Karl Deisseroth, profesor bioinženýrství, psychiatrie a behaviorálních věd na Stanford University.

Úspěch při umělém vyvolání zrakové halucinace hlásí hned dva týmy. Ten první vede Karl Deisseroth ze Stanford University a jejich studii publikoval nedávno vědecký časopis Science. Druhý pracoval pod vedením Rafaela Yusteho z Columbia University a výsledky jejich výzkumu otiskl neméně prestižní vědecký časopis Cell. V obou experimentech vědci stimulovali cíleně vybrané neurony zrakové kůry v myším mozku a navodili tak u zvířat zrakový vjem bez toho, že by mozek obdržel signál zrakovým nervem z očí zvířat. Jednoduše řečeno, oči myší nic neviděly, ale mozek ano.

Rafael Yuste, profesor biologických věd a neurověd. Původem Španěl s doktorátem z Madridu, praxí v Cambridge (Velká Británie), na Rockefellerově univerzitě (New York), Bellových Laboratořích, nyní kmenový zaměstnanec Columbia Universit. Nositel tolika ocenění, diplomů a poct, že na jejich výčet nikdo nemáme čas.

Pro potřeby experimentu naučili vědci myší, aby na určitý zrakový podnět reagovaly olizováním trubičky, z které se zvířatům pouštěla voda. Při tomto spouštěcím zrakovém stimulu docházelo k aktivaci odpovídajících neuronů ve zrakové kůře myšího mozku. Vědci pečlivě nasnímali vzor, jakým se neurony při zachycení zrakového stimulu „nažhaví“. Následně pak stimulovali právě tyto neurony ve zrakové kůře myší a doufali, že myším navodí iluzi zrakového stimulu. Myši se po aktivaci neuronů v mozku skutečně pustily do olizování trubičky s vodou, jako kdyby viděly příslušný zrakový podnět. Iluze tedy byla dostatečně přesvědčivá a můžeme ji označit za halucinaci, protože v reálu myši spouštěcí zrakový stimul nedostávaly.

Oba týmy těží z možností, které před neurobiologií otevřela tzv. optogenetika. Myši měly cíleně upravenou dědičnou informaci tak, aby jejich neurony reagovaly aktivací na ozáření světlem určité vlnové délky. To není žádná novinka. Vědci takhle dokážou aktivovat vybrané oblasti zvířecích mozků už dlouhou řadu let. Zatím ale pracovala optogenetika s velmi „nízkým rozlišením“. Vědci dokázali najednou cíleně stimulovat jen větší skupiny neuronů. Nové studie však dosáhly vysoké specifity a dokážou nabudit přesně vybrané jednotlivé neurony.

Schéma Yusteho pokusu:

Technikou holografické optogenetiky se nejprve v mozku aktivuje vzor při naučeném chování. Později stačí příslušným vzorem aktivovat dva neurony v mozku a zvíře se začne „patřičně“ chovat,  aniž by se mu dostalo vizuálního podnětu. (Kredit: Yuste Lab.)

Na specifické akci se v mozku obvykle nepodílí sousední neurony. Naopak, specifická akce mozku bývá výsledkem koordinované souhry neuronů, které jsou v daném mozkovém centru i poměrně daleko od sebe. Doposud probíhala optogenetická stimulace mozku asi tak, jako kdybychom se pokoušeli psát na klávesnici počítače zaťatou pěstí. Nyní jsme s to psát jednotlivými prsty přesně vybraná písmena. Je zřejmé, že „zpráva“, kterou vědci takhle do mozku vnesou, je podstatně jasnější a specifičtější.

Myši nemají kdovíjaký zrak a navodit u nich přesvědčivou zrakovou iluzi proto není tak náročné, jako by to bylo v případě vzbuzení přesvědčivé halucinace u člověka. Také optogenetická stimulace mozku je možná jen u zvířat se specificky modifikovanou dědičnou informací a u člověka nepřipadá něco podobného do úvahy – zatím. Přesto jde o významný průlom, který podle Rafaela Yusteho dovoluje „hrát na nervové obvody jako na piano s přesností jediného neuronu a manipulovat tak chování“.

Namístě je tedy opět otázka, zda smíme dělat vše, co dělat umíme. Zatím jsme tohle dilema řešili hlavně ve vztahu k pokrokům na poli „čtení myšlenek“ – tedy snímání aktivity neuronů v mozku a dekódování obsahu, který se za touto aktivitou skrývá. Vědci už významně pokročili v dešifrování zrakových vjemů z aktivity lidského zrakového centra v mozku a hlasových projevů z aktivity lidských řečových center. Nyní se nám otevírá možnost uměle vnášet do mozku nové vjemy a myšlenky. K čemu všemu to jednou využijeme? Člověku by se asi líbilo, kdyby si mohl do mozku nechat implantovat třeba zvládnutí cizí řeči. Mnohem menší nadšení by asi zavládlo, kdyby nám někdo bez našeho vědomí implantoval do mozku rozhodnutí, jaké politické straně vhodíme lístek do volební urny.

Pramen: Science, Cell

Video: Rafael Yuste: Nové neurotechnologie