What investigating neural pathways can reveal about mental health | Kay M. Tye

Transcriber: Ivana Korom Reviewer: Krystian Aparta

Traduttore: Nicoletta Pedrana Revisore: Michelangelo Bardella

I'm going to start by saying something you think you know to be true.

Comincerò dicendo una cosa che vi può sembrare scontata.

Your brain creates all facets of your mind.

Il vostro cervello crea tutte le sfumature della vostra mente.

So then why do we treat mental and physical illnesses

Perché, dunque, curiamo le malattie fisiche e quelle mentali

so differently,

in modo così diverso,

if we think we know that the mind comes from the brain?

se crediamo di sapere che il pensiero arriva dal cervello?

Da neuroscienziata, mi è sempre stato detto

As a neuroscientist, I'm often told

that I'm not allowed to study how internal states

che non mi è consentito studiare come gli stati emozionali,

like anxiety or craving or loneliness

quali l'ansia, il desiderio o la solitudine,

are represented by the brain,

vengano rappresentati dal cervello,

and so I decided to set out and do exactly that.

e quindi ho deciso di fare esattamente quello.

My research program is designed to understand the mind

Il mio programma di ricerca è volto a capire la mente

by investigating brain circuits.

analizzando i circuiti del cervello.

Specifically, how does our brain give rise to emotion.

Nello specifico, come il nostro cervello crei le emozioni.

It's really hard to study feelings and emotions,

È veramente difficile studiare le sensazioni e le emozioni,

because you can't measure them.

perché non si possono misurare.

Behavior is still the best and only window

Il comportamento è fino ad ora il modo migliore e la sola via di accesso

into the emotional experience of another.

all'esperienza emozionale altrui.

For both animals and people,

Sia per gli animali che per gli uomini,

yes, self-report is a behavioral output.

le auto-valutazioni sono una misura del comportamento.

Motivated behaviors fall into two general classes:

I comportamenti motivazionali ricadono in due categorie:

seeking pleasure and avoiding pain.

cercare il piacere ed evitare il dolore.

The ability to approach things that are good for you

La capacità di fare ciò che è un bene per voi

and avoid things that are bad for you

ed evitare ciò che è nocivo

è fondamentale per la sopravvivenza.

is fundamental to survival.

And in our modern-day society,

E nella nostra società moderna

trouble telling the difference can be labeled as a mental illness.

la difficoltà nel capirne le differenze

può essere etichettata come malattia mentale.

If I was having car trouble,

Se ho un guasto alla macchina,

and I took my car to the mechanic,

e la porto dal meccanico,

the first thing they do is look under the hood.

la prima cosa che fanno è guardare dentro al cofano.

But with mental health research,

Ma nello studio sulla salute mentale,

you can't just pop open the hood with the press of a button.

non è possibile aprire il cofano con un semplice pulsante.

So this is why we do experiments on animals.

Ed è per questo che conduciamo esperimenti sugli animali.

Specifically, in my lab, mice.

Nello specifico, nel mio laboratorio, sui topi.

To understand the brain, well, we need to study brains.

Per capire il cervello, dobbiamo studiare i cervelli.

And for the first time, we actually can.

E per la prima volta, possiamo farlo.

We can pop open the hood.

Possiamo spalancare questo cofano.

We can look inside

Possiamo guardare dentro,

and do an experiment and see what comes out.

fare un esperimento e vedere cosa ne esce fuori.

Technology has opened new windows into the black box that is our minds.

La tecnologia ha aperto nuove finestre sulla scatola nera che è la nostra mente.

The development of optogenetic tools

Lo sviluppo di strumenti di optogenetica

has allowed us unprecedented control over specific neurons in the brain

ha permesso una visione senza precedenti su specifici neuroni del cervello

and how they talk to each other by firing electrical signals.

e su come interagiscano tra loro con segnali elettrici.

We can genetically engineer neurons to be light sensitive

Possiamo geneticamente modificare neuroni che diventano sensibili alla luce

and then use light to control how neurons fire.

e poi usare questa per controllare le emissioni dei neuroni.

This can change an animal's behavior,

Questo può cambiare il comportamento di un animale,

giving us insight into what that neural circuit can do.

e ci permette di vedere ciò che i circuiti neurali possono fare.

Want to know how scientists figure this out?

Volete sapere come gli scienziati fanno tutto questo?

Scientists developed optogenetic tools by borrowing knowledge

Gli scienziati hanno sviluppato strumenti optogenetici prendendo spunto

from other basic science fields.

da altri settori scientifici di base.

Algae are single-celled organisms that have evolved to swim towards light.

Le alghe sono organismi unicellulari evolutisi per muoversi verso la luce.

And when blue light shines onto the eyespot of an algae cell,

E quando una luce blu brilla nella zona di visione di un'alga,

a channel opens, sending an electrical signal

si apre un canale che invia segnali elettrici

that makes little flagella flap

che fanno muovere i flagelli

and propels the algae towards sunlight.

per dirigerla verso la fonte di luce.

If we clone this light-sensitive part of the algae

Se cloniamo questa parte della cellula sensibile alla luce,

and then add it to neurons through genetic modification,

e la aggiungiamo ai neuroni attraverso modifiche genetiche,

we can make neurons light-sensitive, too.

possiamo rendere anche i neuroni sensibili alla luce.

Except, with neurons,

In questo caso, con i neuroni,

when we shine light down an optical fiber deep into the brain,

quando inviamo segnali luminosi lungo fibre ottiche nel cervello,

we change how they send electrical signals to other neurons in the brain

cambiamo il modo con cui inviano segnali agli altri neuroni

and thus change the animal's behavior.

e di conseguenza cambiamo il comportamento dell'animale.

With the help of my colleagues,

Con l'aiuto dei miei colleghi,

I pioneered the use of optogenetic tools

sono stata pioniera in questa attività

to selectively target neurons that are living in point A,

per selezionare neuroni specifici che sono in un punto A,

sending messages down wires aimed at point B,

e che mandano messaggi a un punto B,

leaving neighboring neurons going other places unaffected.

lasciando che i neuroni circostanti continuino a mandare segnali

senza problemi.

This approach allowed us to test the function of each wire

Questo metodo ci ha permesso di testare la funzione di ciascun collegamento

within the tangled mess that is our brain.

all'interno della complessa

rete cerebrale.

A brain region called the amygdala

Una regione del cervello, l'amigdala,

has long been thought to be important for emotion,

è sempre stata considerata importante per le emozioni,

and my laboratory discovered

e il mio laboratorio ha scoperto

that the amygdala resembles a fork in the road

che è come un bivio

where activating one path can drive positive emotion and approach,

dove una direzione porta a un approccio e a emozioni positivi,

and activating another path can drive negative emotion and avoidance.

e l'altra porta alla negatività e al rifiuto.

I'm going to show you a couple of examples --

Vi faccio vedere un paio di esempi,

a taste of raw data --

un assaggio di dati grezzi,

of how we can use optogenetics to target specific neurons in the brain

di come possiamo usare l'optogenetica per mirare neuroni specifici del cervello

and get very specific changes in behavior.

e ottenere cambiamenti sostanziali nel comportamento.

Anxiety patients have abnormal communication

I pazienti ansiosi hanno una comunicazione anomala

between two parts of the amygdala,

tra le due parti dell'amigdala,

but in people, it's hard to know if this abnormality is cause or effect

ma nelle persone è difficile capire se questo sia la causa o l'effetto

of the disease.

della malattia.

We can use optogenetics to target the same pathway in a mouse,

Possiamo utilizzare l'optogenetica per mirare allo stesso percorso in un topo

and see what happens.

e vedere cosa succede.

So this is the elevated plus maze.

Questo è il labirinto.

It's a widely used anxiety test

Viene usato nei test sull'ansia

that measures the amount of time

per misurare il tempo

that the mouse spends in the safety of the closed arms

che il topo passa nella tranquillità del vicolo cieco,

relative to exploring the open arms.

in rapporto all'esplorazione degli altri rami aperti.

Mice have evolved to prefer enclosed spaces,

I topi si sono evoluti per preferire ambienti circoscritti,

like the safety of their burrows,

sicuri come le loro tane,

but to find food, water, mates,

ma per cercare cibo, acqua e per accoppiarsi,

they need to go out into the open

devono uscire negli spazi aperti,

where they're more vulnerable to predatory threats.

dove sono più vulnerabili agli attacchi dei predatori.

So I'm sitting in the background here,

Io sono seduta qui dietro,

and I'm about to flip the switch.

e sto per schiacciare il pulsante.

And now, when I flip the switch and turn the light on,

E adesso, quando lo schiaccio e accendo la luce,

you can see the mouse begins to explore the open arms of the maze more.

vedete che il topo comincia a esplorare sempre più i rami aperti del labirinto.

And in contrast to drug treatments for anxiety,

E contrariamente al trattamento farmacologico

dell'ansia,

there's no sedation, no locomotor impairment,

non ci sono effetti di sedazione, o difficoltà motorie.

just coordinated, natural-looking exploration.

Solo un atteggiamento

normale di esplorazione.

So not only is the effect almost immediate,

Non solo l'effetto è quasi immediato,

but there are no detectable side effects.

ma non ci sono

evidenti effetti collaterali.

Now, when I flip the switch off,

Quando spengo l'interruttore,

you can see that the mouse goes back to its normal brain function

vedete che il topo ritorna alle sue funzioni cerebrali normali

and back to its corner.

e torna nel suo vicolo cieco.

When I was in the lab and I was taking these data,

Nel laboratorio,

quando stavo raccogliendo questi dati,

I was all by myself, and I was so excited.

ero tutta sola e così emozionata

I was so excited, I did one of these quiet screams.

che ho fatto uno di quegli urletti silenziosi.

(Silently) Aah!

(A bassa voce) Aah!

(Laughter)

(Risate)

Why was I so excited?

Perché ero così emozionata?

I mean, yeah, theoretically, I knew that the brain controlled the mind,

Sì, in teoria sapevo che il cervello controlla la mente,

but to flip the switch with my hand

ma dopo aver azionato l'interruttore con la mia mano

and see the mouse change its behavioral state

e aver visto in maniera così improvvisa

so rapidly and so reversibly,

il cambiamento nel comportamento del topo,

it was really the first time that I truly believed it.

era la prima volta che veramente ci credevo.

Since that first breakthrough,

Dopo quel primo successo,

there have been a number of other discoveries.

ci sono state molte scoperte successive.

Finding specific neural circuits that can elicit dramatic changes

Si sono trovati specifici circuiti neurali che possono creare cambiamenti radicali

in animal behavior.

nei comportamenti animali.

Here's another example: compulsive overeating.

Un altro esempio, l'alimentazione compulsiva.

We can eat for two reasons.

Ci sono due ragioni per questo comportamento.

Seeking pleasure, like tasty food,

Cercare piacere nel gusto del cibo,

or avoiding pain, like being hungry.

o evitare il dolore, come quello causato dalla fame.

How can we find a treatment for compulsive overeating

Come possiamo trovare una cura all'alimentazione compulsiva

without messing up the hunger-driven feeding

senza compromettere l'equilibrio tra fame e sazietà

that we need to survive?

che ci serve per sopravvivere?

The first step is to understand

Il primo passo è capire

how the brain gives rise to feeding behavior.

come il cervello attivi il desiderio di cibo.

This fully-fed mouse is just exploring a space

Questo topo che ha la pancia piena sta semplicemente esplorando

completely devoid of any food.

uno spazio privo di cibo.

Here we're using optogenetics to target neurons living in the hypothalamus,

Qui usiamo l'optogenetica per mirare ai neuroni dell'ipotalamo,

sending messages down wires aimed at the midbrain.

che inviano messaggi al mesencefalo.

When I turn the light on, right here,

Quando accendo le luci, in questo momento,

you can see that the mouse immediately begins licking the floor.

vedete che il topo comincia a leccare il pavimento.

(Laughter)

(Risate)

This seemingly frenzied behavior

Questo comportamento assurdo

is about to escalate into something I find really incredible.

sta per aumentare fino a un punto incredibile.

It's kind of trippy, actually.

È abbastanza pazzesco in effetti.

Ready?

Pronti?

It's right here.

Ecco.

See, he picks up his hands as if he is eating a piece of food,

Vedete, si porta le mani alla bocca, come se stesse mangiando,

but there's nothing there, he's not holding anything.

ma non c'è nulla, non ha niente nelle zampe.

So this circuit is sufficient to drive feeding behavior

Attivare questo circuito è sufficiente per comandare il comportamento alimentare

in the absence of hunger,

in assenza di fame,

even in the absence of food.

anche in assenza di cibo.

I can't know for sure how this mouse is feeling,

Non so esattamente come si possa sentire questo topo,

but I speculate these neurons drive craving

ma presumo che questi neuroni comandino il desiderio

based on the behaviors we elicit when we target this pathway.

basandosi sul comportamento che scegliamo quando attiviamo questi percorsi.

Turn the light back off --

Spengo la luce--

animal's back to normal.

e tutto torna normale.

When we silence this pathway,

Quando interrompiamo questi percorsi,

we can suppress and reduce compulsive overeating

possiamo eliminare e ridurre l'alimentazione compulsiva

without altering hunger-driven feeding.

senza alterare gli input della fame.

What did you take away from these two videos

Cosa potete supporre da questi due filmati

that I just showed you?

che vi ho appena mostrato?

That making a very specific change to neural circuits in the brain

Che fare una modifica

molto specifica nei circuiti cerebrali

can have specific changes to behavior.

può portare

a specifici cambiamenti comportamentali.

That every conscious experience that we have

Qualsiasi esperienza cosciente che abbiamo

is governed by cells in our brain.

è governata da cellule del nostro cervello.

I am the daughter of a physicist and a biologist,

Sono la figlia di un fisico e di una biologa,

who literally met on the boat coming to America

che si sono letteralmente incontrati su un'imbarcazione per l'America,

in pursuit of an education.

dove avrebbero continuato i loro studi.

So naturally,

Quindi,

since there was "no pressure" to be a scientist ...

visto che "non c'era pressione" per diventare una scienziata...

(Laughter)

(Risate)

as a college student,

al college,

I had to decide whether I wanted to focus on psychology, the study of the mind,

ho dovuto decidere se approfondire la psicologia, lo studio della mente,

or neuroscience, the study of the brain.

o le neuroscienze, lo studio del cervello.

And I chose neuroscience,

E ho scelto le neuroscienze,

because I wanted to understand how the mind is born

perché volevo capire come è nata la mente

out of biological tissue.

a partire da tessuti biologici.

But really, I've come full circle to do both.

Ma alla fine ho fatto tutte e due.

And now my research program

E ora il mio campo di ricerca

bridges the gap between the mind and the brain.

è un ponte tra la mente e il cervello.

Research from my laboratory

Le ricerche del mio laboratorio

suggests that we can begin to tie specific neural circuits

indicano che possiamo cominciare a collegare specifici circuiti neurali

to emotional states.

a stati emozionali.

And we have found a number of circuits

Abbiamo trovato circuiti

that control anxiety-related behavior,

che controllano il comportamento correlato all'ansia,

compulsive overeating,

l'alimentazione compulsiva,

social interaction, avoidance

le interazioni sociali, l'isolamento

and many other types of motivated behaviors

e molti altri tipi di comportamenti motivati

that may reflect internal emotional states.

che possono riflettere gli stati emozionali.

We used to think of functions of the mind as being defined by brain regions.

Pensavamo che le funzioni della mente fossero definite dalle zone del cervello.

But my work shows that within a given brain region,

Ma il mio lavoro dimostra che, in una stessa zona del cervello,

there are many different neurons doing different things.

ci sono neuroni diversi che fanno cose diverse.

And these functions are partly defined by the paths they take.

Queste funzioni sono parzialmente definite a seconda del percorso che prendono.

Here's a metaphor to help illustrate

Ecco una metafora per aiutarvi a capire

how these discoveries change the way that we think about the brain.

come queste scoperte possano cambiare il modo in cui pensiamo al cervello.

Let's say that the brain is analogous to the world

Diciamo che il cervello è come il mondo

and that neurons are analogous to people.

e che i neuroni sono le persone.

And we want to understand how information is transmitted across the planet.

E vogliamo capire come le informazioni attraversano il pianeta.

Sure, it's useful to know

È bene sapere

where a given person is located when recording what they're saying.

dove si trova una persona quando ne registriamo le parole.

But I would argue that it's equally important

Ma oserei dire che allo stesso modo

to know who this person is talking to,

è importante

sapere con chi sta parlando questa persona,

who is listening

chi sta ascoltando

and how the people listening respond to the information that they receive.

e come reagisce la persona che ascolta queste informazioni.

The current state of mental health treatment

La situazione attuale delle cure per la salute mentale

is essentially a strategy of trial and error.

è essenzialmente un procedere per tentativi.

And it is not working.

E non funziona.

The development of new drug therapies for mental health disorders

Lo sviluppo di terapie farmacologiche per i disturbi mentali,

has hit a brick wall,

è finito in un vicolo cieco,

with scarcely any real progress since the 1950s.

con quasi nessun progresso dopo gli anni '50.

So what does the future hold?

Cosa ci riserva allora il futuro?

In the near future,

Nel prossimo futuro,

I expect to see a mental health treatment revolution,

mi aspetto di vedere una rivoluzione nella cura delle malattie mentali,

where we focus on specific neural circuits in the brain.

dove ci si concentrerà su specifici

circuiti neurali del cervello.

Diagnoses will be made based on both behavioral symptoms

Le diagnosi saranno fatte sia sui sintomi comportamentali

and measurable brain activity.

che su attività cerebrali misurabili.

Further in the future,

Più in là, nel futuro,

by combining our ability to make acute changes to the brain

combinando la nostra capacità di creare grossi cambiamenti nel cervello

and get acute changes to behavior

e avere cambiamenti

importanti nel comportamento

with our knowledge of synaptic plasticity to make more permanent changes,

con la nostra conoscenza sulla plasticità delle sinapsi per modifiche più durature,

we could push the brain into a state of fixing itself

potremmo arrivare a un punto in cui il cervello si auto-ripara

by reprogramming neural circuits.

riprogrammando i suoi stessi circuiti neurali.

Exposure therapy at the circuit level.

Terapia espositiva a livello dei circuiti neurali.

Once we switch the brain into a state of self-healing,

Una volta introdotto il cervello in modalità di auto-guarigione,

this could potentially have long-lasting effects

si potrebbero avere effetti duraturi

with no side effects.

senza effetti collaterali.

I can envision a future where neural circuit reprogramming

Posso immaginare un futuro

dove la riprogrammazione dei circuiti neurali

represents a potential cure, not just a treatment.

rappresenta una potenziale soluzione, non solo una terapia.

OK, but what about right now?

Bene, ma per adesso?

If from this very moment forward,

Da questo preciso momento in poi,

each and every one of you left this talk

se ciascuno di voi lascia questa sala

and truly believed that the mind comes entirely from cells in your brain,

e crede fermamente che la mente nasca esclusivamente dalle cellule del cervello,

then we could immediately get rid of negative perceptions and stigmas

allora possiamo subito liberarci da atteggiamenti negativi e luoghi comuni

that prevent so many people

che impediscono a così tanti

from getting the mental health support that they need.

di ricevere il supporto, a livello mentale, di cui hanno bisogno.

Mental health professionals,

Noi professionisti della salute mentale,

we're always thinking about what's the next new treatment.

pensiamo sempre alla prossima nuova cura.

But before we can apply new treatments,

Ma prima di poter attuare nuove cure,

we need people to feel comfortable seeking them.

serve che le persone si sentano a loro agio nel ricercarle.

Imagine how dramatically we could reduce the rates of suicides

Pensate a come potremmo diminuire drasticamente i tassi di suicidi

and school shootings

e le sparatorie nelle scuole

if everyone who needed mental health support actually got it.

se chiunque avesse bisogno di supporto psicologico potesse averlo.

When we truly understand exactly how the mind comes from the brain,

Quando capiremo esattamente come la mente si crea nel cervello,

we will improve the lives of everyone

miglioreremo le vite di tutti coloro

who will have a mental illness in their lifetime --

che avranno un problema di salute mentale nella loro vita -

half the population --

metà della popolazione -

as well as everyone else with whom they share the world.

così come ti tutti gli altri con cui loro condividono questo mondo.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)