Szczury mają wyobraźnię i potrafią z niej korzystać

Szczury, tak jak ludzie, potrafią wyobrażać sobie różne miejsca i przedmioty. Naukowcy zauważyli to z pomocą wirtualnej rzeczywistości i skanerów mózgu zwierząt.

Szczury i ich wyobraźnia

.Ludzie często żyją w świecie wyobrażeń, a z pewnością mogą przywołać w pamięci przeróżne sytuacje, miejsca, ludzi i przedmioty. Teraz naukowcy z Janelia Research Campus (Stany Zjednoczone) wykazali, że – przynajmniej w pewnym stopniu – potrafią to także niektóre zwierzęta.

Aby to sprawdzić, badacze stworzyli system złożony z zestawu do wirtualnej rzeczywistości i skanera mierzącego aktywność mózgów szczurów. Urządzenie rejestrowało pracę struktury mózgu zwanej hipokampem i odnosiło ją do miejsca, w którym w wirtualnej rzeczywistości znajdował się szczur.

Hipokamp – wyjaśniają badacze – tworzy mentalne mapy otoczenia i bierze udział w przypominaniu sobie minionych zdarzeń czy wyobrażaniu sobie przyszłości.

Etapy przeprowadzonych eksperymentów

.Gryzonie chodziły w kołowrotkach z systemem VR na głowach, dzięki czemu doświadczały wirtualnej podróży po różnych sceneriach. Były przy tym wynagradzane jedzeniem za dotarcie do celu wirtualnego. Jednocześnie naukowcy rejestrowali aktywności mózgów zwierząt. W ten sposób dowiedzieli się, jaka aktywność mózgu towarzyszy danej scenerii.

W dalszej części eksperymentu szczury dostawały smakołyk, jeśli doszły do tego samego celu, ale już tylko w wyobraźni (obserwowanej z pomocą tego samego skanera). Przypomina to trochę sytuację, kiedy człowiek myśli o drodze, jaką pokona np. do sklepu spożywczego.

W trzeciej fazie – nazwanej zadaniem „Jedi” – szczury były nagradzane, kiedy przeniosły jakiś przedmiot w świecie wirtualnej rzeczywistości, posługując się tylko wyobraźnią.

Wyobraźnia nie tylko dla człowieka

.Doświadczenia te pokazały, że szczury potrafią precyzyjnie kontrolować pracę hipokampa – w podobny sposób, jak robią to ludzie.

Potrafią także, przez wiele sekund, podtrzymywać daną aktywność mózgu, co wskazuje na utrzymywanie w głowie konkretnych wyobrażeń, np. odnośnie położenia w przestrzeni. To podobny czas, w którym ludzie odtwarzają przeżyte wcześniej wydarzenia lub wyobrażają sobie nowe.

„Szczury rzeczywiście tworzą w mózgu reprezentację miejsc i otoczenia bez realnego pozostawania w nich. Nawet jeśli ich ciało jest unieruchomione, myśli szczurów mogą krążyć wokół tych miejsc” – mówi dr Chongxi Lai, jeden z autorów badania.

“Wyobraźnia to jedna z najbardziej niezwykłych umiejętności człowieka. Teraz pokazaliśmy, że zwierzęta też potrafią się nią posługiwać i znaleźliśmy sposób, aby to badać” – podkreśla jeden z naukowców, dr Albert Lee.

Badania naukowe zmieniają świat

.Najbardziej ambitne europejskie projekty badawcze realizowano w trzech dużych obszarach nauki: naukach o życiu, naukach ścisłych i technicznych oraz naukach społecznych i humanistycznych – pisze na łamach „Wszystko co Najważniejsze” prof. Andrzej JAJSZCZYK.

Trudno jest przecenić rolę badań naukowych w tym, co osiągnęła nasza cywilizacja. Wyniki pracy naukowców spowodowały, że żyjemy dziś znacznie dłużej niż jeszcze sto lat temu, głód stał się udziałem wyłącznie osób mieszkających w krajach upadłych i nękanych wojnami, podróże po całym świecie są już dostępne prawie dla każdego, przynajmniej w krajach bogatszych, a tania łączność zmieniła życie miliardów ludzi, nawet w najbiedniejszych zakątkach naszego globu. Dzięki badaniom naukowym nie tylko wiemy, jak żyli nasi przodkowie tysiące lat temu, ale także, jak funkcjonują rynki i co wpływa na nasze zbiorowe działania. Nauka służy także zaspokajaniu naszej zwykłej, ludzkiej ciekawości, przy okazji pozwalając odkrywać rzeczy, które dają szanse na zmianę naszego życia na lepsze. Co prawda nie zawsze chcemy czy umiemy skorzystać z tego, co nam podpowiada nauka, ale w krajach, które to potrafią, żyje się na ogół znacznie lepiej niż tam, gdzie badania naukowe się lekceważy.

Niestety, coś, co wielu nazywa postępem, ma też swoje ciemne strony. I jakkolwiek wyniki badań naukowych bywają używane także w złej wierze bądź ich niewłaściwe czy po prostu nierozumne zastosowanie prowadzi do opłakanych skutków, to nikt przy zdrowych zmysłach nie kwestionuje konieczności dalszego prowadzenia badań, chociażby po to, by walczyć ze wspomnianymi skutkami.

Współczesne badania naukowe obejmują praktycznie wszystkie obszary naszej egzystencji, a liczba osób uprawiających obecnie naukę, jak twierdzą niektórzy, jest większa niż sumaryczna liczba uczonych żyjących od starożytności do czasów współczesnych. Nawet bardzo skrótowe opisanie prowadzonych obecnie w świecie badań wymagałoby wielu opasłych tomów. Dlatego też skoncentruję się na krótkim omówieniu tematyki najbardziej ambitnych projektów badawczych, finansowanych w ostatnich latach przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (European Research Council) w trzech dużych obszarach nauki: naukach o życiu, naukach ścisłych i technicznych oraz naukach społecznych i humanistycznych. O sukcesie tego finansowania świadczy m.in. to, że dwunastka grantobiorców ERC otrzymała Nagrody Nobla, w tym trzech w bieżącym roku.

Jakkolwiek ostatecznym celem nauk o życiu jest wydłużenie ludzkiego życia i podniesienie jego jakości, główny wysiłek badawczy koncentruje się obecnie na zrozumieniu podstawowych mechanizmów działania organizmów na poziomie komórkowym i na sposobach sterowania tymi mechanizmami.

Nie jest więc przypadkiem, że najwięcej badań finansowanych przez ERC dotyczy takich dyscyplin, jak: biologia komórki, genetyka, neuronauka i biologia molekularna, a same tematy badań koncentrują się wokół różnicowania komórek, czyli zamiany jednego rodzaju komórek w inne; dotyczy to szczególnie komórek macierzystych. Warto jednak pamiętać, że znaczące już osiągnięcia w tym obszarze badań tylko w bardzo niewielkim stopniu przekładają się, na razie, na zastosowania kliniczne.

Inne gorące tematy to sterowanie genami, zwane też sterowaniem ekspresją genów, epigenetyka, czyli w uproszczeniu różnicowanie komórek o tym samym genotypie, a także procesy przekazywania informacji między komórkami. Postęp we wszystkich tych badaniach daje nadzieję na bardziej skuteczną walkę z chorobami nowotworowymi i neurodegeneracyjnymi.

Postęp w naukach o życiu jest możliwy między innymi dzięki rozwojowi metod badawczych. Intensywnie rozwijają się metody modelowania komputerowego i symulacji w tzw. modelach in silico, a także korzystające z metod uczenia maszynowego. Następuje także dalszy rozwój mikroskopii i metod obrazowania oraz modyfikowanych modeli zwierzęcych odwzorowujących organizm ludzki.

.Ponad jedna trzecia z wszystkich kilkunastu tysięcy projektów finansowanych dotychczas przez ERC wpisuje się w unijny priorytet EU4Health, czyli badań związanych ze zdrowiem, a w szczególności tych dotyczących mózgu i nowotworów. Podobnie dzieje się i w innej potędze naukowej, jaką są Stany Zjednoczone. O ogromnym, praktycznym znaczeniu badań podstawowych świadczy błyskawiczne opracowanie skutecznej szczepionki przeciwko COVID-19, co praktycznie uratowało przed śmiercią bądź ciężkimi powikłaniami miliony ludzi na całym świecie. Było to możliwe między innymi dzięki finansowaniu przez ERC projektu SUMMIT, prowadzonego przez Uğura Şahina, twórcę firmy BioNTech. Jakkolwiek projekt dotyczył szczepionek przeciwnowotworowych opartych na mRNA, opracowana w jego ramach technika pozwoliła na szybkie opanowanie produkcji skutecznych szczepionek przeciwwirusowych.