Mysz. Wiązka lasera. Zmanipulowana pamięć.

Czy można modyfikować zawartość pamięci? Oto zagadnienie rodem z fantastyki naukowej, które Steve Ramirez and Xu Liu badają w laboratorium MIT. Krótko mówiąc, ta dwójka wystrzeliła laserem w mózg żywej myszy, by aktywować wspomnienia i manipulować pamięcią. W swym niezwykle zabawnym wystąpieniu naukowcy dzielą się z nami wiedzą o tym jak, a co ważniejsze, dlaczego to robią. (Sfilmowane na TEDxBoston)

Steve Ramirez: Na pierwszym roku

tkwiłem w swoim pokoju,

pochłaniając lody Ben & Jerry's,

oglądając głupoty w TV,

a może słuchając Taylor Swift.

Przeżywałem rozstanie.

(Śmiech)

Przez większość czasu

wciąż wspominałem tę osobę,

chcąc się pozbyć

przyprawiającej o mdłości pustki.

Teraz jako neurobiolog wiem,

że wspomnienia o tej osobie

i towarzyszące im okropne uczucia

są wywoływane przez odrębne części mózgu.

Co by było, gdyby wejść do mózgu

i pozbyć się tego mdlącego uczucia,

zachowując nienaruszone
wspomnienie tej osoby?

Zrozumiałem, że oczekuję zbyt wiele.

Więc może chociaż wejść do mózgu

i znaleźć pojedyncze wspomnienie?

Czy moglibyśmy je przywołać,

a może nawet zmodyfikować?

Mówiąc to, mam głęboką nadzieję,

że ta jedna jedyna osoba tego nie ogląda.

(Śmiech)

Jest w tym haczyk.

Może to pomysły rodem
z "Pamięci absolutnej",

"Zakochanego bez pamięci",

czy "Incepcji".

Gwiazdy, z którymi pracujemy,

to celebryci laboratorium.

Xu Liu: Myszy.

(Śmiech)

Jako neurobiolodzy pracujemy z myszami,

próbując zrozumieć, jak działa pamięć.

Dzisiaj chcemy was przekonać,

że wspomnienie można aktywować w mózgu

w mgnieniu oka.

Wystarczą dwa proste kroki.

Znaleźć i oznaczyć wspomnienie w mózgu,

a potem włączyć je przyciskiem.

Prościzna.

(Śmiech)

SR: Przekonałem was?

Znalezienie wspomnienia nie jest łatwe.

XL: Jest znacznie trudniejsze

niż znalezienie igły w stogu siana,

bo igła to coś namacalnego,

czego można dotknąć.

A wspomnienia nie.

Poza tym w mózgu
jest o wiele więcej komórek

niż słomy w stogu siana.

Sprawa wydaje się beznadziejna.

Na szczęście, pomógł nam sam mózg.

Okazało się, że po prostu musimy

pozwolić mózgowi stworzyć wspomnienie,

a on sam wskaże komórki

odpowiedzialne za określone wspomnienie.

SR: Co dzieje się w moim mózgu,

gdy przywołuję wspomnienie swojej byłej?

Gdyby na chwilę zignorować etykę

i pokroić mi mózg na plasterki,

zobaczylibyście mnóstwo obszarów,

aktywnych w momencie wspominania.

Szczególnie aktywny

jest hipokamp,

latami przetwarzający wspomnienia,

które są nam najbliższe i najdroższe.

Jest przez to idealnym celem do penetracji

i być może reaktywacji wspomnienia.

XL: Kiedy powiększymy hipokamp,

zobaczymy mnóstwo komórek,

ale możemy znaleźć te zaangażowane

w tworzenie określonego wspomnienia.

Gdy komórka jest aktywna,

jak podczas tworzenia wspomnienia,

pozostawia ślad,
który później pozwala rozpoznać,

że akurat te komórki
były ostatnio aktywne.

SR: Jak światła w budynku nocą informują,

że ktoś tam może pracuje,

tak samo biologiczne czujniki

w obrębie komórki

włączają się tylko podczas jej pracy.

Są jak biologiczne okna wskazujące,

że dana komórka się właśnie aktywowała.

XL: Podpięliśmy się do tego czujnika

i połączyliśmy z guzikiem
kontrolującym komórki.

Potem umieściliśmy przełącznik
w wyhodowanym wirusie

i wstrzyknęliśmy do mózgu myszy.

Przy każdym tworzonym wspomnieniu

wszystkie aktywne wówczas komórki

będą miały zainstalowany ten przełącznik.

SR: Tak wygląda hipokamp

po stworzeniu wspomnienia strachu.

Niebieska plama

to gęsto zbite komórki mózgu,

a te zielone

to komórki mózgu, koncentrujące się

na konkretnym wspomnieniu strachu.

Patrzycie zatem na krystalizację

ulotnej konstrukcji strachu.

W rzeczywistości to przekrój wspomnienia.

XL: Wspominałem o przełączniku.

Idealnie powinien działać bardzo szybko.

Nie minuty czy godziny,

ale z prędkością mózgu, w milisekundach.

SR: Jak myślisz, Xu?

Czy moglibyśmy użyć leków

do aktywacji lub dezaktywacji
komórek mózgu?

XL: Nie. Leki to bałaganiarze.

Roznoszą się wszędzie.

I działają na komórki z dużym opóźnieniem.

Nie pozwolą kontrolować

wspomnienia w czasie rzeczywistym.

A gdyby potraktować mózg prądem?

SR: Tak, prąd jest dość szybki,

ale raczej nie moglibyśmy wycelować

w określone komórki,
które podtrzymują to wspomnienie,

i usmażylibyśmy mózg.

XL: Prawda. Wygląda na to,

że trzeba znaleźć lepszy sposób

działania na mózg z prędkością światła.

SR: Tak się składa, że światło

porusza się z prędkością światła.

Może uda się aktywować
lub dezaktywować wspomnienia

za pomocą światła.

XL: To dość szybko.

SR: Jako że zwykle neurony

nie reagują na impulsy świetlne,

zareagują tylko te,

które zawierają światłoczuły przełącznik.

Trzeba więc oszukać neurony,

by zareagowały na promień lasera.

XL: Dobrze słyszeliście.

Strzelamy w mózg laserami.

(Śmiech)

SR: Pozwala na to optogenetyka,

która dostarczyła przełącznika światła,

do włączania i wyłączania neuronów.

Nazywa się rodopsyna kanałowa,

widoczna jako zielone kropki
przyczepione do komórki mózgu.

Rodopsyna kanałowa to swoisty
światłoczuły guzik,

który można sztucznie
zainstalować w neuronach

i kliknięciem użyć go

do aktywacji lub dezaktywacji
komórki mózgu.

W tym przypadku klikamy impulsami światła.

XL: Możemy podłączyć
światłoczułą rodopsynę kanałową

do wspomnianego wcześniej czujnika

i wstrzyknąć do mózgu.

Podczas tworzenia wspomnienia

każda jego aktywna komórka

będzie miała zainstalowany
światłoczuły przełącznik,

pozwalający kontrolować komórki

przez strzał laserem,
który teraz widzicie.

SR: Przetestujmy to.

Użyjemy do tego myszy.

Umieścimy je w takim pudełku

i poddamy ich łapki
bardzo łagodnemu wstrząsowi,

żeby wytworzyć wspomnienie strachu
związanego z pudełkiem.

Nauczyły się, że działo się tu coś złego.

W naszym systemie komórki hipokampa,

aktywne w tworzeniu tego wspomnienia,

jako jedyne będą teraz
zawierać rodopsynę kanałową.

XL: Gdy jesteś wielkości myszy,

wydaje ci się, że wszyscy cię prześladują.

Więc najlepsza obrona

to nie rzucać się w oczy.

Przestraszona mysz

będzie zachowywać się typowo,

pozostając w kącie pudełka,

starając się nie poruszać,

co nazywamy znieruchomieniem.

Jeśli mysz ma złe wspomnienia
związane z pudełkiem,

to gdy ją tam umieścimy,

znieruchomieje,

by uniknąć

wszelkich potencjalnych zagrożeń.

SR: To tak, jakby pewnego pięknego dnia

niespodziewanie wpaść na byłą lub byłego.

Przez dwie przerażające sekundy myślisz:

"Co robić? Powiedzieć cześć?

Podać rękę? Uciekać?

Udawać, że mnie nie ma?".

Te ulotne myśli
fizycznie cię obezwładniają,

wyglądasz jak jeleń
przed nadjeżdżającym samochodem.

XL: Gdy umieścisz mysz

w zupełnie nowym pudełku,

nie będzie się go bać,

bo nie ma powodu
bać się nowego środowiska.

Ale jeśli wsadzając ją do nowego pudełka

jednocześnie aktywujemy
wspomnienia strachu,

znów przy użyciu lasera?

Czy wspomnienie strachu
z pierwszego pudełka

powróci w zupełnie nowym środowisku?

SR: Oto eksperyment za milion dolarów.

By przywrócić wspomnienie tamtego dnia,

pamiętam, że wygrali Red Sox,

że był piękny, wiosenny dzień,

idealny na spacer nad rzeką

a może wyprawę na North End,

żeby zjeść cannoli - tak tylko wspominam.

Wtedy Xu i ja

siedzieliśmy w ciemnym pokoju,

nie poruszając gałkami ocznymi,
nawet nie mrugając,

bo nasz wzrok przykuł ekran komputera.

Obserwowaliśmy mysz,

próbując po raz pierwszy
przywołać wspomnienie

przy użyciu naszej techniki.

XL: Oto co zobaczyliśmy.

Z początku, po włożeniu do pudełka,

mysz zaczęła badać otoczenie,
węszyć i spacerować,

na nic nie zważając,

bo z natury

myszy są dość ciekawskie.

Chcą wiedzieć, co się dzieje
w nowym pudełku.

To dla nich ciekawe.

Gdy jednak włączyliśmy laser,

nagle mysz zamarła.

Zatrzymała się i próbowała
nie poruszać ciałem.

Wyraźnie znieruchomiała ze strachu.

Zatem wygląda na to, że możemy przywrócić

wspomnienie strachu z pierwszego pudełka

w zupełnie nowym środowisku.

Oglądając to, Steve i ja

byliśmy tak samo zszokowani jak mysz.

(Śmiech)

Po badaniu opuściliśmy pokój

bez słowa.

Po dłuższej chwili niezręcznego milczenia,

Steve powiedział:

SR: "Czy to naprawdę zadziałało?".

XL: Przytaknąłem.

Byliśmy bardzo podekscytowani.

Potem opublikowaliśmy wyniki

w czasopiśmie Nature.

Od tego czasu

otrzymaliśmy wiele komentarzy

z całej sieci.

Zerknijmy na niektóre.

["Nareszcie! Jeszcze tyle nas czeka.
Przyszłość jest fantastyczna"]

SR: Najbardziej rzucają się w oczy

ostre opinie na temat tego typu pracy.

Całkowicie zgadzam się

z optymizmem tej opinii,

bo w skali od zera
do głosu Morgana Freemana,

to jedna z najbardziej
sugestywnych pochwał,

jakie słyszałem.

(Śmiech)

Ale to nie jedyna opinia.

["Przerażające. Jeśli zrobią to ludziom.
Jesteśmy zgubieni".]

Ta opinia

nie jest zbyt pozytywna.

To nam uświadamia,

że choć na razie testujemy myszy,

powinniśmy rozważyć dyskusję

o możliwych etycznych konsekwencjach

kontroli pamięci.

SR: Na koniec trzeci cytat

i opowieść o najnowszym projekcie

pod nazwą Projekt Incepcja.

["Powinni zrobić taki film
o kontrolowaniu myśli u ludzi".]

Jeśli możemy pobudzić wspomnienie,

co będzie, gdy przy nim pomajstrujemy?

Czy można je sfalsyfikować?

XL: Wspomnienia są złożone i dynamiczne.

Załóżmy w uproszczeniu,

że wspomnienie jest jak klip wideo.

Dotychczas mówiliśmy,

że można kontrolować przycisk "play",

by w dowolnej chwili odtworzyć klip.

Czy jest jednak możliwość

wniknięcia do mózgu i edycji klipu,

wprowadzając zmiany do oryginału?

Owszem, jest.

Okazało się, że należy jedynie

ponownie uaktywnić wspomnienie,
używając lasera.

Gdy jednocześnie dostarczymy
nową informację

i połączymy ją ze starym wspomnieniem,

wywołamy jego zmianę.

To jak remiksowanie taśmy.

SR: Jak to zrobić?

Zamiast szukać
wspomnienia strachu w mózgu,

można włożyć zwierzęta

do takiego oto niebieskiego pudełka

i znaleźć reprezentujące go neurony,

na które podstępnie zadziałamy
impulsami światła,

tak jak opisywałem.

Nazajutrz umieszczamy zwierzęta

w czerwonym pudełku,
którego wcześniej nie widziały.

Strzelamy światłem w mózg,
by ponownie uaktywnić

pamięć o niebieskim pudełku.

Co będzie, gdy podczas przywoływania

wspomnienia niebieskiego pudełka

podrażnimy delikatnie kończynę?

Próbujemy sztucznie stworzyć skojarzenie

wspomnienia niebieskiego pudełka

i podrażnienia kończyn.

Po prostu próbujemy to połączyć.

Dla sprawdzenia wyniku

znowu wkładamy zwierzęta

do niebieskiego pudełka.

Ponownie przywołujemy je w pamięci,

podczas łagodnego drażnienia kończyny

i nagle zwierzę nieruchomieje.

To jakby skojarzenie delikatnych wstrząsów
z nowym środowiskiem,

mimo że to się nigdy nie zdarzyło.

Powstały fałszywe wspomnienia,

bo strach jest tu sztuczny.

Technicznie rzecz biorąc,

nic złego tam się nie działo.

XL: Do tej pory mówiliśmy

o światłoczułym włączniku.

Istnieje też światłoczuły wyłącznik

i łatwo sobie wyobrazić,

że instalacja wyłącznika

pozwoli na dowolne wyłączanie pamięci.

Wszystko, o czym mówimy,

opiera się

na filozoficznej zasadzie neurologii

że pozornie tajemne cechy umysłu

mają fizyczne podstawy,

przy których da się pomajstrować.

SR: Ja osobiście

widzę świat, w którym można pobudzać

dowolne wspomnienia

i usuwać niechcianą pamięć.

Widzę nawet realną możliwość

edycji wspomnień.

Żyjemy w czasach, w których można

zagadnienia z ogródka science-fiction

przenosić do rzeczywistości badawczej.

XL: Obecnie naukowcy

i inni ludzie na całym świecie

używają zbliżonych metod

do aktywacji i edycji wszelkich wspomnień:

starych i nowych, dobrych i złych,

więc można zrozumieć

działanie pamięci.

SR: Jednej grupie w naszym laboratorium

udało się znaleźć neurony,
przywołujące w pamięci strach.

Zmieniono go na przyjemne wspomnienie.

O to chodzi w edycji tych procesów.

Komuś udało się w laboratorium

uaktywnić wspomnienia samic
u samców myszy,

co jak głosi plotka, jest przyjemne.

XL: Żyjemy w bardzo ciekawych czasach,

gdzie nie ma ograniczeń dla nauki,

a jedyną granicą jest wyobraźnia.

SR: Na koniec, jak to wykorzystać?

Jak rozwijać tę technikę?

To pytania, które powinny wyjść

poza ściany laboratorium.

Celem dzisiejszego wystąpienia

było przedstawienie możliwości

nowoczesnej neurologii.

Najważniejsze jednak,

aby wszyscy aktywnie włączyli się
do debaty.

Pomyślmy razem, co to oznacza,

dokąd możemy i powinniśmy zmierzać.

Ja i Xu sądzimy,

że czekają nas ważne decyzje.

Dziękujemy. XL: Dziękuję.

(Brawa)