David Anderson: Creierul e mai mult decât o pungă de compuși chimici.

Medicamentele psihiatrice moderne țintesc chimismul creierului în ansamblu, dar neurobiologul David Anderson crede într-o reprezentare mai nuanțată a funcționării creierului. Dezvăluie noile cercetări ce ar putea duce la medicație psihiatrică specifică, ce funcționează mai bine și nu are efecte secundare. Cum cercetează? Pentru început, prin enervarea unor musculițe-de-oțet. (Filmat la TEDxCaltech.)

Ridicați mâna dacă știți pe cineva

din familia restrânsă sau
din cercul de prieteni prieteni

cu vreo formă de boală mentală.

Da. Mă așteptam. Nu mă surprinde.

Ridicați mâna de credeți

că cercetarea de bază a musculiței de oțet
are vreo legătură

cu înțelegerea bolilor mentale ale oamenilor.

Da. Mă așteptam. La fel, nu mă surprinde.

Văd că aici va merge treaba.

După cum am auzit în această dimineață de la dr. Insel,

tulburările psihice ca autismul,
depresia și schizofrenia

provoacă suferințe teribile.

Știm mult mai puțin despre tratarea acestora

și înțelegem mecanismele lor de bază mai puțin

decât în cazul bolilor fizice.

Gândiți-vă! În 2013,

a doua decadă a mileniului,

dacă ai o suspiciune de cancer

și mergi la medic, ți se fac teste de

osteotomografie, biopsie și teste de sânge.

În 2013, dacă ai o suspiciune de depresie,

mergi la medic și ce ți se face?

Ești pus să completezi un chestionar.

Parte din raționamentul pentru asta e

că avem o viziune suprasimplificată și tot mai demodată

despre cauzele biologice ale tulburărilor psihice.

Tindem să le privim –

și literatura populară ajută și încurajează asta –

ca fiind niște dezechilibre chimice în creier,

de parcă acesta ar fi un fel de plic de supă organică

plin cu dopamină, serotonină și norepinefrină.

Această viziune e dată de faptul

că multe dintre medicamentele
prescrise pentru aceste tulburări,

cum ar fi Prozac, acționează prin schimbarea
stării chimice cerebrale,

ca și cum creierul ar fi într-adevăr o supă organică.

Dar acesta nu poate fi cazul

fiindcă aceste medicamente de fapt
nu acționează așa bine.

Multă lume nu le va lua sau se va lăsa de ele

datorită efectelor secundare neplăcute.

Au atât de multe efecte secundare

fiindcă a le folosi în tratamentul
tulburărilor complexe

e ca și cum ai încerca să schimbi uleiul

deschizând un flacon și turnându-l peste tot blocul motor.

Parte din ulei se va scurge la locul potrivit,

dar foarte mult va face mai mult rău decât bine.

O părere din ce în ce mai răspândită,

despre care a vorbit și dr. Insel în această dimineață,

e că tulburările psihice sunt de fapt

dereglări ale circuitelor neuronale

care modulează emoțiile,
starea de spirit și afectivitatea.

Când ne gândim la cogniție,

comparăm creierul cu un computer.
Nicio problemă.

Dar această analogie cu calculatorul

e la fel de validă pentru emoții.

Doar că nu suntem obișnuiți s-o considerăm așa.

Dar știm atât de puțin despre cauzele de circuit

ale tulburărilor psihice

datorită dominanței

ipotezei dezechilibrului chimic.

Nu e vorba că aceste substanțe organice
nu ar avea rol important

în tulburările psihice.

Doar că nu imersează creierul ca o supă.

Sunt eliberate în locații specifice

și acționează asupra unor sinapse specifice

pentru a schimba fluxul de informații din creier.

Deci, dacă vrem cu-adevărat să înțelegem

cauza biologică a tulburărilor psihice,

trebuie să determinăm exact aceste locații din creier,

punctele în care acționează aceste substanțe.

Altfel, vom continua să turnăm ulei
peste tot motorul mental

și vom suferi consecințele.

Pentru a începe să ne luminăm

în ce privește rolul chimiei creierului
în circuitele cerebrale,

e util să se lucreze pe ceea ce biologii numesc

„organisme model”,

animale ca musculițe-de-oțet sau cobai,

la care putem interveni puternic prin tehnici genetice

pentru a identifica și evidenția

clase specifice de neuroni,

așa cum ați auzit în discursul lui Allan Jones.

Mai mult, odată ce-am făcut asta,

putem activa neuroni specifici

sau îi putem anihila sau inhiba
activitatea acestora.

Dacă inhibăm un anumit tip de neuroni

și constatăm că un comportament e blocat,

putem concluziona că acei neuroni

sunt necesari pentru acel comportament.

Pe da altă parte, dacă activăm un grup neuronal

și constatăm că aceasta produce comportamentul,

concluzionăm că acei neuroni sunt suficienți
pentru acel comportament.

Făcând astfel de teste,

putem formula relații de cauză-efect

între activitatea unor neuroni specifici

din anumite circuite și comportamente particulare,

ceva ce-i foarte greu, dacă nu chiar imposibil,

de făcut acum la oameni.

Dar musculița-de-oțet,

un organism model excepțional,

pentru că are creierul mic,

poate manifesta comportamente
complexe și sofisticate,

se înmulțește rapid și e ieftin...

Dar poate un astfel de organism

să ne învețe ceva despre stările emoționale?

Au oare aceste organisme stări emoționale

sau sunt doar un fel de roboți digitali?

Charles Darwin credea că insectele au sentimente

și le exprimă prin comportamente, așa cum a scris

în monografia sa din 1872 despre exprimarea
sentimentelor la om și animale.

Și colegul meu eponim, Seymour Benzer,
credea la fel.

Seymour a fost cel care a introdus folosirea drosofilei

aici, la CalTech, în anii '60, ca organism model

pentru a studia legătura dintre gene și comportament.

Seymour m-a adus la CalTech pe la sfârşitul anilor '80.

A fost şi Jedi, şi rabin pentru mine cât timp a fost aici

şi m-a învăţat să iubesc musculiţele

şi să mă joc cu ştiinţa.

Cum să răspundem la întrebare?

Una e să credem că musculiţele au stări emoţionale,

dar cum ne convingem dacă e adevărat sau nu?

La oameni, desluşim adesea stările emoţionale,

după cum veţi auzi mai târziu, după mimică.

Dar e cam greu să facem asta la drosofile.

(Râsete)

E ca şi cum aterizăm pe Marte

şi privim pe hubloul navetei spaţiale

omuleţii verzi care o înconjoară

şi încercăm să aflăm: „Cum îmi dau seama

dacă au sentimente sau nu?"

Ce putem face? Nu-i uşor.

Una dintre metodele pe care le putem adopta

e să încercăm să detectăm unele caracteristici generale

sau proprietăți ale stărilor emoționale

cum ar fi excitarea, și să vedem dacă putem identifica

comportamente ale insectei
ce le-ar putea indica.

Pot enumera trei aspecte importante:

persistența, gradațiile și valența.

Persistent înseamnă că ține mult.

Știm că stimulii ce declanșează o emoție

o mențin mult timp după încetarea stimulului.

Gradațiile intensității înseamnă ce am spus.

Emoția poate să crească sau să scadă în intensitate.

Dacă ești un pic nefericit,

gura se strâmbă în jos și suspini,

dacă ești foarte nefericit, te podidesc lacrimile

și s-ar putea să plângi.

Valența înseamnă bun sau rău, pozitiv sau negativ.

Ne-am decis să vedem dacă musculițele pot fi provocate

pentru a manifesta comportamentul
pe care-l vedeți,

prin proverbiala viespe la masa de picnic,

știți, cea care tot vine la hamburger

cu cât mai frenetic încerci să o hâșâi de acolo,

părând să fie tot mai iritată.

Am construit un aparat pe care l-am numit puff-o-mat,

prin care putem sufla ușor drosofilele

în aceste tuburi de plastic din laboratorul nostru,

să le vânturăm la o parte.

Am constatat că dacă pufăim drosofilele

în acest aparat de câteva ori una după alta,

devin hiperactive,

continuă să zboare haotic câtva timp
după terminarea suflării cu aer,

le trebuie o perioadă de calmare.

Am cuantificat acest comportament

folosind un program obișnuit
de înregistrare a mișcării

realizat de colaboratorul meu Pietro Perona,

din divizia de inginerie tehnică de aici,
de la CalTech.

Iar această măsurătoare a arătat

că după o salvă de astfel de rafale,

drosofilele par a intra într-un fel
de stare de hiperactivitate

ce persistă, durează mult

și pare a fi și gradată.

Mai multe rafale sau mai puternice

declanșează un efect mai îndelungat.

Am dorit să înțelegem

ce determină durata acestei stări.

Ne-am decis să folosim puff-o-mat-ul

și programul de înregistrare a mișcării

pentru a înregistra sute de linii mutante de drosofila

să vedem dacă putem găsi vreuna
ce răspunde anormal la aceste pufuri.

Un lucru minunat cu aceste drosofile

e că există repertorii și poți comanda prin telefon

sute de flacoane de diferite mutante

și să le cercetezi în încercarea de a afla

care e gena afectată de mutație.

Făcând această filtrare, am descoperit o mutantă

care a necesitat timp de calmare
mai îndelungat

după aceste pufuri de .

Examinând gena afectată de această mutație,

a reieșit că ea codifică un receptor de dopamină.

Da, drosofilele, ca și oamenii, au dopamină

ce acționează în creierul lor și la nivelul sinapselor

prin molecule receptoare de dopamină

identice cu ale noastre.

Dopamina e corelată cu mai multe
funcții importante în creier,

incluzând atenția, gradul de excitare, motivația,

iar tulburările sistemului dopaminic au fost asociate

cu mai multe tulburări psihice
cum ar fi abuzul de droguri,

boala lui Parkinson și ADHD-ul.

Genetica e un pic contraintuitivă.

Avem tendința să deducem
funcționarea normală a ceva

din ce nu se întâmplă când blocăm ceva,

prin opusul a ce vedem când blocăm ceva.

Deci, dacă blocăm receptorul de dopamină

și drosofila are nevoie de mai mult timp de calmare,

deducem că funcționarea normală
a acestui receptor și a dopaminei

duce la calmarea mai rapidă a drosofilei după pufuri.

Și asta ne duce cu gândul la ADHD

care a fost asociat la oameni
cu tulburări ale sistemului dopaminic.

Într-adevăr, dacă mărim nivelul de dopamină
la drosofile normale

hrănindu-le cu cocaină

după ce am obținut de la DEA aprobarea necesară

— Dumnezeule... (Râsete) —

vedem că aceste musculițe tratate cu cocaină

se calmează mai repede decât cele normale

și asta ne duce iar cu gândul la ADHD

ce se tratează adesea cu medicamente ca Ritalin

ce acționează similar cocainei.

Încet-încet am început să-mi dau seama

că ceea ce a început cu o încercare
de a enerva musculițe

ar putea avea o oarecare relevanță
asupra unei tulburări psihice umane.

Dar cât de departe merge această analogie?

După cum mulți știți, indivizii cu ADHD

au și tulburări de învățare.

E adevărat și pentru musculițele
cu receptorul de dopamină mutant?

În mod remarcabil, răspunsul e afirmativ.

După cum a arătat Seymour încă în anii '70,

musculițele, ca păsările cântătoare
după cum ați auzit,

pot să învețe.

Poți antrena o musculiță să ocolească un miros,
reprezentat aici cu albastru,

dacă asociezi mirosul cu un șoc.

Apoi, când pui musculițele antrenate să aleagă

între un tub cu mirosul asociat cu șoc și un altul,

nu vor alege tubul cu miros albastru
asociat cu șoc.

Dar dacă faci acest test
cu musculițele dopamin-mutante,

ele nu învață asta. Nu învață nimic.

Se pot lăsa de CalTech.

Asta însemnă că aceste musculițe
au două anormalități,

sau fenotipuri, cum le spunem noi, geneticienii,

ce se pot întâlni și la ADHD: hiperactivitate
și tulburări de învățare.

Care este relația cauzală, dacă există vreuna,
între aceste fenotipuri?

La ADHD se presupune adesea că hiperactivitatea

e cauza tulburărilor de învățare.

Copiii nu pot sta locului suficient
pentru a se concentra, deci nu învață.

Dar ar putea fi și invers, tulburările de învățare

să ducă la hiperactivitate.

Pentru că nu pot învăța, copiii caută
altceva să le distragă atenția.

Ar mai fi și posibilitatea să nu existe nicio relație

între tulburările de învățare și hiperactivitate,

ambele fiind cauzate de un mecanism comun
întâlnit în ADHD.

Ne întrebăm de mult aceste lucruri,

dar la musculițe putem chiar testa asta.

Și o facem săpând adânc în mintea musculiței

și începând să-i desfacem circuitele
folosindu-ne de genetică.

Luăm indivizii mutanți de receptor de dopamină

și restaurăm prin inginerie genetică
sau vindecăm receptorul de dopamină

inserând în creierul musculiței o copie bună a genei

pentru receptorul dopaminei.

Dar în fiecare individ o inserăm
doar în anumiți neuroni

și apoi le testăm

capacitatea de învățare și hiperactivitatea.

În mod remarcabil, am constatat
că putem separa complet cele 2 anormalități.

Dacă reinserăm o copie bună a genei
pentru receptorul dopaminei,

în această structură eliptică numită
complexul central,

musculițele nu mai sunt hiperactive,
totuși nu pot învăța.

Pe de altă parte, dacă punem gena bună
într-o altă structură

numită corpul-ciupercă,

tulburarea de învățare dispare,
musculițele învață bine,

totuși rămân hiperactive.

Ceea ce ne indică faptul

că dopamina nu scaldă
creierul acestei insecte ca o supă.

Mai degrabă acționează controlând
două funcții diferite

la două circuite diferite,

deci motivul pentru care sunt două nereguli
cu musculițele dopamin-receptoare

e că același receptor controlează două funcții diferite

în două arii cerebrale diferite.

Dacă e adevărat și pentru ADHD la oameni

nu știm, dar astfel de rezultate

ar trebui cel puțin să ne facă să ne gândim
la această posibilitate.

Aceste rezultate ne fac, pe mine și colegii mei,
ferm convinși

că creierul nu-i o pungă de supă de compuși chimice,

și că e greșit să se trateze
tulburările psihice complexe

doar schimbând gustul acestei supe.

Trebuie să fim ingenioși și să ne folosim
cunoașterea științifică

în încercarea de a crea
o nouă generație de tratamente

ce țintesc neuroni specifici și arii cerebrale specifice

ce sunt afectate în diferitele tulburări psihice.

De putem face asta, am putea vindeca aceste tulburări

fără efecte secundare neplăcute,

picurând ulei în motorul mental

doar unde e nevoie. Mulțumesc.