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

Transcriber: Ivana Korom Reviewer: Krystian Aparta

Översättare: Liven Yelda Granskare: Lisbeth Pekkari

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

Jag börjar med att säga något som ni tror stämmer.

Your brain creates all facets of your mind.

Din hjärna skapar alla komponenter av ditt psyke.

So then why do we treat mental and physical illnesses

Men varför behandlar vi psykiska och fysiska sjukdomar olika

so differently,

om vi verkligen tror att psyket kommer helt och hållet från hjärnan?

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

As a neuroscientist, I'm often told

Som hjärnforskare har jag ofta hört

att jag inte har rätt att studera hur inre tillstånd

that I'm not allowed to study how internal states

like anxiety or craving or loneliness

såsom oro, eftertraktelse, eller ensamhet

are represented by the brain,

representeras genom hjärnan.

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

Så jag bestämde mig för att göra just detta.

Mitt forskningsprogram är designat att förstå psyket

My research program is designed to understand the mind

by investigating brain circuits.

genom att undersöka hjärnans kretsar.

Specifically, how does our brain give rise to emotion.

Mer specifikt, hur våra hjärnor ger upphov till känslor.

It's really hard to study feelings and emotions,

Det är riktigt svårt att studera känslor

because you can't measure them.

eftersom man inte kan mäta dem.

Behavior is still the best and only window

Att studera beteenden är fortfarande det enda och bästa sättet

into the emotional experience of another.

att förstå andras känslor.

For both animals and people,

För både människor och djur,

yes, self-report is a behavioral output.

är självskattning är ett beteendeutslag.

Motivated behaviors fall into two general classes:

Motiverat beteende faller i två olika kategorier:

seeking pleasure and avoiding pain.

Att söka njutning och att undvika smärta.

Förmågan att söka saker som är njutbara för dig

The ability to approach things that are good for you

and avoid things that are bad for you

och undvika saker som är dåliga för dig är grunden för överlevnad.

is fundamental to survival.

And in our modern-day society,

Och i vårt moderna samhälle kan oförmåga att se skillnad

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

mellan dessa två saker klassificeras som psykisk sjukdom.

If I was having car trouble,

Om jag hade bilproblem och tog bilen till en mekaniker,

and I took my car to the mechanic,

the first thing they do is look under the hood.

skulle de först av allt titta under motorhuven.

But with mental health research,

Men när det kommer till forskning kring psykisk hälsa

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

kan man inte bara öppna huven med ett knapptryck.

So this is why we do experiments on animals.

Därför utför vi experiment på djur.

Specifically, in my lab, mice.

Mer specifikt i mitt labb: möss.

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

För att förstå hjärnan behöver vi studera hjärnor.

And for the first time, we actually can.

Och för första gången är det nu möjligt att göra.

We can pop open the hood.

Vi kan öppna huven och titta in,

We can look inside

and do an experiment and see what comes out.

göra ett experiment och se vad som kommer ut.

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

Teknik ger oss en chans att titta inuti den svarta boxen som utgör vår psyke.

The development of optogenetic tools

Utveckligen av optogenetiska verktyg

has allowed us unprecedented control over specific neurons in the brain

har möjliggjort en hittills omöjlig kontroll

över specifika nervceller i hjärnan

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

och hur de talar med varandra genom att skicka elektriska signaler.

We can genetically engineer neurons to be light sensitive

Vi kan modifiera nervceller genetiskt till att bli ljuskänsliga

and then use light to control how neurons fire.

och sedan använda ljus för att kontrollera nervcellssignaler.

This can change an animal's behavior,

Detta kan ändra ett djurs beteende,

giving us insight into what that neural circuit can do.

vilket ger oss insikt i vad neurologiska kretsar kan åstadkomma.

Want to know how scientists figure this out?

Vill du veta hur forskarna gör detta?

Scientists developed optogenetic tools by borrowing knowledge

Forskare har utvecklat optogenetiska verktyg

genom att ta till sig lärdom från andra vetenskapsfält.

from other basic science fields.

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

Alger är encelliga organismer som utvecklats till att simma mot ljus.

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

När blått ljus riktas mot en algcells ögonområde,

a channel opens, sending an electrical signal

öppnas en kanal som skickar en elektrisk signal

that makes little flagella flap

som i sin tur får flageller att vifta, vilket för algen mot ljuset.

and propels the algae towards sunlight.

If we clone this light-sensitive part of the algae

Om vi klonar denna ljuskänsliga del av algen

and then add it to neurons through genetic modification,

och lägger in den i nervceller genom genetisk modifiering,

we can make neurons light-sensitive, too.

kan vi också skapa ljuskänsliga nervceller.

Except, with neurons,

Dock, när det kommer till nervceller,

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

när vi riktar blått ljus genom en optisk fiber djupt inne i hjärnan

så ändrar vi hur de sänder elektriska signaler till andra nervceller i hjärnan

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

and thus change the animal's behavior.

och därmed ändras djurets beteende.

With the help of my colleagues,

Med hjälp av mina kollegor,

I pioneered the use of optogenetic tools

var jag en av de första att använda optogenetiska verktyg

to selectively target neurons that are living in point A,

för att selektivt sikta på nervceller som befinner sig i punkt A,

sending messages down wires aimed at point B,

och som sänder meddelandem genom länken mot punkt B

leaving neighboring neurons going other places unaffected.

utan att påverka andra närliggande nervceller.

This approach allowed us to test the function of each wire

Det här sättet gav oss möjlighet att testa funktioner

i varenda nervcellslänk i vår hjärna.

within the tangled mess that is our brain.

A brain region called the amygdala

En region i hjärnan, amygdala, har länge ansetts vara viktig för känslor,

has long been thought to be important for emotion,

och mitt labb upptäckte

and my laboratory discovered

that the amygdala resembles a fork in the road

att amygdalan bara är en korsning på vägen,

where activating one path can drive positive emotion and approach,

där aktivering av en nervlänk kan ge positiva känslor och närmande

and activating another path can drive negative emotion and avoidance.

medan aktivering av andra länkar kan ge negativa känslor och undvikande.

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

Jag ska visa er ett par exempel -

a taste of raw data --

ett smakprov av rådata -

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

hur vi kan använda optogenetik för att sikta på exakta nervceller i hjärnan

and get very specific changes in behavior.

och få väldigt specifika beteendeförändringar.

Anxiety patients have abnormal communication

Patienter med ångestproblem har en abnormal kommunikation

between two parts of the amygdala,

mellan två delar av amygdalan,

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

men hos människor är det svårt att veta om denna abnormalitet

är orsak till eller effekt av sjukdomen.

of the disease.

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

Vi kan använda optogenetik för att sikta på samma nervlänkar i möss,

och se vad som händer.

and see what happens.

So this is the elevated plus maze.

Det här är ett test som kallas "Elevated Plus Maze".

It's a widely used anxiety test

Det är ett populärt ångesttest. Det mäter tiden

that measures the amount of time

that the mouse spends in the safety of the closed arms

som musen spenderar i säkerhet i de stängda delarna

jämfört med utforskning av de öppna delarna.

relative to exploring the open arms.

Mice have evolved to prefer enclosed spaces,

Möss har utvecklats till att föredra stängda utrymmen,

som tryggheten i deras bon,

like the safety of their burrows,

men för att hitta mat, vatten, och för att föröka sig

but to find food, water, mates,

they need to go out into the open

behöver de gå ut i det öppna

where they're more vulnerable to predatory threats.

där de är mer sårbara för angrepp.

So I'm sitting in the background here,

Så jag sitter här i bakgrunden

and I'm about to flip the switch.

och ska just trycka på knappen.

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

Nu, när jag trycker på knappen och ljuset sätts på,

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

kan ni se att musen börjar utforska den öppna delen av labyrinten.

And in contrast to drug treatments for anxiety,

I kontrast till läkemedelsbehandling av ångest

finns det inga lugnande medel, inget som hindrar rörelse,

there's no sedation, no locomotor impairment,

just coordinated, natural-looking exploration.

bara koordinerad, naturlig utforskning.

So not only is the effect almost immediate,

Effekten är inte bara omedelbar,

but there are no detectable side effects.

det finns inte heller några mätbara sidoeffekter.

Now, when I flip the switch off,

Nu när jag trycker på knappen igen,

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

kan ni se att musen går tillbaka till normal hjärnfunktion

and back to its corner.

och tillbaka till sitt hörn.

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

När jag var i labbet och samlade in den här datan,

var jag alldeles själv och otroligt glad.

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

Så glad att jag utbrast i ett tystlåtet segerrop

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

(Silently) Aah!

(Tystlåtet) Aah!

(Laughter)

(Skratt)

Varför var jag så upphetsad?

Why was I so excited?

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

Jo, på ett teoretiskt plan visste jag att hjärnan kontrollerade psyket,

but to flip the switch with my hand

men när jag trycker på knappen

and see the mouse change its behavioral state

och ser musens ändrade beteende

so rapidly and so reversibly,

så snabbt och så lätt skiftbart,

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

var det första gången som jag verkligen trodde att det funkade.

Since that first breakthrough,

Efter detta första genombrott har det gjorts många andra upptäckter.

there have been a number of other discoveries.

Finding specific neural circuits that can elicit dramatic changes

Specifika nervcellskretsar som kan få fram dramatiska skillnader

in animal behavior.

i djurbeteenden har hittats.

Here's another example: compulsive overeating.

Här är ett till exempel: hetsätningsstörning

We can eat for two reasons.

Vi äter av två olika anledningar.

Seeking pleasure, like tasty food,

För att söka njutning, Som att gilla välsmakande mat,

or avoiding pain, like being hungry.

eller för att undvika smärta, som att undvika hungerkänslor.

How can we find a treatment for compulsive overeating

Hur kan vi hitta en behandling för hetsätningsstörning

utan att störa hungerkänslan som vi behöver för att överleva?

without messing up the hunger-driven feeding

that we need to survive?

The first step is to understand

Första steget är att förstå

how the brain gives rise to feeding behavior.

hur hjärnan ger upphov till matrelaterat beteende.

This fully-fed mouse is just exploring a space

Denna mätta mus utforskar ett utrymme

completely devoid of any food.

som är helt tomt på mat.

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

Här använder vi optogenetiska verktyg

för att sikta på nervceller inne i hypotalamus,

sending messages down wires aimed at the midbrain.

och sända signaler genom länkarna med sikte på mitthjärnan.

When I turn the light on, right here,

När jag sätter på ljuset, just här,

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

ser ni att musen genast börjar slicka på golvet.

(Laughter)

(Skratt)

Detta till synes frenetiska beteende

This seemingly frenzied behavior

is about to escalate into something I find really incredible.

håller på att eskalera till något som jag verkligen finner otroligt.

It's kind of trippy, actually.

Det är faktiskt ganska galet.

Ready?

Redo?

It's right here.

Här är det.

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

Se, han för upp händerna, som om han just ska börja äta något.

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

Men det finns ingenting där, hans händer är tomma.

So this circuit is sufficient to drive feeding behavior

Denna krets är alltså det enda som krävs för att få till matrelaterade beteenden

in the absence of hunger,

utan hungerkänslor,

even in the absence of food.

och även utan synbar mat.

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

Jag vet inte till fullo vad denna mus känner,

men jag spekulerar i att dessa nervkretsar ger upphov till ett sug

but I speculate these neurons drive craving

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

baserat på beteenden som vi får fram när vi siktar på denna nervcellslänk.

Turn the light back off --

Släck ljuset -

animal's back to normal.

och djuret är tillbaka till det normala.

When we silence this pathway,

När vi tystar denna nervcellslänk

we can suppress and reduce compulsive overeating

kan vi förtränga och minska hetsätningsstörningar

utan att påverka hungerkänslan.

without altering hunger-driven feeding.

What did you take away from these two videos

Vad konstaterar ni efter dessa två videor som jag just visade?

that I just showed you?

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

Att göra specifika ändringar i nervcellslänkar i hjärnan

can have specific changes to behavior.

kan leda till specifika ändrade beteenden.

That every conscious experience that we have

Att varenda medveten erfarenhet som vi har

is governed by cells in our brain.

kontrolleras av celler i vår hjärna.

I am the daughter of a physicist and a biologist,

Jag är dotter till en psykolog och en biolog

who literally met on the boat coming to America

som bokstavligt talat träffades på båten på väg mot USA,

in pursuit of an education.

i strävan efter en utbildning.

So naturally,

Så självfallet,

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

eftersom det inte fanns någon press på mig att bli forskare ...

(Laughter)

(Skratt)

as a college student,

Som universitetsstudent

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

var jag tvungen att fokusera antingen på psykologi, läran om psyket

or neuroscience, the study of the brain.

eller hjärnforskning, läran om nervceller.

And I chose neuroscience,

Och jag valde hjärnforskning

because I wanted to understand how the mind is born

för att jag ville förstå hur psyket uppkommer

out of biological tissue.

ur biologiska vävnader.

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

Men nu har jag gått varvet runt och gjort båda.

And now my research program

Och mitt forskningsprogram

bridges the gap between the mind and the brain.

försöker att minska gapet mellan psyket och hjärnan.

Research from my laboratory

Forskning från mitt labb

suggests that we can begin to tie specific neural circuits

visar att vi kan börja anknyta vissa nervcellslänkar

to emotional states.

till känslotillstånd.

Och vi har upptäckt många nervcellslänkar som styr ångestrelaterade beteenden,

And we have found a number of circuits

that control anxiety-related behavior,

compulsive overeating,

hetsätningsbeteende,

sociala interaktioner, undvikande beteenden

social interaction, avoidance

and many other types of motivated behaviors

och många andra typer av motiverat beteende

that may reflect internal emotional states.

som kan reflektera interna känslotillstånd.

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

Vi har trott att hjärnans funktioner definierades av bestämda delar i hjärnan.

But my work shows that within a given brain region,

Men min forskning visar att inom en specifik hjärndel

finns det många olika nervceller som gör olika saker.

there are many different neurons doing different things.

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

Dessa funktioner är delvis definierade genom de länkar som har uppstått.

Here's a metaphor to help illustrate

Här är en metafor som hjälper till att illustrera

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

hur dessa upptäckter ändrar vår syn på hjärnan.

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

Låt oss säga att hjärnan kan likställas med hela världen

and that neurons are analogous to people.

och att människorna föreställer olika nervceller.

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

Vi vill förstå hur information sprids över hela planeten.

Sure, it's useful to know

Visst, det är bra att veta

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

var en enskild person befinner sig när den säger något,

But I would argue that it's equally important

men jag skulle säga att det är lika viktigt

to know who this person is talking to,

att veta vem denna person talar med,

who is listening

vem som lyssnar på konversationen,

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

och hur personerna som lyssnar agerar på informationen som de får.

The current state of mental health treatment

Behandling av psykisk ohälsa idag,

is essentially a strategy of trial and error.

är i grund och botten en prova-och-se-strategi,

And it is not working.

och det funkar inte riktigt.

The development of new drug therapies for mental health disorders

Utvecklingen av nya läkemedel för psykiska sjukdomar har tvärstannat,

has hit a brick wall,

with scarcely any real progress since the 1950s.

med nästintill inga riktiga framsteg sedan 1950-talet.

So what does the future hold?

Så vad har framtiden att ge?

In the near future,

Inom en snar framtid,

I expect to see a mental health treatment revolution,

förväntar jag mig en revolution inom behandling av psykisk ohälsa,

där vi fokuserar på specifika nervcellslänkar inom hjärnan.

where we focus on specific neural circuits in the brain.

Diagnoses will be made based on both behavioral symptoms

Diagnos kommer fastställas med hjälp av både beteendesymptom

samt mätning av hjärnaktivitet.

and measurable brain activity.

Further in the future,

Lite längre fram i tiden,

genom att kombinera vår förmåga att göra akuta förändringar inuti hjärnan

by combining our ability to make acute changes to the brain

and get acute changes to behavior

och akuta förändringar i beteendet

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

med vår kunskap inom synaptisk plascticitet,

för att åstadkomma mera permanenta förändringar,

we could push the brain into a state of fixing itself

kan vi försätta hjärnan i ett självläkande tillstånd

by reprogramming neural circuits.

genom omprogrammering av nervcellslänkar.

Exposure therapy at the circuit level.

Exponeringsterapi på nervcellsnivå.

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

Att växla om hjärnan till ett tillstånd av självläkning,

this could potentially have long-lasting effects

kan ge potentiellt långlivade effekter utan biverkningar.

with no side effects.

I can envision a future where neural circuit reprogramming

Jag kan se en framtid där omprogrammering av nervcellskretsar

represents a potential cure, not just a treatment.

resulterar i ett potentiellt botemedel, och inte bara behandlingar.

OK, but what about right now?

Och i dagsläget?

If from this very moment forward,

Om var och en av er lämnar den här presentationen

each and every one of you left this talk

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

och verkligen tror att psyket kommer helt och hållet från celler i våra hjärnor

then we could immediately get rid of negative perceptions and stigmas

kan vi direkt få slut på de negativa uppfattningar och stigma

that prevent so many people

som förhindrar så många personer

from getting the mental health support that they need.

från att söka den mentala hjälp som de behöver.

Mental health professionals,

Vi som arbetar inom området

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

tänker jämt på vad nästa behandling kan vara,

But before we can apply new treatments,

men innan vi kan applicera nya behandlingar,

we need people to feel comfortable seeking them.

måste vi se till att folk är bekväma med att ta del av dem.

Imagine how dramatically we could reduce the rates of suicides

Föreställ er hur drastiskt vi kan minska självmordsfallen

and school shootings

och skolskjutningarna

if everyone who needed mental health support actually got it.

om var och en som behöver mental hjälp skulle få det.

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

När vi verkligen förstår hur psyket härstammar från hjärnan,

we will improve the lives of everyone

kan vi förbättra livet för alla dem

who will have a mental illness in their lifetime --

som drabbas av psykisk sjukdom under sin livstid,

half the population --

alltså hälften av befolkningen

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

och även livet för alla som de delar denna värld med.

Thank you.

Tack.

(Applause)

(Applåder)