Badania

11 Lutego

Źródło: One HD/FNP

Ja się boję, ty się boisz

Od dawna wiadomo, że ludzie zarażają się strachem od innych. Dobrze to widać w sytuacjach, gdy poszczególne jednostki nie dysponują wystarczającą ilością informacji. Na przykład, kiedy w tłumie ktoś nagle zaczyna krzyczeć i nikt nie może sprawdzić, co naprawdę się dzieje, to wszyscy zaczynają w popłochu uciekać, często tratując się nawzajem – mówi w rozmowie z FA dr hab. Ewelina Knapska, kierująca Pracownią Neurobiologii Emocji w Instytucie Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.

Wywiad, który przeprowadziła Aneta Zawadzka, przypominamy z okazji przypadającego 11 lutego Międzynarodowego Dnia Kobiet i Dziewcząt w Nauce.

Amerykański neurobiolog Joseph E. Le Doux jest współtwórcą i wokalistą w zespole Amygdaloids. Nazwa kapeli nie jest przypadkowa, pochodzi bowiem od pewnej struktury w mózgu o nazwie amygdala, czyli ciało migdałowate. Trzeba przyznać, że to dość zaskakujący wybór, ale jak rozumiem, spowodowany faktem, iż owa konstrukcja jest czymś wyjątkowo fascynującym.

Ciało migdałowate to struktura w mózgu odpowiedzialna za strach. Nie jest jedyną potrzebną, by odczuwać strach i reagować w sytuacjach zagrożenia, ale z pewnością jedną z najważniejszych. Dzięki badaniom Klüvera i Bucy’ego, którzy usuwali małpom dosyć duże fragmenty kory i znajdującego się pod nią ciała migdałowatego, wiemy, jak bardzo ich brak wpływał na zachowanie zwierząt. Naukowcy zauważyli, że stały się one po pierwsze stłumione emocjonalnie, czyli nie reagowały na bodźce normalnie wywołujące emocje, po drugie zaś podejmowały nietypowe działania, próbując np. jeść przedmioty, które są niejadalne, albo kopulować z różnymi dziwnymi obiektami. Kolejne badania wykazały, że już samo usunięcie ciała migdałowatego wywołuje podobne efekty. Stąd wiemy, że odgrywa ono istotną rolę w procesie przetwarzania emocji.

Czy tylko negatywnych, jak np. strach?

Nie tylko, chociaż rzeczywiście dużo więcej badań właśnie na nich się koncentrowało. Strachem zajmował się także wspomniany wcześniej Joseph E. Le Doux. Badania polegały na usuwaniu całego ciała migdałowatego albo jego fragmentów. Okazało się bowiem, że ciało migdałowate jest dość złożoną strukturą. W jej skład wchodzi szereg jąder, które różnią się nieco pod względem anatomicznym, przy czym dwa z nich, czyli jądro podstawno-boczne i jądro środkowe, są szczególnie istotne w kontekście strachu. Okazało się, że kiedy usunie się jeden z tych elementów, to zwierzęta zaczynają wykazywać poważnie zaburzone nabywanie reakcji strachu. Kolejne badania były już bardziej precyzyjne, a wraz z rozwojem technologii pojawiły się zupełnie nowe możliwości i można było zbadać ciało migdałowate jeszcze dokładniej, tzn. na poziomie obwodów neuronalnych.

Co to oznaczało w praktyce?

Chodzi o to, że istnieją określone grupy neuronów, które kontrolują pewne aspekty danego zachowania. Dzięki nowoczesnym rozwiązaniom można te grupy włączać i wyłączać, a to oznacza, że możemy tak manipulować skalą strachu u zwierzęcia, żeby doprowadzić do podwyższenia albo obniżenia poziomu tego stanu emocjonalnego.

Czy może to świadczyć o tym, że oto pojawia się nadzieja dla osób, które zmagają się z różnymi formami zaburzeń lękowych? Wiadomo, że dysponujemy w tej chwili różnymi formami terapii, także lekami, ale żadna z tych metod, jak do tej pory, nie zagwarantowała stuprocentowego sukcesu. Czy myśli pani, że w przyszłości będziemy mogli i potrafili regulować skalę lęku także u ludzi, tak by nie paraliżował on ich normalnego funkcjonowania?

Mam nadzieję, że tak. Oczywiście zdaję sobie sprawę, że dane, którymi dysponujemy, pochodzą przede wszystkim z modeli zwierzęcych, ale wiemy też, że uszkodzenie podobnych struktur u ludzi również powoduje zaburzenia uczenia się strachu i reakcji lękowych. Dzięki badaniom prowadzonym na zwierzętach możemy dużo lepiej kontrolować sytuację i obiekty doświadczalne. Wynika to z faktu, że ich mózg jest prostszy, przez co łatwiej zrozumieć procesy w nim zachodzące. Nawiasem mówiąc, technik manipulacyjnych nie stosuje się u ludzi w celach poznawczych. Wracając do wątku pomagania osobom z zaburzeniami lękowymi, to jest to o tyle trudna sytuacja, że nie chcielibyśmy całkowicie wyłączyć możliwości odczuwania lęku, bo przecież pełni on także funkcje przystosowawcze. Trudno żyć, nie bojąc się niczego.

Wydaje się, że niektórzy przynajmniej próbują.

To prawda. Może nawet są tacy, którym marzy się stworzenie jakiegoś super żołnierza, nieobawiającego się niczego, ale nam jednak chodzi o zupełnie inne efekty.

Czasami można usłyszeć sformułowanie, że czyjeś zachowanie wywołało epidemię strachu. Czy rzeczywiście można od kogoś zarazić się strachem?

Od dawna wiadomo, że ludzie zarażają się strachem od innych. Dobrze to widać w sytuacjach, gdy poszczególne jednostki nie dysponują wystarczającą ilością informacji. Na przykład kiedy w tłumie ktoś nagle zaczyna krzyczeć i nikt nie może sprawdzić, co naprawdę się dzieje, to wszyscy zaczynają w popłochu uciekać, często tratując się nawzajem. Zjawisko to jest dobrze znane i opisane. Nie do końca natomiast wiadomo, jak mózg kontroluje tego rodzaju zachowania, dlatego właśnie zaczęliśmy badać ten fenomen na zwierzętach. Zauważyliśmy bowiem, że szczury również zarażają się strachem. Zainspirowało nas to do przyjrzenia się, w jaki sposób mózg przetwarza emocje odbierane społecznie od drugiego osobnika.

Jak przebiegały te obserwacje?

Na pierwszym szczurze, nazywanym demonstratorem, przeprowadziliśmy warunkowanie strachu, polegające na tym, że zwierzę trafiło do klatki, gdzie przez podłogę przez krótki czas płynął słaby prąd elektryczny. Chcę podkreślić od razu, że nie jest to dla niego bardzo bolesne, może raczej dość nieprzyjemne. Następnie sprawdzaliśmy, co dzieje się z drugim osobnikiem, czyli obserwatorem, który ma z przestraszonym kolegą interakcję, samemu nie będąc poddawanym żadnej nieprzyjemnej stymulacji.

I co się okazało?

Okazało się, że obserwator przejmuje od demonstratora pobudzenie emocjonalne. Zaczęliśmy więc przyglądać się mózgowi i zobaczyliśmy, że ciało migdałowate bardzo intensywnie reaguje na tego rodzaju kontakt. Potem zaczęliśmy badać dalej i korzystając z technologii dającej możliwość manipulowania poszczególnymi obwodami neuronalnymi zadaliśmy sobie pytanie, na ile ta informacja jest specyficzna. W uproszczeniu chodzi o to, czy obserwator w momencie wchodzenia w interakcję z demonstratorem jest w stanie uzyskać wiedzę na temat zagrożenia. Zakładaliśmy bowiem, że jej posiadanie ma znaczenie przystosowawcze, czyli jeżeli niebezpieczeństwo jest blisko, to zwierzę wie, że musi się schować albo uciec, jeśli zaś jest bardziej odległe, to wystarczy, że zachowa ostrożność. Jak wynika z naszych obserwacji, w pierwszym przypadku obserwatorzy zamierali. W drugim natomiast szczury rozglądały się, wąchały, były pobudzone, ale nie zaprzestawały aktywności. W trakcie prowadzonych badań wykorzystaliśmy pewien konstrukt genetyczny, pozwalający, w tych neuronach, które są aktywowane w danej sytuacji, wyznakować aktywne komórki, by następnie wprowadzić do nich białko, będące kanałem jonowym, którym możemy sterować za pomocą światła.

Ale to jeszcze nie był koniec badań.

Dokładnie. Następnego dnia, po tym, jak szczury weszły w interakcję z partnerem, co doprowadziło do ekspresji wspomnianych białek, postanowiliśmy zobaczyć, co się stanie w momencie, kiedy te aktywne komórki, o których wspomniałam wcześniej, włączy się albo wyłączy w nieznanym otoczeniu. Okazało się, że kiedy włożymy zwierzę do nowego środowiska i zaczniemy włączać określone komórki, jego zachowanie zależy od tego, z kim miał wcześniej do czynienia. Jeśli ze szczurem, który się bardzo bał, to po aktywacji komórek zwierzę biegło, aby się schować i siedziało w bezpiecznym schronieniu, dopóki komórki były włączone. Aktywacja komórek zaangażowanych w kontakt z mniej zestresowanym partnerem nie spowodowała natomiast ucieczki, ale skutkowała ostrożnym badaniem środowiska. Jeszcze inaczej rzecz się ma w przypadku zwierząt, którym w ogóle nie pobudzaliśmy komórek związanych ze strachem. Ewidentnie da się zauważyć w ich działaniu swobodę i to, że generalnie są bardziej zrelaksowane.

Interesującą kwestią wydaje się sposób reakcji obserwatora. Czy to, jaka ona będzie, może zależeć od unikatowej konstrukcji psychofizycznej, co mogłoby w konsekwencji znaczyć, że pewne osobniki będą bardziej podatne na zarażanie się strachem, inne zaś mniej?

Próbujemy się temu przyglądać, w sposób szczególny u myszy. Głównie dlatego, że u nich występuje więcej modeli genetycznych, a to oznacza, że możemy zajrzeć głębiej w ich mózg. Interesuje nas kwestia, jak czynniki indywidualne oraz biologiczne zróżnicowanie wpływają na odczytywanie takich bodźców społecznych, jak strach. Wiemy, że myszy, podobnie jak szczury, reagują w sytuacjach zarażania strachem. Wiemy też, że kiedy jedno zwierzę patrzy na drugie, które ma warunkowanie strachu, to uczy się, że bodziec poprzedzający reakcję oznacza niebezpieczeństwo. Zauważamy natomiast dużą zmienność indywidualną w odpowiedzi na bodziec. Część myszy i szczurów bardzo silnie reaguje, co znaczy, że jest on dla nich bardzo ważny, ale jest też część rezonująca zdecydowanie słabiej.

A co z utrzymywaniem się w czasie owego stanu zarażenia emocjami? Czy można się dopatrzyć w tym obszarze jakichś prawidłowości?

Na pewno jest w tym jakaś zmienność. W laboratorium zwykle stosujemy testy polegające na obserwowaniu zwierząt przez określony, dosyć krótki czas. Zauważyliśmy, że u niektórych zwierząt stres związany z interakcją z przestraszonym partnerem szybko mija, ale są też takie, u których powstałe napięcie utrzymuje się przez większość czasu obserwacji. Myślę, że to, jak długo utrzymuje się pobudzenie, ma, podobnie jak poziom natężenia przejawianych reakcji, określone podłoże biologiczne.

Czy zarażanie się strachem koreluje w jakiś sposób z płcią?

Prowadziliśmy takie badania u szczurów, porównując zachowania samic oraz samców, i muszę przyznać, że wygląda to bardzo interesująco. Oczywiście samo zarażanie strachem zachodzi u obu płci w taki sam sposób, różnice pojawiają się natomiast na poziomie zachowań. U samic uwidacznia się zależność od fazy cyklu. Można zaobserwować, że w okresie, kiedy się nie rozmnażają, ich zachowanie przypomina nieco zachowanie samców. Natomiast w fazie płodnej stają się mniej wrażliwe na różnego rodzaju bodźce zewnętrzne.

Najzwyczajniej w świecie przekierowują swoją uwagę w zupełnie inne rejony?

Dokładnie tak. Generalnie problem polega na tym, że większość badań prowadzi się na samcach, głównie z racji tego, że zachodzi u nich mniejsza zmienność zachowania. Wreszcie naukowcy zaczęli sobie jednak uświadamiać, że stanowi to problem, bo nie uwzględnia połowy populacji. W naszym laboratorium staramy się przyglądać równocześnie samicom i samcom. Opracowaliśmy zautomatyzowaną klatkę umożliwiającą ocenę zachowań społecznych myszy żyjących w grupie. Klatka ta przypomina warunki, w których żyją myszy w ich naturalnym środowisku, czyli system nor połączonych korytarzami. Dzięki niej jesteśmy w stanie badać więcej zwierząt, przez dłuższy czas obserwować całe grupy samców i samic i obserwować sposoby tworzenia przez nie struktury społecznej. Możemy śledzić różne poczynania całej zbiorowości, jak i każdej myszy z osobna, bowiem wszystkie myszy wyposażone są w specjalny czip, pozwalający na identyfikację poszczególnych osobników. Tego rodzaju działania pozwalają nam dostrzec zmienność indywidualną i stąd właśnie wiemy, że niektóre zwierzęta są bardziej społeczne, inne zaś mniej.

Czy badania prowadzone przez panią mogłyby jakoś uzasadniać mechanizm powstawania dziedziczenia traumy?

W Instytucie Nenckiego funkcjonuje Centrum Badań Plastyczności Neuronalnej i Chorób Mózgu Braincity. Obszarem zainteresowań jednej z jego grup badawczych jest właśnie tematyka przekazywania traumy międzypokoleniowo. Badane są mechanizmy epigenetyczne, czyli takie zmiany materiału genetycznego, które nie polegają na mutacjach, a więc na zmianach DNA, ale na modyfikacjach części, które stanowią, można powiedzieć, szkielet dla DNA. Wiadomo, że przeżycie traumy przez rodziców powoduje trwałe zmiany epigenetyczne, które można wykryć u potomstwa. Można w związku z tym podejrzewać, że mamy do czynienia z jakąś formą przenoszenia traumy na kolejne pokolenia.

Wróćmy jeszcze do strachu. Jest on emocją, której raczej nie lubimy, bo jest nieprzyjemna. Czy znając jego charakterystykę i towarzyszące mu objawy, pojawiające się w ciele, można spróbować go kontrolować, albo przynajmniej zminimalizować? Byłoby to o tyle istotne, że cała reakcja strachu jest bardzo wyczerpująca dla ludzkiego organizmu.

Do pewnego stopnia strach możemy kontrolować. Większość terapii zajmujących się np. fobiami czy zaburzeniami lękowymi dąży do tego, by pacjent tak nauczył się zarządzać strachem, by wywołana reakcja nie rozwijała się nadmiernie. Problemem nie jest jednak samo występowanie reakcji strachu, pełniącego przecież funkcję przystosowawczą, ale odpowiadanie na bodźce, które wywoływać go nie powinny. Generalnie terapie skupiają się na tym, żeby najpierw zidentyfikować bodźce wywołujące strach. Potem prezentuje się je pacjentowi wielokrotnie, w bezpiecznych warunkach. Chodzi o to, by doprowadzić do przekonania, że nie istnieje powód, żeby trzeba było się bać. W klasycznym ujęciu nazywa się to wygaszaniem strachu. Tego typu rozwiązania są skuteczne w przypadku prostych fobii. Niestety dużo gorzej wygląda sprawa, kiedy mamy do czynienia np. z PTSD, czyli zespołem stresu pourazowego (post-traumatic stress disorder), gdzie różne przykre wspomnienia są ze sobą połączone i trudno zidentyfikować konkretne bodźce wywołujące konkretne objawy. Innym problemem, który wiąże się ze wspomnianymi terapiami, jest to, że nie gwarantują one, iż po pewnym czasie strach nie powróci. Warto w tym momencie uświadomić sobie, że wygaszanie strachu to nic innego niż jego tłumienie. Tworzy się w ten sposób nowy ślad pamięciowy, czyli nowa grupa neuronów w mózgu, które się nauczyły, że nie warto się bać. Uzyskany efekt można opisać jako zahamowanie oryginalnego strachu, ale nie jego wymazanie.

Czy to ma jakiś związek z tym, co nazywa się pamięcią strachu?

Pamięć strachu oznacza, że nauczyliśmy się, że czegoś się należy bać. W obecnej chwili próbuje się opracować terapie pozwalające zaburzyć na poziomie neuronów powstały ślad pamięciowy. Stosowane są różne metody, np. manipuluje się układem noradrenergicznym, który się aktywuje w momencie, kiedy jesteśmy zestresowani. Podając leki, próbuje się ograniczać jego nadmierną aktywność w odpowiednich momentach terapii. Optymalnym rozwiązaniem natomiast byłoby zidentyfikowanie konkretnego śladu, a potem wyłączenie go i to udaje się nam już zrobić u zwierząt.

Zabrzmiało to naprawdę optymistycznie. Można więc wyobrazić sobie, że w przyszłości dostaniemy do ręki pilota i po prostu wyłączymy coś, co nam przeszkadza.

Nie jest to oczywiście takie proste. Ale jest też dobra wiadomość. Jako że nasz mózg jest plastyczny, powstają w nim nowe synapsy, a my jesteśmy w stanie ciągle uczyć się kolejnych rzeczy, to można mieć nadzieję, że w pewnym momencie będziemy w stanie znaleźć naprawdę skuteczne rozwiązanie pozwalające regulować poziom strachu tak, by był on dla nas akceptowalny.