malý elektrický šok,

načež náhle zamrzlo.

Vypadá to, jako by si vybavovalo,
jak dostávalo v tomto prostředí šoky,

i přesto, že se to
ve skutečnosti nikdy nestalo.

Takže si utvořilo falešnou vzpomínku,

protože se falešně bálo prostředí,

ve kterém se mu technicky vzato

nic zlého ve skutečnosti nestalo.

XL: Dosud jsme pouze mluvili

o tomto světlem ovládaném spínači.

Ve skutečnosti máme
také světlem ovládaný vypínač

a je velmi snadné si představit,

že díky jeho instalaci,

jsme kdykoliv a kdekoliv
schopni také vypnout pamět.

Takže všechno, o čem jsme dnes mluvili,

je založeno na filozofickém
principu neurovědy,

že mysl se svými zdánlivě
tajemnými vlastnostmi,

je vlastně tvořena fyzickou hmotou,
se kterou si můžeme pohrát.

SR: Osobně před námi vidím

svět, ve kterém budeme moci

obnovit jakoukoli vzpomínku budeme chtít.

Také vidím svět, kde můžeme
vymazat nechtěné vzpomínky.

Vidím svět, ve kterém
je úprava vzpomínek

něčím reálným,

protože žijeme v době, kdy je možné

trhat otázky ze stromu science-fiction

a sázet je na půdu
experimentální skutečnosti.

XL: V dnešní době lidé v laboratořích

a lidé v dalších skupinách po celém světě

použivají podobné metody
k aktivování nebo upravování vzpomínek,

ať už jsou staré nebo nové,
pozitivní nebo negativní,

všechny typy vzpomínek,
abychom mohli porozumět,

jak paměť funguje.

SR:
Například, jedna skupina z naší laboratoře

nalezla mozkové buňky,
které vytváří zážitky strachu

a jen tak je převádí na příjemné vjemy.

To je přesně to, co si představuji
pod úpravami takovýchto procesů.

Jeden kolega v naší laboratoři
dokonce reaktivoval

vzpomínky samičky v myším samečkovi,

o čemž se říká, že je to
docela příjemný zážitek.

XL: Skutečně žijeme ve velmi úžasné době,

kdy věda nemá žádná
nahodilá rychlostní omezení,

ale je svázana pouze
naší vlastní představivostí.

SR: A konečně, co z toho všeho máme?

Jak posuneme tuto technologii kupředu?

To jsou otázky, které by neměly

zůstat pouze uvnitř laboratoře,

a jeden z našich cílů dnešní prezentace

bylo seznámit všechny s tím,

co všechno dnešní neurověda dokáže,

ale nyní je stejně tak důležité

aktivně zapojit všechny
do této konverzace.

Takže se zamysleme jako tým nad tím,
co to všechno znamená,

a kam můžeme a měli bychom směřovat,

protože Xu a já si myslíme, že nás všechny

čekají opravdu velká rozhodnutí.

Děkujeme.
XL: Děkujeme.

(Potlesk)