Toen de hond van Ivan Pavlov het geluid van een bel hoorde, begon de pup te kwijlen in afwachting van zijn avondeten. Toen de ratten van professor Mary Torregrossa een soortgelijke toon hoorden, snakten ze naar cocaïne. Sommigen van hen deden het tenminste - voordat Torregrossa en haar collega's hun herinneringen herschreven.
Torregrossa bestudeert de psychologie van drugsverslaving en recidieven aan de University of Pittsburgh School of Medicine (waar ze ook universitair hoofddocent psychiatrie is). In een nieuwe studie die op 22 januari in het tijdschrift Cell Reports werd gepubliceerd, zetten Torregrossa en twee van haar collega's een Pavlov-experiment op waarbij een groep laboratoriumratten een specifiek audiovisueel signaal gingen associëren met de drukte van een cocaïne-infusie.
Uiteindelijk, alleen al het zien of horen van de keu, zorgden ervoor dat de ratten meer naar cocaïne hunkerden - totdat de onderzoekers die associatie uit de hersenen van de ratten "verwijderden" met behulp van een neurale stimulatie techniek genaamd optogenetica. Plots toonden ratten die werden blootgesteld aan dezelfde audiovisuele keu die ooit hun hersenen deed gloeien van anticipatie, helemaal geen interesse in de keu.
'Het was alsof ze nog nooit cocaïne hadden gezien', vertelde Torregrossa aan WordsSideKick.com. "Dat is opwindend, omdat er de mogelijkheid is dat er onderweg neurale stimulatie-technologieën zijn die mogelijk door cue gemotiveerde hunkering en terugval ook bij mensen zouden kunnen verminderen."
Eeuwige zonneschijn van de knaagdiergeest
In de nieuwe studie werden Torregrossa's ratten één voor één in een speciale kooi geplaatst met een hendel die op een pomp was aangesloten. Toen een rat op de hendel drukte, gaf de pomp die rat een kleine, intraveneuze dosis cocaïne. Elke keer dat dit gebeurde, brandde een fel licht boven de hendel gedurende 10 seconden terwijl een eentonig rinkelend geluid in de kooi speelde.
Nadat een rat dit ritueel vele malen had herhaald, zei Torregrossa, werd de combinatie van licht en geluid een 'teken' dat de drukte van een cocaïne-high op komst was - een beetje zoals Pavlov's beroemde doggy-dinerbel, maar klaar voor zelfmedicatie knaagdieren.
Telkens wanneer de ratten in daaropvolgende proeven aan dit licht / geluid werden blootgesteld, toonden hun hersenen wat Torregrossa een "hunkering" of "terugvalreactie" op de stimuli noemde, en de ratten bleven de hendel "met zeer hoge snelheden", zelfs toen de hendel hen niet langer cocaïne gaf.
Met behulp van kleine elektroden die in de hersenen van elk knaagdier waren geplaatst, zagen de onderzoekers dat deze hunkering-reactie geassocieerd was met verhoogde activiteit in de amygdala van een rat - een emotioneel verwerkingscentrum dat verantwoordelijk is voor zowel angst als plezier. (Deze amandelvormige cluster van neuronen is eerder ook in verband gebracht met hunkering naar mensen.)
'Vervolgens wilden we zien of we die onbedwingbare trek kunstmatig konden verminderen door het pad naar de amygdala te stimuleren', zei Torregrossa.
Om dit te doen, gebruikten de onderzoekers een techniek die optogenetica wordt genoemd - een manier om lichtgevoelige eiwitten in de hersenen van een dier te introduceren en ze vervolgens bloot te stellen aan gekleurde lichtstralen om cellen naar believen effectief 'aan' of 'uit' te zetten.
In eerdere studies hebben wetenschappers deze techniek met succes gebruikt om te voorkomen dat muizen epileptische aanvallen krijgen of om op commando dorst te krijgen. Torregrossa en haar team wilden het gebruiken om de door hun ratten veroorzaakte onbedwingbare trek uit te schakelen. Dus injecteerden ze hun ratten met een speciaal virus dat lichtgevoelige eiwitten vervoerde, die zich vestigden op het cellulaire knooppunt waar sensorische informatie (zoals geluid en licht) de amygdala binnenkomt.
Door die cellen in een blauw LED-laserlicht te baden, konden de onderzoekers de informatiestroom naar de emotieverwerkingshubs van de ratten regelen. In dit geval betekende dat dat de betekenis van de drugskeuze bij het binnenkomen in de amygdala moest worden afgezwakt. Inderdaad, toen ze deze stimulering van blauw licht combineerden met de bekende Pavloviaanse drugssignalen van de ratten, ontdekten de onderzoekers dat ze de knaagdieren in wezen konden misleiden door te vergeten dat de combinatie van geluid en licht alles te maken had met het plezier van een cocaïne-high. Plots hadden ze veel minder interesse om de cocaïnehendel in hun kooien te raken.
"Na slechts 15 minuten van deze blauwe lichtstimulatie was het terugvalgedrag van de ratten aanzienlijk verminderd," zei Torregrossa. 'Het is eigenlijk alsof we hun herinneringen hebben gewist, dus ze reageerden niet meer op die keu.'
"Zeer futuristische" vragen
Hoewel deze schijnbare techniek voor het wissen van geheugen een fascinerende vondst is, merkte Torregrossa op dat het een tijdelijke oplossing zou kunnen zijn voor een veel ingewikkelder puzzel van hoe verslaving de hersenen verandert. Het is bijvoorbeeld mogelijk dat als de pas gerehabiliteerde ratten opnieuw cocaïne kregen in de aanwezigheid van dat bekende audiovisuele signaal, hun hunkering en terugvalimpulsen "in één keer terug zouden zijn", zoals ze eerder waren.
Toch levert het succes van het team een aantal interessante mogelijkheden op voor de toekomst van het monitoren en behandelen van verslaving, en mogelijk zelfs hersenaandoeningen, bij mensen. Torregrossa zei dat ze is begonnen met haar collega's van de afdeling neurale engineering van de Universiteit van Pittsburgh te praten over de levensvatbaarheid van neurale implantaten die de amygdala-neuronen van een persoon kunnen volgen en vervolgens worden geactiveerd om een hunkering of terugvalreactie te onderdrukken.
Dit is allemaal "zeer futuristisch", zei Torregrossa, en - als een dergelijke behandeling bij mensen mogelijk is, zit het ook vast in ethische vragen. Als het indrukken van een schakelaar het geheugen van een terugval-trigger kan "wissen", wat kan het dan nog meer wissen? Kunnen goede herinneringen verstrikt raken in het kruisvuur? Kunnen hele mensen, plaatsen of ervaringen worden uitgewist op de volledige "Eternal Sunshine of The Spotless Mind" -mode?
'Hoe kunnen we alleen de slechte herinneringen beïnvloeden die we niet willen veroorzaken - en al het andere met rust laten?' Vroeg Torregrossa. 'Hoe ver gaan we die weg in het beïnvloeden van iemands gedachten?'
