Podignite ruku ako znate nekoga u vašoj užoj porodici ili krugu prijatelja ko pati od nekog oblika duševne bolesti. Tako sam i mislio. Nisam iznenađen.
I podignite ruku ako mislite da osnovna istraživanja na vinskim mušicama imaju neke veze sa našim razumevanjem duševnih bolesti kod ljudi. Tako sam i mislio. Nisam iznenađen. Vidim da mi je posao unapred olakšan.
Kao što smo jutros čuli od dr Insela psihički poremećaji poput autizma, depresije i šizofrenije uzimaju velik danak na ljudsko zdravlje. O njihovom lečenju i razumevanju njihovih osnovnih mehanizama znamo manje nego kod telesnih bolesti. Razmislite o tome: 2013. je, druga decenija milenijuma i ako vas brine dijagnoza raka odete kod svog doktora, uradite snimak kostiju, biopsije i testove krvne slike. U 2013., ako vas brine dijagnoza depresije, odete kod svog doktora, i šta dobijate? Upitnik. Jedan od razloga za ovo je to što imamo previše pojednostavljen i veoma zastareo pogled na biološku osnovu duševnih poremećaja. Gledamo na njih – a populana štampa samo pomaže ovom viđenju – kao na hemijske neravnoteže u mozgu, kao da je mozak neka vrsta kesice hemijske supe puna dopamina, serotonina i norepinefrina. Ovo viđenje uslovljeno je činjenicom da puno lekova koji se prepisuju za lečenje ovih bolesti poput Prozaka, deluju globalno tako što menjaju hemiju mozga kao da je mozak zaista kesica hemijske supe. Ali nemoguće је da je to odgovor, jer ovi lekovi, zapravo, ne funkcionišu baš dobro. Puno ljudi neće da ih uzima ili prestaje da ih uzima, zbog neprijatnih neželjenih dejstava. Ovi lekovi imaju toliko neželjenih dejstava jer je lečenje kompleksnih duševnih poremećaja putem njih pomalo poput pokušavanja da zamenite ulje u motoru tako što otvorite kanister i raspete ga svuda po bloku motora. Nešto će kapnuti na pravo mesto, ali većina toga će naneti više štete nego koristi.
Novo viđenje je ono o kom ste takođe čuli od dr Insela jutros, a to je da su duševni poremećaji zapravo smetnje moždanih kola koja posreduju između emocija, raspoloženja i afekta. Kada mislimo o spoznaji, pravimo analogiju mozga i kompjutera. To nije problem. Ispostavlja se da je ta analogija jednako tačna i za emocije. Samo što mi ne razmišljamo o tome na taj način. Ali o osnovi kola duševnih poremećaja znamo mnogo manje toga zbog neverovatne dominacije ove hipoteze o hemijskoj neravnoteži.
Nije da hemikalije nisu bitne kod duševnih poremećaja. Samo što mozak ne pliva u njima kao u supi. One se zapravo ispuštaju na veoma specifičnim mestima i deluju na specifične sinapse kako bi promenile tok informacija u mozgu. Ako zaista želimo da razumemo biološku osnovu duševnih poremećaja, moramo da odredimo lokacije u mozgu u kojima deluju ove hemikalije. U suprotnom, samo ćemo prosipati ulje po našim mentalnim motorima i trpeti posledice.
Kako bismo počeli da prevazilazimo naše neznanje o ulozi hemije mozga u moždanim kolima, pomaže da radimo na onome što mi biolozi nazivamo ‘modelnim organizmima,’ što su životinje poput vinskih mušica i laboratorijskih miševa kod kojih možemo primeniti moćne genetičke tehnike da biсмо identifikovali i otkrili specifične klase neurona na molekularnom nivou, o čemu ste jutros čuli u govoru Alana Džounza. Štaviše, kada uradimo to, zapravo možemo aktivirati specifične neurone ili možemo uništiti ili sprečiti njihovu aktivnost. Ako sprečimo poseban tip neurona i otkrijemo da je taj tip ponašanja blokiran, možemo zaključiti da su ti neuroni neophodni za taj tip ponašanja. Sa druge strane, ako aktiviramo grupu neurona i otkrijemo da to proizvodi taj vid ponašanja, možemo zaključiti da su ti neuroni dovoljni za ponašanje. Na ovaj način, putem ovakvog testa, možemo povući uzročno-posledične veze između aktivnosti specifičnih neurona u pojedinim kolima i pojedinih vidova ponašanja, a kod ljudi je to sada veoma teško, ako ne i nemoguće.
Ali može li organizam poput vinske mušice – koji je sjajan modelni organizam jer ima mali mozak, sposoban je za kompleksna i prefinjena ponašanja, brzo se razmnožava i jeftin je. Ali može li organizam poput ovog da nas nauči nešto o stanjima poput emocija? Da li ovi organizmi uopšte imaju stanja poput emocija ili su samo maleni digitalni roboti?
Čarls Darvin je verovao da insekti imaju emocije i da ih izražavaju kroz svoje ponašanje, kao što je i napisao u svojoj monografiji o izrazima emocija kod ljudi i životinja iz 1872. Moj kolega Simor Benzer je takođe verovao u to. Simor je čovek koji je uveo korišćenje vinskih mušica kao modelnog organizma na Kalteku ‘60-tih godina da bi proučavao vezu između gena i ponašanja. Simor me je regrutovao na Kaltek krajem ‘80-tih. Dok je bio ovde, bio je moj džedaj i rabin, i Simor me je naučio da volim vinske mušice kao i da se igram naukom.
Kako postaviti ovakvo pitanje? Jedno je verovati da vinske mušice imaju stanja poput emocija, ali kako da zaista otkrijemo da li je to istina ili ne? Kod ljudi često vidimo stanja poput emocija iz izraza lica, kao što ćete čuti kasnije u toku dana. Ipak, to je pomalo teško uraditi sa vinskim mušicama. (Smeh) To je kao kad biste sleteli na Mars i pogledali kroz prozor svemirskog broda u male zelene ljude u oko njega i pokušali da odgonetnete: “Kako da otkrijem da li oni imaju ili nemaju emocije?” Šta možemo uraditi? Ovo nije lako.
Jedan od načina kako početi je da smislimo neke opšte karakteristike ili svojstva stanja poput emocija poput nadražaja i da vidimo da li možemo prepoznati neka ponašanja vinskih mušica sa tim istim karakteristikama. Tri bitne karakteristike koje mi padaju na pamet su istrajnost, postepenost intenziteta i valenca. Istrajnost podrazumeva trajanje. Svi znamo da nadražaj koji izaziva emociju prouzrokuje da ta emocija traje dugo nakon što je nadražaj nestao. Postepenost intenziteta znači upravo to. Možete pojačati ili smanjiti intenzitet emocije. Ako ste pomalo nesrećni, uglovi vaših usta će se spustiti i šmrkaćete, a ako ste veoma nesrećni, niz lice će vam ići suze i možda ćete jecati. Valenca podrazumeva dobro ili loše, pozitivno ili negativno.
Odlučili smo da vidimo da li mušice možemo naterati da pokažu vrstu ponašanja koje vidite kod ose iz poslovice, za stolom na izletu. Osa će nasrtati na vaš hamburger i što više pokušavate da je smljeskate, čini se da se ona više razdražuje. Stvorili smo napravu koju zovemo duvomat, sa kojom možemo proizvesti malene nalete vazduha ka vinskim mušicama u ovim plastičnim cevima u našoj laboratoriji i da ih tako oduvamo. Otkrili smo da ako ovim mušicama damo nekoliko naleta vazduha zaredom, postanu pomalo hiperaktivne i nastave da trče okolo neko vreme nakon što naleti prestanu i treba im dosta da se smire. Izmerili smo ovo ponašanje putem posebnog softvera za praćenje kretanja, koji smo razvili sa mojim saradnikom Pjetrom Peronom, sa odseka elektrotehnike ovde na Kalteku. Brojke su nam pokazale da, nakon što iskuse niz ovih naleta vazduha, mušice padaju u stanje hiperaktivnosti koje je istrajno, dugotrajno i takođe se može gradirati. Više naleta vazduha ili više intenzivnijih naleta, prouzrokuju da stanje traje duže.
Sada smo hteli da pokušamo da razumemo nešto o tome šta kontroliše dužinu trajanja stanja. Odlučili smo da iskoristimo naš duvomat i automatski softver za praćenje da snimimo stotine linija mutiranih vinskih mušica i vidimo da li možemo naći neke sa neuobičajenom reakcijom na nalete vazduha. Ovo jedna od sjajnih stvari u vezi sa vinskim mušicama. Postoje spremišta gde samo uzmete telefon i naručite stotine ampula različitih mutanata vinskih mušica i pregledate ih u svom ogledu da otkrijete koji gen je pogođen mutacijom. Tokom pregleda otkrili smo jednog mutanta kojem je trebalo puno duže da se smiri nakon naleta vazduha i kada smo ispitali gen pogođen mutacijom, ispostavilo se da je to receptor dopamina. Tako je – mušice, poput ljudi, imaju dopamin i on deluje na njihove mozgove i sinapse kroz iste molekule receptora dopamina koje imamo vi i ja. Dopamin ima dosta važnih funkcija u mozgu, poput pažnje, nadražaja, nagrađivanja i poremećaji u sistemu dopamina su povezivani sa nekoliko mentalnih poremećaja poput korišćenja droga Parkinsonove bolesti, i hiperkinetičkog poremećaja.
U genetici stvari idu malo protiv intuicije. Normalnu funkciju nečega zaključujemo iz toga šta se ne desi kada to sklonimo, iz suprotnog od onog što vidimo kada to sklonimo. Tako da kada uklonimo receptor dopamina i mušicama treba više da se smire, iz toga zakljčujemo da je normalna funkcija dopamina i ovog receptora da dovede do toga da se mušice brže smire nakon naleta vazduha. To podseća na hiperkinetički poremećaj, koji je povezivan sa poremećajima sistema dopamina kod ljudi. Zaista, ako povećamo nivoe dopamina kod normalnih mušica tako što im dajemo kokain nakon što od Agencije za narkotike dobijemo odgovarajuću dozvolu – O, bože moj – (Smeh) zaista otkrivamo da se ove mušice na kokainu smiruju brže od običnih mušica, i ovo takođe podseća na hiperkinetički poremećaj, koji se često leči lekovima poput Ritalina koji deluju slično kokainu. Polako sam počeo da shvatam da je ono što je počelo kao nestašan pokušaj da se iznerviraju vinske mušice može da bude bitno za duševne poremećaje kod ljudi.
Koliko daleko seže ova analogija? Kao što mnogi ovde znaju, ljudi sa hiperkinetičkim poremećajem takođe imaju poremećaje u učenju. Da li je to tačno i za naše mutantske muve sa receptorima dopamina? Neverovatno, ali odgovor je da. Kao što je Simor pokazao sedamdesetih, mušice, poput ptica pevačica, kao što ste upravo čuli, imaju mogućnost učenja. Mušicu možete obučiti da izbegava miris, ovde obeležen plavim, ako taj miris uparite sa šokom. Onda kada tim obučenim mušicama date priliku da biraju između cevi sa mirisom koji je uparen sa šokom i drugim mirisom ona izbegava cev sa plavim mirisom koji je uparen sa šokom. Ako uradite ovaj test na mutantskim mušicama sa receptorima dopamina, one ne uče. Njihov rezultat je nula. Izbacuju ih sa Kalteka.
To znači da ove mušice imaju dve abnormalnosti ili fenotipa, kao ih zovemo mi genetičari, koji se mogu naći kod hiperkinetičkog poremečaja: hiperaktivnost i poremećaj u učenju. Koja je uzročna veza između ova dva fenotipa, ako je uopšte i ima? Kod hiperkinetičkog poremećaja, često se pretpostavlja da hiperaktivnost izaziva poremećaj u učenju. Deca ne mogu da sede dovoljno dugo da se usredsrede, tako da ne uče. Ali isto tako može biti da poremećaj u učenju izaziva hiperaktivnost. Kako deca ne mogu da uče, traže druge stvari da im odvuku pažnju. Poslednja mogućnost je da veza ne postoji uopšte između poremećaja u učenju i hiperaktivnosti, nego da ih izaziva zajednički pozadinski mehanizam kod hiperkinetičkog poremećaja.
Naučnike je ovo dugo zanimalo kod ljudi ali kod mušica to zapravo možemo testirati. Ovo radimo tako što zaronimo duboko u um mušice i počnemo da odmotavamo njegova kola kroz genetiku. Uzmemo mutantske mušice sa receptorima dopamina i genetski povratimo ili izlečimo receptor dopamina tako što vratimo dobar primerak gena receptora dopamina nazad u mozak mušice Ali kod svake mušice ga vraćamo samo u određene neurone a ne u druge i onda svaku od ovih mušica testiramo na sposobnost učenja i hiperaktivnost.
Neverovatno, ali možemo u potpunosti razdvojiti ove dve abnormalnosti. Ako vratimo dobar primerak receptora dopamina u ovu eliptičnu strukturu zvanu centralni kompleks mušice više nisu hiperaktivne, ali još ne mogu da uče. Sa druge strane, ako vratimo receptor u drugačiju strukturu zvanu telo pečurke, deficit u učenju je spašen, mušice uče dobro, ali su još uvek hiperaktivne. To nam govori da mozak mušica ne pliva u dopaminu kao u supi. Dopamin zapravo kontroliše dve odvojene funkcije na dva odvojena kola, tako da to što dve stvari ne valjaju sa našim mušicama sa receptorima dopamina, je zbog toga što isti receptor kontroliše dve različite funkcije u dva različita dela mozga. Ne znamo da li je isto tačno za hiperkinetički poremećaj kod ljudi, ali ovakvi rezultati u najmanju ruku treba da nas nateraju da to uzmemo u obzir.
Ovi rezultati mene i moje kolege uveravaju više nego ikad da mozak nije kesica hemijske supe i da je greška lečiti kompleksne duševne poremećaje samo menjanjem ukusa te supe. Moramo da iskoristimo svoju genijalnost i naučno znanje i pokušamo da smislimo novu generaciju tretmana namenjenih specifičnim neuronima i delovima mozga koje pogađaju pojedini duševni poremećaji. Ako možemo da uradimo to, možda ćemo moći da izlečimo ove poremećaje bez neprijatnih neželjenih dejstava, da vratimo ulje u naše mentalne motore, baš tamo gde treba. Hvala puno.
Tekst je preuzet sa TED-a