Proč se cítíš osamělý? Neurověda začíná nacházet odpovědi.

Hon na osamělost neurovědců by nám mohl pomoci lépe pochopit cenu sociální izolace. Podle

• Adam Piore archivní stránka

4. září 2020

Jenny Siegwartová

Dlouho předtím, než svět kdy slyšel o covid-19, se Kay Tye rozhodla odpovědět na otázku, která získala nový ohlas ve věku sociálního distancování: Když se lidé cítí osamělí, touží po sociálních interakcích stejným způsobem jako hladový člověk? touží po jídle? A mohla ona a její kolegové detekovat a měřit tento hlad v nervových okruzích mozku?

Samota je univerzální věc. Kdybych se zeptal lidí na ulici: ‚Víte, co to znamená být osamělý?‘ Pravděpodobně 99 nebo 100 % lidí by odpovědělo ano, vysvětluje Tye, neurovědec z Salk Institute of Biological Sciences. Zdá se rozumné tvrdit, že by to měl být koncept v neurovědě. Je to tak, že nikdo nikdy nenašel způsob, jak to otestovat a lokalizovat do konkrétních buněk. O to se snažíme.

V posledních letech se objevila rozsáhlá vědecká literatura spojující osamělost s depresí, úzkostí, alkoholismem a zneužíváním drog. Existuje dokonce rostoucí množství epidemiologických prací, které ukazují, že osamělost zvyšuje pravděpodobnost, že onemocníte: zdá se, že podněcuje chronické uvolňování hormonů, které potlačují zdravou imunitní funkci. Biochemické změny způsobené osamělostí mohou urychlit šíření rakoviny, urychlit srdeční onemocnění a Alzheimerovu chorobu, nebo jednoduše vysát z toho nejdůležitějšího z nás vůli jít dál. Schopnost měřit a detekovat by mohla pomoci identifikovat ohrožené a připravit cestu pro nové druhy intervencí.

V nadcházejících měsících, jak mnozí varují, pravděpodobně uvidíme dopady covid-19 na duševní zdraví v celosvětovém měřítku. Psychiatři se již obávají rostoucího počtu sebevražd a předávkování drogami v USA a sociální izolace spolu s úzkostí a chronickým stresem je jednou z pravděpodobných příčin. Uznání dopadu sociální izolace na zbytek duševního zdraví zasáhne každého opravdu brzy, říká Tye. Myslím, že dopad na duševní zdraví bude docela intenzivní a docela okamžitý.

Vyčíslit nebo dokonce definovat osamělost je však obtížná výzva. Ve skutečnosti tak obtížné, že se neurovědci tomuto tématu dlouho vyhýbali.

Osamělost, říká Tye, je ze své podstaty subjektivní. Je možné strávit den zcela izolovaně, v tichém rozjímání a cítit se nabití energií. Nebo se dusit v odcizené bídě obklopeni davem, v srdci velkého města nebo v doprovodu blízkých přátel a rodiny. Nebo, abychom si vzali modernější příklad, zúčastnit se hovoru Zoom s blízkými v jiném městě a cítit se hluboce propojeni – nebo ještě osamělejší, než když hovor začal.

Tato nejasnost by mohla vysvětlovat kuriózní výsledky, které se vrátily, když Tye, před zveřejněním své první vědecké práce o neurovědě osamělosti v roce 2016, spustila hledání dalších prací na toto téma. Přestože v psychologické literatuře našla studie o osamělosti, počet papírů, které také obsahovaly slova buňky, neurony nebo mozek, byl přesně nulový.

Neurovědci dlouho předpokládali, že otázky o tom, jak by mohla fungovat osamělost v lidském mozku, by se jejich laboratořím založeným na datech vyhýbaly.

Ačkoli povaha osamělosti zaměstnávala některé z největších mozků filozofie, literatury a umění po tisíciletí, neurovědci dlouho předpokládali, že otázky o tom, jak by to mohlo fungovat v lidském mozku, se jejich laboratořím založeným na datech vyhýbají. Jak kvantifikujete zkušenost? A kde byste vůbec začali v mozku hledat změny, které takový subjektivní pocit přináší?

Tye doufá, že to změní vybudováním zcela nového pole: pole zaměřeného na analýzu a pochopení toho, jak se naše smyslové vjemy, předchozí zkušenosti, genetické predispozice a životní situace kombinují s naším prostředím a vytvářejí konkrétní, měřitelný biologický stav nazývaný osamělost. A chce zjistit, jak vypadá tento zdánlivě nevýslovný zážitek, když je aktivován v mozku.

Pokud Tye uspěje, mohlo by to vést k novým nástrojům pro identifikaci a sledování těch, kteří jsou ohroženi nemocemi zhoršenými osamělostí. Mohlo by to také přinést lepší způsoby, jak zvládnout to, co by mohlo být hrozící krizí veřejného zdraví vyvolanou covid-19.

Hledání neuronů osamělosti

Tye se zabýval specifickými populacemi neuronů v mozcích hlodavců, které se zdají být spojeny s měřitelnou potřebou sociální interakce – hladem, který lze ovládat přímou stimulací samotných neuronů. K přesnému určení těchto neuronů se Tye spoléhal na techniku, kterou vyvinula, když pracovala jako postdoktorka v laboratoři Karla Deisserotha na Stanfordské univerzitě.

Deisseroth byl průkopníkem optogenetiky, techniky, při níž jsou do mozkových buněk implantovány geneticky upravené proteiny citlivé na světlo; výzkumníci pak mohou jednotlivé neurony zapínat nebo vypínat jednoduše tím, že na ně svítí světly pomocí optických kabelů. Ačkoli je tato technika příliš invazivní na to, aby ji mohli lidé používat – stejně jako injekce do mozku k dodání proteinů, vyžaduje protažení optického kabelu přes lebku a přímo do mozku – umožňuje výzkumníkům vyladit neurony v živém , volně se pohybující hlodavce a následně pozorovat jejich chování.

Tye začal používat optogenetiku u hlodavců ke sledování nervových obvodů zapojených do emocí, motivace a sociálního chování. Zjistila, že aktivací neuronu a následnou identifikací ostatních částí mozku, které reagovaly na signál, který neuron vydal, mohla vysledovat jednotlivé obvody buněk, které spolupracují při provádění specifických funkcí. Tye pečlivě vystopoval spojení z amygdaly, sady neuronů mandlového tvaru, o které se předpokládá, že je sídlem strachu a úzkosti jak u hlodavců, tak u lidí.

Kay Tye, neurovědkyně ze Salk Institute of Biological Sciences, se snaží detekovat a měřit osamělost v nervových okruzích mozku.

JENNY SIEGWARTOVÉ

Vědci již dlouho věděli, že stimulace amygdaly jako celku může způsobit, že se zvíře bude krčit ve strachu. Ale sledováním bludiště spojení v různých částech amygdaly a z nich dokázal Tye prokázat, že mozkový okruh strachu byl schopen naplnit smyslové podněty mnohem více nuancemi, než bylo dříve chápáno. Zdálo se, že ve skutečnosti také moduluje odvahu.

V době, kdy Tye v roce 2012 zřídila svou laboratoř v Picowerově institutu pro učení a paměť MIT, sledovala nervová spojení amygdaly s místy, jako je prefrontální kůra, známá jako mozková exekutiva, a hippocampus, sídlo epizodické paměti. . Cílem bylo sestavit mapy okruhů v mozku, na které se spoléháme, abychom porozuměli světu, porozuměli našim momentálním zkušenostem a reagovali na různé situace.

Začala studovat osamělost převážně z náhody. Při hledání nových postdoků Tye narazil na práci Gillian Matthewsové. Matthewsová jako postgraduální studentka na Imperial College London učinila nečekaný objev, když oddělila myši ve svých experimentech jedna od druhé. Zdá se, že sociální izolace – samotný fakt osamění – změnila mozkové buňky zvané neurony DRN způsobem, který naznačoval, že mohou hrát roli v osamělosti.

Tye okamžitě viděl možnosti. Ach můj bože – to je neuvěřitelné! vzpomíná na přemýšlení. To, že známky sociální izolace lze vysledovat do určité části mozku, jí dávalo naprostý smysl. Ale kde to je a jak byste to našli? Kdyby to mohl být ten region, pomyslel jsem si, bylo by to super zajímavé. Ve všech jejích studiích neuronů, říká Tye, jsem nikdy předtím neviděl nic o sociální izolaci. Vůbec.

Tye si uvědomila, že kdyby ona a Matthews dokázali sestrojit mapu okruhu osamělosti, mohli by v laboratoři odpovědět přesně na ty druhy otázek, které doufala prozkoumat: Jak mozek naplňuje sociální izolaci smyslem? Jak a kdy se z objektivního prožitku nebýt mezi lidmi, jinými slovy, stává subjektivní prožitek samoty? Prvním krokem bylo lépe porozumět roli, kterou v tomto duševním stavu sehrály neurony DRN.

Neurony DRN jsou zde zobrazeny v dopaminovém systému a downstreamových obvodech.

MATTHEW UNGLESS/IMPERIAL College LONDÝN GILLIAN MATTHEWS / KAY TYE / MIT GILLIAN MATTHEWS / KAY TYE / MIT

Jednou z prvních věcí, které si Tye a Matthews všimli, bylo, že když stimulovali tyto neurony, zvířata s větší pravděpodobností vyhledávala sociální interakci s jinými myšmi. V pozdějším experimentu ukázali, že zvířata, když dostali na výběr, se aktivně vyhýbala oblastem svých klecí, které po vstupu spustily aktivaci neuronů. To naznačovalo, že jejich hledání sociální interakce bylo řízeno spíše touhou vyhnout se bolesti než vytvářet potěšení – zkušenost, která napodobovala averzivní zkušenost osamělosti.

V následném experimentu vědci umístili některé z myší na 24 hodin do samovazby a poté je znovu zavedli do sociálních skupin. Jak by se dalo očekávat, zvířata vyhledávala a trávila neobvyklé množství času interakcí s jinými zvířaty, jako by byla osamělá. Pak Tye a Matthews znovu izolovali stejné myši, tentokrát pomocí optogenetiky k umlčení neuronů DRN po období na samotce. Tentokrát zvířata ztratila touhu po sociálním kontaktu. Jako by v jejich mozcích nebyla registrována sociální izolace.

Vědci již dlouho věděli, že mozek skrývá biologický ekvivalent palivoměru automobilu – komplexní homeostatický systém, který umožňuje naší šedé hmotě sledovat stav našich základních biologických potřeb, jako jsou potraviny, voda a spánek. Účelem systému je přivést nás k chování zaměřenému na udržení nebo obnovení našeho přirozeného stavu rovnováhy.

Zdálo se, že Tye a Matthews našli ekvivalent homeostatického regulátoru pro základní potřeby sociálního kontaktu hlodavců. Další otázka: Co tato zjištění znamenají pro lidi?

Hladový po úsměvu

Aby na tuto otázku odpověděl, Tye spolupracuje s výzkumníky v laboratoři Rebeccy Saxe, profesorky kognitivní neurovědy na MIT, která se specializuje na studium lidského sociálního poznání a emocí.

Experimenty na lidech jsou mnohem těžší navrhnout, protože operace mozku nutná pro optogenetiku nepřichází v úvahu. Ale je možné vystavit osamělé lidi obrázkům přátelských lidí, kteří nabízejí sociální podněty – jako je úsměv – a poté sledovat a zaznamenávat změny v průtoku krve do různých částí mozku pomocí zobrazování fMRI. A díky předchozím experimentům vědci mají dobrou představu o tom, kam v mozku se podívat – oblast analogickou té, kterou Matthews a Tye studovali na myších.

Loni Livia Tomova, postdoktorka, která dohlížela na výzkum v Saxeově laboratoři, naverbovala 40 dobrovolníků, kteří se identifikovali jako lidé s velkými sociálními sítěmi a velmi nízkou úrovní osamělosti. Tomová vyhnala své subjekty do místnosti v laboratoři a na 10 hodin zakázala jakýkoli lidský kontakt. Pro srovnání Tomova požádala stejné účastníky, aby se vrátili na druhé 10hodinové sezení, které obsahovalo spoustu sociální interakce, ale žádné jídlo.

Tomova a Saxe použili skenování fMRI k měření reakce mozku na jídlo a sociální interakci po obdobích půstu a izolace. Sken vpravo ukazuje aktivitu ve středním mozku spojenou s odměnami.

Na konci každého sezení byly subjekty požádány, aby vlezly do skeneru fMRI a byly vystaveny různým obrázkům: některé ukazovaly lidi nabízející neverbální sociální podněty a jiné obsahovaly obrázky jídla.

Na rozdíl od Tye a Matthewse se Tomova nedokázala ponořit do jednotlivých neuronů. Ale byla schopna sledovat změny v průtoku krve ve větších oblastech skenování, známých jako voxely; každý voxel vykazoval měnící se aktivitu jednotlivých populací několika tisíc neuronů. Tomova se zaměřila na oblasti středního mozku, o kterých je známo, že jsou bohaté na neurony spojené s produkcí a zpracováním neurotransmiteru dopaminu.

Tyto oblasti již byly v jiných experimentech spojeny s pocitem chtění nebo touhy po něčem. Jsou to oblasti, které se rozsvítí v reakci na obrázky jídla, když má člověk hlad, nebo na obrázky související s drogami u lidí se závislostí. Udělali by totéž v případě osamělých lidí, kterým by se zobrazovaly obrázky úsměvu?

Odpověď byla jasná: po sociální izolaci skeny mozku subjektů ukázaly mnohem větší aktivitu ve středním mozku, když jim byly ukázány obrázky sociálních podnětů. Když měli jedinci hlad, ale nebyli sociálně izolovaní, projevovali podobně silnou reakci na podněty k jídlu, ale ne na ty sociální.

Ať už je to touha po sociálním kontaktu nebo touha po jiných věcech, jako je jídlo, zdá se, že je zastoupena velmi podobným způsobem, říká Tomova.

Pandemický experiment

Pochopení toho, jak se v mozku vytváří hlad po sociálním kontaktu, může umožnit hlubší pochopení role, kterou hraje sociální izolace u některých nemocí.

Objektivní měření osamělosti v mozku, na rozdíl od dotazování se lidí, jak se cítí, by mohlo například objasnit souvislost mezi depresí a osamělostí. Co je na prvním místě – způsobuje deprese osamělost, nebo osamělost způsobuje depresi? A může sociální intervence aplikovaná ve správný čas pomoci v boji proti depresi?

Nahlédnutí do okruhu osamělosti v mozku by také mohlo vrhnout světlo na závislost, ke které jsou izolovaná zvířata podle některých výzkumů náchylnější. Důkazy se zdají být zvláště silné u dospívajících zvířat, která se zdají být ještě citlivější na účinky sociální izolace než starší nebo mladší. Lidé ve věku od 16 do 24 let nejčastěji uvádějí, že se cítí osamělí, a to je také věk, kdy se poprvé začíná projevovat mnoho poruch duševního zdraví. existuje nějaká souvislost?

Vhled do okruhu osamělosti v mozku by mohl vrhnout trochu světla na závislost.

Ale nejzjevnější současná potřeba může být reakcí na sociální izolaci vyvolanou pandemií covidu. Nějaký internetové průzkumy neuvádějí žádný celkový nárůst osamělosti od vypuknutí pandemie, ale co lidé s největším rizikem duševních problémů? Když jsou izolováni, v jakém okamžiku to začíná ohrožovat jejich psychickou a fyzickou pohodu? A jaké druhy zásahů je mohou před tímto nebezpečím ochránit? Jakmile dokážeme změřit osamělost, můžeme začít zjišťovat, díky čemuž je mnohem snazší navrhovat cílené intervence.

Zásadní otázkou pro budoucí výzkum je, do jaké míry a jaké druhy pozitivní sociální interakce jsou dostatečné k naplnění této základní potřeby a tím k odstranění reakce nervové touhy, Tomova a Tye napsal v předtisku jejich připravovaného dokumentu, zveřejněného na konci března. Pandemie zdůraznila potřebu lepšího pochopení lidských sociálních potřeb a nervového mechanismu, který je základem sociální motivace, napsali. Současná studie poskytuje první krok tímto směrem.

To, v typicky podhodnoceném jazyce vědy, signalizuje zrod zcela nové oblasti výzkumu – ne něčeho, čeho se často stáváte svědky, natož abyste byli součástí.

Je to pro mě tak vzrušující, protože to všechno jsou pojmy, o kterých jsme v psychologii slyšeli milionkrát, a vůbec poprvé máme v mozku buňky, které můžeme propojit se systémem, říká Tye. A jakmile máte jednu buňku, můžete sledovat zpět, můžete sledovat dopředu; můžete zjistit, co je proti proudu; můžete zjistit, co dělají všechny neurony, které jsou proti proudu, a jací poslové jsou vysíláni, říká Tye. Nyní můžete najít celý okruh; víte, kde začít.

skrýt