Stimulace mozku mění vžité preference  
Budeme také mít elektrody v mozku, když to při učení opic tak dobře funguje?

Když se řekne VTA  nejspíš nás za přispění vyhledávače Google napadne českobudějovické odstraňování zápachu. Kromě koagulantů a flokulantů pro čistírny odpadních vod, je VTA také označením pro oblast, kterou překladač definuje jako lokalitu v těsném sousedství areálu pro koně. Kvalitnější překladače nás zase pošlou do míst výskytu mořských koníků. Z navrhovaných alternativ je ta poslední pravdě nejblíže. Pro neurology je totiž VTA kouskem mozku blízko struktury, anatomy nazývané hipokampus. Ten je hluboko ve spánkovém laloku a jsou ve skutečnosti dva Jeden v pravé a druhý v levé mozkové hemisféře. Těsně nad těmito koníky je titěrný shluk neuronů -  struktura VTA, s náplní práce v oblasti běžného šílenství a sexu.

 

 
Haloperidol, schizofrenikům dobře známé antipsychotikum

VTA a lobotomie
Když se řekne šílenec, nejspíš nás napadne schizofrenik a nějaký poťapanec vydávající se za arcibiskupa, případně zprostředkovatel komunikace  s velitelem vesmírné flotily 10 miliónů mateřských lodí.  Kdysi na takové zabírala lobotomie a právě díky ní dnes víme, že přetnutí mozkové kabeláže s dopaminovými dráhami z VTA do předního mozkového laloku, dělá divy. Chirurgové se v technice lobotomie tak vylepšili, že to zvládli provádět i přes nos, nebo otvor spojující oční důlek s mozkovnou. Kdysi módním zákrokem v Americe vylepšovali vězně a v Japonsku zklidňovali energická a neposedná dítka. Po lobotomii přišla éra Chlorpromazinu. Momentálně nejnovějším hitem v psychiatrických léčebnách je „vitamín H“. Tak personál říká Haloperidolu. Jejich klientům vyřazuje dopaminové receptory tak mocně, že mu sedí i druhá přezdívka - chemický lobotom. Stejná substance jako je v Haloperidolu, zajišťující personálu klidné služby, mají v sobě i Haldol, Aloperidin, Bioperidolo, Brotopon, Dozic, Duraperidol, Einalon S, Eukystol, Halosten, Keselan, Linton, Peluces, Serenace, Serenase, Sigaperidol,... Jeden by z tak lukrativního segmentu trhu se zdravím mohl nabýt dojmu, že hromadně blbneme. Podle distributorů ale jde jen o uvedení personifikované léčby k takové dokonalosti, že respektuje i pacientovu volbu, pod jakým jménem chce do sebe 4-[4-(4-chlorfenyl)-4-hydroxy-1-piperidyl]-1-(4-fluorfenyl)-butan-1-on,   vpravovat. 

 

VTA,  sex a jiné odměny

Zvětšit obrázek
Náplní činnosti neuronů ve VTA jsou sex, sport, jídlo a běžné šílenství. (Kredit: Wikipedia)

Dnes se nám pod pojmem odměna za sex, vybaví smluvní ceny z E55, případně služební postup sekretářky. Dříve šlo i o jiné komodity, snaha o klidné stáří zajištěné mnoha potomky, co dnes  genetici rádi nazývají termínem propagace genů. Neurovědci za tím vším vidí dopaminergní systém odměn, který je prý tím nejhlavnějším autoregulačním mechanismem. Evoluční biologové mluví o motoru reprodukce s navozováním příjemných pocitů zvyšujících pravděpodobnost opakování takového chování a o zachování rodu a druhu. Řeč je přitom stále o tom samém – reward systému - odměně  zprostředkované dopaminem. 
Nejblíže pravdě asi budou ti, kteří jak to  hlavní, tak to pohlavní, spatřují v triumvirátu  VTA, neboli ventrální tegmentální oblastí, nucleus accumbens (NAc) a prefrontálním kortexem.  Pochopitelně  to popsali už začátkem 18. století, kdy o dopaminu, jako zprostředkovateli komunikace nevěděli zhola nic. Jistý François Marie Arouet, píšící pod pseudonymem Voltair, to formuloval v pojednání o lásce. Označil ji ze všech vášní tou nejsilnější, neboť útočí současně na hlavu, srdce i tělo. Sto let pak ještě trvalo, než to Sigmund Freud upřesnil na: „Vzdáte-li se kouření, pití a milování, nebudete ve skutečnosti žít déle, ale jen vám to tak bude připadat.“  I když ani on nemohl mít o dopaminu ani tušení, vtipně předpověděl souvislost mezi zajišťováním životně důležitých potřeb k přežití a závislostí na drogách.


Neuromechanismus odměn návykových látek
Dopaminergní neurony sídlí ve ventrální tegmentální oblasti (VTA), v substantia nigra a v hypotalamu v nucleus arcuatus. Ze substantia nigra vychází nigrostriatální dráha, o jejíž existenci se většina z nás začne zajímat, až když dostaneme klepotici a pan doktor se nám snaží vysvětlit jak nám klesla dodávka dopaminu, čímž převážila v thalamu inhibice a přišli jsme tím o kontrolu nad  pohybem a ovládá nás nezvladatelný třes s frekvencí 3 – 6 cyklů za sekundu. Zatímco Parkinson nám třepe rukou v klidu, jinou poruchu (mozečku), signalizuje jiný třes, pouze při provádění pohybů.

Dopamin – nosič potěšení, emocí, motivace a dobrých zpráv v centru odměny.

Opravdu slavným udělaly VTA s dopaminem až drogy. Z ventrální tegmentální oblasti vychází dvě dráhy - mezokortikální a mezolimbická. I když psychoaktivní látky působí různě, i chemicky jsou každý pes jiná ves, všechny mají jedno společné. Tím je zvýšený výdej dopaminu z VTA do  nucleus arcuatus související s prožitkem něčeho příjemného. První je fáze očekávání nevšedních podnětů, druhou je vlastní prožívání příjemností. Opakovaná stimulace s nadprodukcí dopaminu ale vše krásné brzo zcvrkne na patologickou odměnu v podobě pouhého ukojování absťáků. Právě ve snaze přijít na kloub fungování systému odměn, který je navíc úzce propojen s pamětí a stresem, se neurofyziologové uchylují k vpichování drátků do mozku.


 
Umělá stimulace mozku
Záměrnou stimulaci opičích mozků elektrodami zavedenými hluboko do mozku, prováděli i vědci z Massachusetts General Hospital (MGH) a University of Leuven v Belgii. Svým svěřenkyním vsugerovali změnu preference obrazu na který se „chtějí“ dívat. Své pokusy popsali v nejnovějším čísle časopisu Current Biology. Opicím slabými elektrickými impulsy stimulovali ventrální tegmentální oblasti (VTA).
 

 
Impulsy zavedenými do ventrální tegmentální oblasti lze makaky učit novým věcem. (Kredit: Wikipedia / Flickr / Karyn Sig)

Nejprve bylo třeba se elektrodou trefit do správného místa, které je při základně středního mozku. K tomu využili džus a magnetickou rezonanci. Sladká šťáva u makaků VTA rozzáří, protože aktivuje centrum odměny. Když byly dráty na správném místě, mohl experiment začít. Opicím  předkládali dvojici obrazů, například hvězdu a míč. Mohly se rozhodnout, zda se podívají co se za jedním z nich skrývá. To, který se jim víc pozdával (byl jim sympatičtější, zjistili vědci velmi rychle, spočinul na něm opičí pohled. Každé zvíře bylo cvičeno pomocí pamlsku, aby se nejprve podívalo na bílou plochu ve středu zorného pole, pak teprve na jeden z párových obrázků. Opice jsou inteligentní a zvláště s podporou džusu vše rychle pochopily.  Vědci zase zjistili, který obrázek se tomu kterému opičímu srdci z nějakých důvodů zamlouval a koukání na něj bylo příjemnější.

 

Odhalenou přirozenou náklonnost pokusným primátům vědci vymluvili. Stačilo jim k tomu dvaceti minutové video v němž se každých pět sekund náhodně měnil obrázek. Časy stimulace v opičím filmu už totiž nahodilými nebyly. Tok proudu do elektrod sesynchronizovali s promítnutím políčka s neoblíbeným obrázkem. Elektřina vyprovokovala uvolnění neurotransmiteru a navození libého pocitu. Opičí mozek pochopil, že se mu vlastně líbí to, co se mu nelíbí. Že nešlo o strach vyvolaný elektrošoky ale o koukání se na obrázek s radostí podepřenou přidanými milivolty, se dalo ověřit kontrolou s džusem. Laskomina i stimulace proudem, rozsvěcovaly stejný okrsek (někdy přezdívaný také jako jako centrum slasti), takže o nich lze říci, že vykonávaly stejnou „práci“.   


 

Zvětšit obrázek
Wim Vanduffel: „U úzkonosých primátů lze preference stimulací měnit snadno.“ (Foto: International Neuroinformatics Coordinating Facility)

Když si to zrekapitulujeme, tak výsledkem pokusu byla zvířata, která si původně sama něco oblíbila, aby v vzápětí zjistila, že si nevybrala dobře a vědci je bez násilí a hrozeb přesvědčili, chcete-li naučili, že se jim líbí, co se jim předtím ani trochu nezamlouvalo. Když vědcům jejich agitace tak dobře vycházela, napadlo je další pokračování.
Zvířeti, kterému již jednou názor změnili, začali mozek znovu masírovat v okamžicích, kdy mu před očima přejela ta jeho původní preference. Tedy ta, kterou si vytvořilo bez přičinění techniky, spontánně,  na samém začátku pokusu. Tím opicím jejich původní, pak zavrženou preferenci, zase vrátili mezi „oblíbené“. Jako by mozek fungoval podle hesla, kam vítr, tam plášť. Vlastně můžeme být rádi, že vědci už dál  nepokračovali. Nejspíš bychom se v těch preferencích ztratili, jako někdy poslanci Parlamentu. Ostatně ani jim stimulace a změna preferencí není tak úplně cizí a tak objev americko-belgického týmu je přesnější interpretovat jen jako potvrzení, že co zvládá Homo sapiens, dokážou i makaci. 
 

Zvětšit obrázek
U primátů s nosem nahoře prověřuje stimulace Ivo Ištvan

Zajímavým by se mohl stát tento poznatek pro ekonomy. Porovnání nákladů na džus a spotřebu proudu, jednoznačně vyznívá ve prospěch nové metody. Vpich tenkého vlásku do mozku je jednorázový, rychlý a efekt je okamžitý. Jakákoliv snaha o změnu preference nechirurgickou cestou je komplikovaná a zdlouhavá. Navíc lze jednou již zavedenou elektrodou měnit preference kdykoliv k tomu vznikne nějaká potřeba. Odborný asistent radiologie na Harvard Medical School Wim Vanduffel se prořekl, že jejich další cílem je léčba depresí i regulace motivovaného chování. O další granty nejspíš nebudou mít nouzi. Jednak je zlepšování kvality života trpících depresemi činnost bohulibá, jiným mecenášům by se zase mohlo líbit, že elektrody v mozku by mohly být alternativou, jak zajistit spokojenost těch, k nimž kapříci zajišťující libé pocity klasickou stimulací, nikdy nedoplavou. 
  

Prameny: Role of the Primate Ventral Tegmental Area in Reinforcement and Motivation
Current Biology, http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2014.04.044

Massachusetts General Hospital

Datum: 04.06.2014 07:18
Tisk článku

Související články:

Mozek nikdy nespí     Autor: Dagmar Gregorová (02.02.2011)
Gm1     Autor: Josef Pazdera (12.05.2003)



Diskuze:



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace