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

Transcriber: Ivana Korom Reviewer: Krystian Aparta

Tłumaczenie: Ewa Joachimiak Korekta: Rysia Wand

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

Na wstępie powiem coś, o czym pewnie jesteście przekonani.

Your brain creates all facets of your mind.

Mózg tworzy wszystkie aspekty świadomości.

So then why do we treat mental and physical illnesses

Dlaczego więc traktujemy choroby psychiczne

so differently,

inaczej niż fizyczne,

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

jeśli sądzimy, że świadomość pochodzi z mózgu?

As a neuroscientist, I'm often told

Ludzie bardzo często mówią mi,

że jako neurobiolog nie mogę badać, jak stany wewnętrzne

that I'm not allowed to study how internal states

like anxiety or craving or loneliness

jak niepokój, pragnienia czy samotność

are represented by the brain,

są przedstawiane przez mózg.

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

Dlatego postanowiłam zająć się właśnie tym.

My research program is designed to understand the mind

Mój program badawczy ma na celu zrozumieć umysł

by investigating brain circuits.

przez badanie połączeń mózgowych.

Specifically, how does our brain give rise to emotion.

W szczególności, w jaki sposób mózg daje początek emocjom.

It's really hard to study feelings and emotions,

Bardzo trudno jest badać uczucia i emocje,

because you can't measure them.

bo nie da się ich zmierzyć.

Behavior is still the best and only window

Zachowanie to wciąż najlepsze i jedyne okno

into the emotional experience of another.

na doświadczenia emocjonalne innej osoby.

For both animals and people,

Zarówno dla zwierząt jak i ludzi,

yes, self-report is a behavioral output.

tak, mówienie o sobie jest sygnałem behawioralnym.

Motivated behaviors fall into two general classes:

Zachowania motywowane dzieli się na dwie podstawowe klasy:

seeking pleasure and avoiding pain.

szukanie przyjemności i unikanie bólu.

Umiejętność zdobywania rzeczy korzystnych

The ability to approach things that are good for you

and avoid things that are bad for you

i unikania rzeczy szkodliwych

to podstawa przetrwania.

is fundamental to survival.

And in our modern-day society,

We współczesnym świecie

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

trudność z rozróżnieniem tych dwóch pojęć można nazwać chorobą psychiczną.

If I was having car trouble,

Jeśli mam problem z autem

and I took my car to the mechanic,

i zabieram je do mechanika,

the first thing they do is look under the hood.

najpierw zaglądają pod maskę.

But with mental health research,

Ale w badaniu zdrowia psychicznego

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

nie ma guzika do otwierania głowy.

So this is why we do experiments on animals.

Dlatego eksperymentujemy na zwierzętach.

Specifically, in my lab, mice.

W moim laboratorium konkretnie na myszach.

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

Żeby zrozumieć mózg, trzeba badać mózgi.

And for the first time, we actually can.

Po raz pierwszy naprawdę można to zrobić.

We can pop open the hood.

Możemy otworzyć maskę.

We can look inside

Możemy zajrzeć do środka,

and do an experiment and see what comes out.

poeksperymentować i zobaczyć, co z tego wyjdzie.

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

Technologia otworzyła dla nas nowe okno na czarną skrzynkę, jaką jest umysł.

The development of optogenetic tools

Rozwój narzędzi optogenetycznych

has allowed us unprecedented control over specific neurons in the brain

pozwolił na bezprecedensową kontrolę nad konkretnymi neuronami w mózgu

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

i obserwację, jak komunikują się ze sobą za pomocą sygnałów elektrycznych.

We can genetically engineer neurons to be light sensitive

Możemy genetycznie uwrażliwić neurony na światło,

and then use light to control how neurons fire.

a następnie użyć tego światła do kontrolowania działalności neuronów.

This can change an animal's behavior,

Można tym zmienić zachowanie zwierzęcia,

giving us insight into what that neural circuit can do.

co daje nam informację o funkcji danego obwodu.

Want to know how scientists figure this out?

Chcecie wiedzieć, jak naukowcy do tego doszli?

Scientists developed optogenetic tools by borrowing knowledge

Naukowcy opracowali narzędzia optogenetyczne,

posiłkując się wiedzą z innych podstawowych obszarów nauki.

from other basic science fields.

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

Algi są organizmami jednokomórkowymi i wyewoluowały tak, że płyną do światła.

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

Kiedy na plamkę oczną komórki algi pada niebieskie światło,

a channel opens, sending an electrical signal

otwiera się kanał wysyłający sygnał elektryczny,

that makes little flagella flap

który wprawia wici w trzepot

and propels the algae towards sunlight.

i popycha algi w stronę światła słonecznego.

If we clone this light-sensitive part of the algae

Jeśli sklonujemy część alg wrażliwą na światło,

and then add it to neurons through genetic modification,

a następnie dodamy do neuronów przez genetyczne modyfikacje,

we can make neurons light-sensitive, too.

neurony też można uwrażliwić na światło.

Except, with neurons,

W przypadku neuronów,

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

kiedy świecimy w głąb mózgu przez włókno optyczne,

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

zmieniamy sposób wysyłania sygnałów do innych neuronów w mózgu

and thus change the animal's behavior.

i w ten sposób zmieniamy zachowanie zwierzęcia.

With the help of my colleagues,

Z pomocą moich kolegów

I pioneered the use of optogenetic tools

zapoczątkowałam użycie narzędzi optogenetycznych

to selectively target neurons that are living in point A,

do namierzania wybranych neuronów w punkcie A,

sending messages down wires aimed at point B,

które przez synapsy komunikują się z punktem B,

leaving neighboring neurons going other places unaffected.

bez naruszania funkcji sąsiednich neuronów.

This approach allowed us to test the function of each wire

Takie podejście pozwoliło przetestować funkcję każdego połączenia

within the tangled mess that is our brain.

w tej plątaninie, jaką jest mózg.

A brain region called the amygdala

Obszar mózgu zwany ciałem migdałowatym

has long been thought to be important for emotion,

bardzo długo był uważany za źródło emocji,

and my laboratory discovered

a moje laboratorium odkryło,

that the amygdala resembles a fork in the road

że przypomina raczej rozdroża,

where activating one path can drive positive emotion and approach,

na których jedna droga napędza pozytywne emocje i zbliżenie,

and activating another path can drive negative emotion and avoidance.

a druga napędza negatywne emocje i unikanie.

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

Pokażę wam parę przykładów

a taste of raw data --

- czyste, nieprzetworzone dane -

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

użycia optogenetyki do celowania w poszczególne neurony w mózgu

and get very specific changes in behavior.

i uzyskania bardzo konkretnych zmian w zachowaniu.

Anxiety patients have abnormal communication

Znerwicowani pacjenci prezentują anormalną łączność

between two parts of the amygdala,

między dwiema częściami ciała migdałowatego,

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

ale u ludzi bardzo trudno stwierdzić, czy ta nieprawidłowość jest przyczyną

czy rezultatem choroby.

of the disease.

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

Optogenetyka pozwala namierzyć to samo połączenie u myszy

and see what happens.

i zobaczyć, co się stanie.

So this is the elevated plus maze.

To jest podwyższony labirynt krzyżowy.

It's a widely used anxiety test

To szeroko stosowany test lękowy,

that measures the amount of time

który mierzy ilość czasu,

jaką mysz spędza w bezpiecznej strefie zamkniętych ramion,

that the mouse spends in the safety of the closed arms

relative to exploring the open arms.

a ile na eksploracji otwartych ramion.

W procesie ewolucji myszy zaczęły preferować zamknięte przestrzenie,

Mice have evolved to prefer enclosed spaces,

like the safety of their burrows,

jak bezpieczne norki,

but to find food, water, mates,

ale żeby znaleźć pożywienie, wodę czy partnerów,

they need to go out into the open

muszą wyjść na zewnątrz,

where they're more vulnerable to predatory threats.

gdzie są o wiele bardziej narażone na ataki drapieżników.

So I'm sitting in the background here,

Tutaj siedzę poza kadrem

and I'm about to flip the switch.

i zaraz uruchomię przełącznik.

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

Gdy uruchomię przycisk i zapalę światło,

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

zobaczycie, że mysz zacznie częściej badać otwarte ramiona labiryntu.

And in contrast to drug treatments for anxiety,

W przeciwieństwie do leczenia stanów lękowych za pomocą leków,

there's no sedation, no locomotor impairment,

nie ma tutaj środka uspokajającego, zaburzenia czynności motorycznych,

just coordinated, natural-looking exploration.

tylko skoordynowane, naturalnie wyglądające badanie terenu.

So not only is the effect almost immediate,

Efekt jest nie tylko niemal natychmiastowy,

but there are no detectable side effects.

ale nie ma też wykrywalnych efektów ubocznych.

Now, when I flip the switch off,

Kiedy znów przekręcę przełącznik,

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

mózg myszy wraca do normy,

and back to its corner.

a mysz do kąta.

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

Kiedy zapisywałam te informacje w laboratorium,

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

byłam zupełnie sama i strasznie się ucieszyłam.

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

Z tej radości aż krzyknęłam bezgłośnie.

(Silently) Aah!

(Cicho) Ach!

(Laughter)

(Śmiech)

Why was I so excited?

Co mnie tak ucieszyło?

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

Teoretycznie wiedziałam, że mózg kontroluje świadomość,

but to flip the switch with my hand

ale przełączać własnoręcznie kontrolki

and see the mouse change its behavioral state

i widzieć, jak mysz zmienia zachowanie

so rapidly and so reversibly,

tak szybko i odwracalnie...

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

Po raz pierwszy naprawdę w to uwierzyłam.

Since that first breakthrough,

Po tym przełomie

there have been a number of other discoveries.

nastąpiły kolejne liczne odkrycia.

Finding specific neural circuits that can elicit dramatic changes

Szukaliśmy obwodów neuronowych, odpowiedzialnych za dramatyczne zmiany

in animal behavior.

w zachowaniu zwierząt.

Here's another example: compulsive overeating.

Oto kolejny przykład: kompulsywne jedzenie.

We can eat for two reasons.

Jemy z dwóch przyczyn.

Seeking pleasure, like tasty food,

Poszukujemy przyjemności, czyli smacznego jedzenia,

or avoiding pain, like being hungry.

albo unikamy bólu brzucha z głodu.

How can we find a treatment for compulsive overeating

Jak znaleźć lekarstwo na kompulsywne jedzenie

without messing up the hunger-driven feeding

bez zaburzania zdrowego uczucia głodu,

that we need to survive?

potrzebnego do przetrwania?

The first step is to understand

Najpierw trzeba zrozumieć,

how the brain gives rise to feeding behavior.

jak mózg daje sygnał do poszukiwania jedzenia.

This fully-fed mouse is just exploring a space

Ta najedzona mysz po prostu bada przestrzeń

completely devoid of any food.

pozbawioną jakiegokolwiek jedzenia.

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

Używamy optogenetyki, aby namierzyć neurony z podwzgórza

sending messages down wires aimed at the midbrain.

wysyłające sygnały do śródmózgowia.

When I turn the light on, right here,

Kiedy zapalę światło, tutaj,

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

widać, że mysz zaczyna natychmiast lizać podłogę.

(Laughter)

(Śmiech)

This seemingly frenzied behavior

To pozornie szalone zachowanie

is about to escalate into something I find really incredible.

za chwilę nasili się do stopnia, który uważam za niezwykły.

It's kind of trippy, actually.

Właściwie to trochę chore.

Ready?

Gotowi?

It's right here.

O, tutaj.

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

Mysz podnosi łapki, jakby coś jadła,

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

ale tam nic nie ma, niczego nie trzyma.

So this circuit is sufficient to drive feeding behavior

Jak widać, ten obwód wystarczy do napędzania procesu jedzenia

in the absence of hunger,

przy braku odczuwania głodu,

even in the absence of food.

a nawet przy braku pożywienia.

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

Nie mam pewności, jak czuje się mysz,

but I speculate these neurons drive craving

ale zgaduję, że właśnie te neurony kierują łaknieniem,

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

bo widzę reakcje na namierzanie danej ścieżki.

Turn the light back off --

Światło gaśnie,

animal's back to normal.

a zwierzę wraca do normy.

When we silence this pathway,

Przez wyciszenie tej ścieżki

we can suppress and reduce compulsive overeating

można stłumić i zredukować kompulsywne jedzenie

without altering hunger-driven feeding.

bez zaburzania zdrowego głodu.

What did you take away from these two videos

Czego dowiedzieliście się z tych dwóch filmów,

that I just showed you?

które właśnie pokazałam?

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

Że konkretna zmiana w obwodach neuronowych w mózgu

can have specific changes to behavior.

skutkuje konkretnymi zmianami w zachowaniu.

That every conscious experience that we have

Że każde świadome doświadczenie

is governed by cells in our brain.

jest kierowane przez komórki w mózgu.

I am the daughter of a physicist and a biologist,

Jestem córką fizyka i biolożki,

who literally met on the boat coming to America

którzy dosłownie poznali się na statku, przybywając do Ameryki

in pursuit of an education.

w poszukiwaniu edukacji.

So naturally,

Więc oczywiście,

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

skoro nie było "żadnej presji", żebym została naukowcem....

(Laughter)

(Śmiech)

as a college student,

Jako studentka na uczelni

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

musiałam podjąć decyzję, czy chcę się skupić na psychologii, nauce o umyśle,

or neuroscience, the study of the brain.

czy też neurobiologii, nauce o mózgu.

And I chose neuroscience,

Wybrałam neurobiologię,

because I wanted to understand how the mind is born

bo chciałam zrozumieć,

jak jaźń powstaje z tkanki biologicznej.

out of biological tissue.

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

W rezultacie wróciłam do punktu wyjścia, bo zajmuję się obiema rzeczami.

And now my research program

Teraz mój program badawczy

bridges the gap between the mind and the brain.

wypełnia lukę między umysłem a mózgiem.

Research from my laboratory

Badanie mojego laboratorium

suggests that we can begin to tie specific neural circuits

sugeruje, że można zacząć łączyć konkretne obwody neuronowe

to emotional states.

ze stanami emocjonalnymi.

And we have found a number of circuits

Znaleźliśmy liczne obwody,

that control anxiety-related behavior,

które kontrolują zachowanie związane z lękami,

compulsive overeating,

kompulsywnym jedzeniem,

social interaction, avoidance

interakcją społeczną, unikaniem

and many other types of motivated behaviors

i wieloma innymi zachowaniami motywowanymi,

that may reflect internal emotional states.

które mogą odzwierciedlać wewnętrzne stany emocjonalne.

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

Kiedyś przypisywano funkcjom umysłu konkretne obszary w mózgu.

But my work shows that within a given brain region,

Ale moje badania pokazują, że w danym obszarze mózgu

there are many different neurons doing different things.

istnieje wiele różnych neuronów wykonujących rożne czynności,

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

a funkcje są częściowo zdefiniowane przez ścieżki wybierane przez neurony.

Here's a metaphor to help illustrate

Przedstawię metaforę, która pomoże zilustrować,

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

jak te odkrycia zmieniają nasze postrzeganie mózgu.

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

Powiedzmy, że mózg to świat,

and that neurons are analogous to people.

a neurony to ludzie.

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

Chcemy zrozumieć, jak przesyła się informację na planecie.

Sure, it's useful to know

Oczywiście warto wiedzieć,

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

gdzie jest dana osoba w momencie nagrywania jej słów.

But I would argue that it's equally important

Ale twierdzę, że równie ważne jest to,

to know who this person is talking to,

do kogo ta osoba mówi,

who is listening

kto jej słucha

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

i jak słuchacze reagują na otrzymaną informację.

The current state of mental health treatment

Obecny stan badań zdrowia psychicznego

is essentially a strategy of trial and error.

polega w zasadzie na metodzie prób i błędów.

And it is not working.

I nie działa.

The development of new drug therapies for mental health disorders

Rozwój nowych terapii lekowych dla zaburzeń psychicznych

has hit a brick wall,

natrafił na ścianę,

with scarcely any real progress since the 1950s.

bez znaczących postępów od lat 50. XX wieku.

So what does the future hold?

Jak więc rysuje się przyszłość?

In the near future,

Sądzę, że w najbliższej przyszłości

I expect to see a mental health treatment revolution,

nastąpi rewolucja w leczeniu chorób psychicznych

where we focus on specific neural circuits in the brain.

i skupimy się na konkretnych obwodach neuronowych w mózgu.

Diagnoses will be made based on both behavioral symptoms

Diagnozy będą wystawiane na podstawie zarówno objawów behawioralnych,

and measurable brain activity.

jak i wymiernej aktywności mózgu.

Further in the future,

Jeszcze później,

by combining our ability to make acute changes to the brain

łącząc umiejętność tworzenia istotnych zmian w mózgu,

and get acute changes to behavior

by uzyskać istotne zmiany w zachowaniu,

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

z wiedzą o przekształcaniu synaps, by tworzyć bardziej trwałe zmiany,

we could push the brain into a state of fixing itself

będzie można nakłonić mózg do samo-naprawy

by reprogramming neural circuits.

przez przeprogramowanie obwodów neuronowych.

Exposure therapy at the circuit level.

Terapia ekspozycji na poziomie neuronowym.

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

Kiedy już przełączymy mózg w stan samoleczenia,

this could potentially have long-lasting effects

może to mieć długotrwałe rezultaty

with no side effects.

bez efektów ubocznych.

I can envision a future where neural circuit reprogramming

Mogę wyobrazić sobie przyszłość,

w której przeprogramowane obwody neuronowe

represents a potential cure, not just a treatment.

będą leczyć przyczyny, a nie objawy.

OK, but what about right now?

No dobra, ale co teraz?

If from this very moment forward,

Jeśli od tego momentu

each and every one of you left this talk

każdy z was wyjdzie stąd z przekonaniem,

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

że umysł to wytwór komórek w mózgu,

then we could immediately get rid of negative perceptions and stigmas

możemy natychmiast zlikwidować

negatywne postrzeganie i stygmatyzowanie,

that prevent so many people

które wstrzymują tyle osób

from getting the mental health support that they need.

przed szukaniem potrzebnej im pomocy psychiatrycznej.

Mental health professionals,

Jako specjaliści od zdrowia psychicznego

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

zawsze szukamy kolejnych kuracji.

But before we can apply new treatments,

Ale zanim można je zastosować,

we need people to feel comfortable seeking them.

trzeba, żeby ludzie nie bali się go szukać.

Imagine how dramatically we could reduce the rates of suicides

Wyobraźcie sobie, jak radykalnie można by obniżyć ilość samobójstw

and school shootings

i szkolnych strzelanin,

if everyone who needed mental health support actually got it.

gdyby każdy, kto potrzebuje wsparcia psychicznego, faktycznie je otrzymywał.

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

Jeśli dobrze zrozumiemy, jak powstaje świadomość w mózgu,

we will improve the lives of everyone

będziemy mogli podnieść poziom życia każdego,

who will have a mental illness in their lifetime --

kto doświadczył choroby psychicznej,

half the population --

- czyli połowy populacji -

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

jak również tych, z którymi dzielą ten świat.

Thank you.

Dziękuję.

(Applause)

(Brawa)