Dlaczego czujesz się samotny? Neuronauka zaczyna znajdować odpowiedzi.

Poszukiwanie przez neurologa samotności może pomóc nam lepiej zrozumieć koszty izolacji społecznej. Za pomocą

• Adam Piore strona archiwum

4 września 2020 r.

Jenny Siegwart

Na długo zanim świat usłyszał o covid-19, Kay Tye postanowiła odpowiedzieć na pytanie, które nabrało nowego oddźwięku w epoce dystansu społecznego: Kiedy ludzie czują się samotni, pragną interakcji społecznych w taki sam sposób, jak osoba głodna pragnie jedzenia? I czy ona i jej koledzy mogliby wykryć i zmierzyć ten głód w obwodach neuronalnych mózgu?

Samotność to rzecz uniwersalna. Gdybym miał zapytać ludzi na ulicy: „Czy wiesz, co to znaczy być samotnym?”, prawdopodobnie 99 lub 100% ludzi odpowiedziałoby tak, wyjaśnia Tye, neurobiolog z Instytutu Nauk Biologicznych Salk. Rozsądne wydaje się twierdzenie, że powinno to być pojęcie w neuronauce. Tyle, że nikt nigdy nie znalazł sposobu, aby to przetestować i zlokalizować w konkretnych komórkach. To właśnie staramy się zrobić.

W ostatnich latach pojawiła się obszerna literatura naukowa łącząca samotność z depresją, lękiem, alkoholizmem i nadużywaniem narkotyków. Istnieje nawet coraz więcej prac epidemiologicznych pokazujących, że samotność zwiększa prawdopodobieństwo zachorowania: wydaje się, że powoduje chroniczne uwalnianie hormonów, które tłumią prawidłowe funkcje odpornościowe. Biochemiczne zmiany wynikające z samotności mogą przyspieszyć rozprzestrzenianie się raka, przyspieszyć choroby serca i Alzheimera lub po prostu pozbawić nas najistotniejszej woli, by iść dalej. Możliwość jego pomiaru i wykrywania może pomóc w identyfikacji osób zagrożonych i utorować drogę nowym rodzajom interwencji.

W nadchodzących miesiącach wielu ostrzega, prawdopodobnie zobaczymy, jak wpływ Covid-19 na zdrowie psychiczne będzie miał skalę globalną. Psychiatrzy już teraz martwią się rosnącymi wskaźnikami samobójstw i przedawkowania narkotyków w USA, a jedną z prawdopodobnych przyczyn jest izolacja społeczna, wraz z lękiem i przewlekłym stresem. Uznanie wpływu izolacji społecznej na resztę zdrowia psychicznego bardzo szybko dotknie wszystkich, mówi Tye. Myślę, że wpływ na zdrowie psychiczne będzie dość intensywny i natychmiastowy.

Jednak określenie ilościowe, a nawet zdefiniowanie samotności jest trudnym wyzwaniem. Tak trudne, że neuronaukowcy od dawna unikają tego tematu.

Samotność, mówi Tye, jest z natury subiektywna. Możliwe jest spędzenie dnia w całkowitej izolacji, w cichej kontemplacji i pokrzepieniu. Albo gulasz w wyobcowanej nędzy w tłumie, w sercu wielkiego miasta lub w towarzystwie bliskich przyjaciół i rodziny. Albo weźmy bardziej współczesny przykład, by wziąć udział w rozmowie Zoom z bliskimi w innym mieście i poczuć głęboką więź — lub nawet bardziej samotną niż wtedy, gdy rozmowa się rozpoczęła.

Ta niejasność może wyjaśniać dziwne wyniki, które pojawiły się, gdy Tye, przed opublikowaniem swojej pierwszej pracy naukowej na temat neuronauki samotności w 2016 roku, szukała innych artykułów na ten temat. Chociaż znalazła badania nad samotnością w literaturze psychologicznej, liczba artykułów zawierających również słowa komórki, neurony lub mózg była dokładnie równa zeru.

Neuronaukowcy od dawna zakładali, że pytania o to, jak samotność może działać w ludzkim mózgu, wymykają się ich laboratoriom opartym na danych.

Chociaż natura samotności zajmowała niektóre z największych umysłów w filozofii, literaturze i sztuce przez tysiąclecia, neuronaukowcy od dawna zakładali, że pytania o to, jak może ona działać w ludzkim mózgu, umkną ich laboratoriom opartym na danych. Jak oceniasz doświadczenie? A gdzie w ogóle zacząłbyś szukać w mózgu zmian spowodowanych tak subiektywnym odczuciem?

Tye ma nadzieję to zmienić, budując zupełnie nową dziedzinę: taką, która ma na celu przeanalizowanie i zrozumienie, w jaki sposób nasze postrzeganie zmysłowe, wcześniejsze doświadczenia, predyspozycje genetyczne i sytuacje życiowe łączą się z naszym środowiskiem, tworząc konkretny, mierzalny stan biologiczny zwany samotnością. I chce określić, jak wygląda to pozornie niewysłowione doświadczenie, gdy jest aktywowane w mózgu.

Jeśli Tye odniesie sukces, może to doprowadzić do powstania nowych narzędzi do identyfikowania i monitorowania osób zagrożonych chorobami pogłębionymi przez samotność. Może również zapewnić lepsze sposoby radzenia sobie z nadchodzącym kryzysem zdrowia publicznego wywołanym przez Covid-19.

Znalezienie neuronów samotności

Tye skupił się na określonych populacjach neuronów w mózgach gryzoni, które wydają się być związane z wymierną potrzebą interakcji społecznych – głodem, którym można manipulować poprzez bezpośrednie stymulowanie samych neuronów. Aby zlokalizować te neurony, Tye oparła się na technice, którą opracowała podczas pracy podoktorskiej w laboratorium Karla Deisserotha na Uniwersytecie Stanforda.

Deisseroth był pionierem optogenetyki, techniki, w której genetycznie zmodyfikowane, światłoczułe białka są wszczepiane do komórek mózgowych; naukowcy mogą następnie włączać lub wyłączać poszczególne neurony, po prostu oświetlając je światłem przez kable światłowodowe. Chociaż technika ta jest zbyt inwazyjna, aby można ją było zastosować u ludzi – podobnie jak wstrzyknięcie do mózgu w celu dostarczenia białek, wymaga przeciągnięcia kabla światłowodowego przez czaszkę i bezpośrednio do mózgu – pozwala naukowcom na podkręcanie neuronów na żywo. , swobodnie poruszające się gryzonie, a następnie obserwuj ich zachowanie.

Tye zaczął używać optogenetyki u gryzoni, aby śledzić obwody neuronalne związane z emocjami, motywacją i zachowaniami społecznymi. Odkryła, że ​​aktywując neuron, a następnie identyfikując inne części mózgu, które reagowały na sygnał wysyłany przez neuron, mogła prześledzić dyskretne obwody komórek, które współpracują ze sobą, aby wykonywać określone funkcje. Tye skrupulatnie wyśledził połączenia z ciała migdałowatego, zestawu neuronów w kształcie migdałów, uważanych za siedlisko strachu i niepokoju zarówno u gryzoni, jak iu ludzi.

Kay Tye, neurobiolog z Instytutu Nauk Biologicznych Salka, próbuje wykryć i zmierzyć samotność w obwodach nerwowych mózgu.

JENNY SIEGWART

Naukowcy od dawna wiedzieli, że stymulowanie ciała migdałowatego jako całości może spowodować, że zwierzę będzie się skulić ze strachu. Ale podążając za labiryntem połączeń do i z różnych części ciała migdałowatego, Tye był w stanie zademonstrować, że mózgowy obwód strachu był w stanie nasycić bodźce zmysłowe o wiele bardziej niuansami, niż wcześniej sądzono. W rzeczywistości wydawało się, że moduluje też odwagę.

Zanim Tye założyła swoje laboratorium w Picower Institute for Learning and Memory w 2012 roku, śledziła połączenia neuronalne ciała migdałowatego z takimi miejscami, jak kora przedczołowa, znana jako organ wykonawczy mózgu, i hipokamp, ​​siedziba pamięci epizodycznej. . Celem było skonstruowanie map obwodów w mózgu, na których polegamy, aby zrozumieć świat, nadać znaczenie naszemu doświadczeniu z chwili na chwilę i reagować na różne sytuacje.

Zaczęła studiować samotność w dużej mierze przez przypadek. Podczas poszukiwania nowych doktorów Tye natknął się na pracę Gillian Matthews. Jako absolwentka Imperial College London Matthews dokonała nieoczekiwanego odkrycia, oddzielając od siebie myszy w swoich eksperymentach. Izolacja społeczna — sam fakt bycia samotnym — wydawała się zmieniać komórki mózgowe zwane neuronami DRN w sposób, który sugerował, że mogą one odgrywać rolę w samotności.

Tye natychmiast dostrzegł możliwości. O mój Boże – to niesamowite! wspomina myślenie. To, że oznaki izolacji społecznej można przypisać do określonej części mózgu, miało dla niej sens. Ale gdzie to jest i jak byś go znalazł? Pomyślałem, że gdyby to mógł być ten region, byłby to bardzo interesujący. We wszystkich jej badaniach nad neuronami, mówi Tye, nigdy wcześniej nie widziałem niczego na temat izolacji społecznej. Kiedykolwiek.

Tye zdała sobie sprawę, że gdyby ona i Matthews mogli stworzyć mapę obwodu samotności, mogliby odpowiedzieć w laboratorium dokładnie na te pytania, które miała nadzieję zbadać: w jaki sposób mózg nadaje znaczenie izolacji społecznej? Jak i kiedy obiektywne doświadczenie nie przebywania wśród ludzi, innymi słowy, staje się subiektywnym doświadczeniem samotności? Pierwszym krokiem było lepsze zrozumienie roli neuronów DRN w tym stanie psychicznym.

Neurony DRN są pokazane tutaj w obrębie układu dopaminowego i dalszych obwodów.

MATTHEW UNGLESS/IMPERIAL COLLEGE LONDYN GILLIAN MATTHEWS / KAY TYE / MIT GILLIAN MATTHEWS / KAY TYE / MIT

Jedną z pierwszych rzeczy, które zauważyli Tye i Matthews, było to, że kiedy stymulowali te neurony, zwierzęta częściej szukały interakcji społecznych z innymi myszami. W późniejszym eksperymencie wykazali, że zwierzęta, gdy miały wybór, aktywnie unikały obszarów swoich klatek, które po wejściu wyzwalały aktywację neuronów. Sugerowało to, że ich dążenie do interakcji społecznych było bardziej motywowane chęcią uniknięcia bólu niż generowania przyjemności – doświadczenia, które naśladowało awersyjne doświadczenie samotności.

W kolejnym eksperymencie naukowcy umieścili niektóre myszy w odosobnieniu na 24 godziny, a następnie ponownie wprowadzili je do grup społecznych. Jak można się było spodziewać, zwierzęta szukały i spędzały niezwykłą ilość czasu w interakcji z innymi zwierzętami, jakby były samotne. Następnie Tye i Matthews ponownie wyizolowali te same myszy, tym razem używając optogenetyki do wyciszenia neuronów DRN po okresie samotności. Tym razem zwierzęta straciły chęć do kontaktów towarzyskich. Wyglądało to tak, jakby izolacja społeczna nie została zarejestrowana w ich mózgach.

Naukowcy od dawna wiedzą, że w mózgu znajduje się biologiczny odpowiednik wskaźnika poziomu paliwa w samochodzie – złożony system homeostatyczny, który pozwala naszej szarej istocie śledzić stan naszych podstawowych potrzeb biologicznych, takich jak jedzenie, woda i sen. Celem systemu jest kierowanie nas w kierunku zachowań mających na celu utrzymanie lub przywrócenie naszego naturalnego stanu równowagi.

Wyglądało na to, że Tye i Matthews znaleźli odpowiednik homeostatycznego regulatora zaspokajającego podstawowe potrzeby gryzoni w zakresie kontaktów społecznych. Następne pytanie: Co te odkrycia oznaczają dla ludzi?

Głodny uśmiechu

Aby odpowiedzieć na to pytanie, Tye współpracuje z badaczami z laboratorium Rebecci Saxe, profesor neurobiologii poznawczej na MIT, która specjalizuje się w badaniu ludzkiego poznania społecznego i emocji.

Eksperymenty na ludziach są znacznie trudniejsze do zaprojektowania, ponieważ operacja mózgu wymagana w optogenetyce nie wchodzi w grę. Ale możliwe jest narażenie samotnych ludzi na zdjęcia przyjaznych ludzi, którzy oferują społeczne sygnały – takie jak uśmiech – a następnie monitorowanie i rejestrowanie zmian w przepływie krwi do różnych części mózgu za pomocą obrazowania fMRI. A dzięki poprzednim eksperymentom naukowcy mają dobry pomysł na to, gdzie w mózgu szukać – obszar analogiczny do tego, który Matthews i Tye badali na myszach.

W zeszłym roku Livia Tomova, doktorantka, która nadzorowała badania w laboratorium Saxe, zrekrutowała 40 wolontariuszy, którzy zidentyfikowali się jako posiadający duże sieci społecznościowe i bardzo niski poziom samotności. Tomova wygnała swoich poddanych do pokoju w laboratorium i zabroniła jakiegokolwiek kontaktu z ludźmi na 10 godzin. Dla porównania Tomova poprosiła tych samych uczestników o powrót na drugą 10-godzinną sesję, która zawierała dużo interakcji społecznych, ale bez jedzenia.

Tomova i Saxe wykorzystali skany fMRI do pomiaru reakcji mózgu na żywność i interakcje społeczne po okresach postu i izolacji. Skan po prawej pokazuje aktywność w śródmózgowiu związaną z nagrodami.

Pod koniec każdej sesji badani zostali poproszeni o wejście do skanera fMRI i wystawieni na różne obrazy: niektóre przedstawiały osoby oferujące niewerbalne sygnały społeczne, a inne zawierały zdjęcia jedzenia.

W przeciwieństwie do Tye i Matthews, Tomova nie była w stanie namierzyć pojedynczych neuronów. Była jednak w stanie śledzić zmiany w przepływie krwi w większych obszarach skanu, znanych jako woksele; każdy woksel wykazywał zmienną aktywność odrębnych populacji kilku tysięcy neuronów. Tomova skupiła się na obszarach śródmózgowia, o których wiadomo, że są bogate w neurony związane z wytwarzaniem i przetwarzaniem neuroprzekaźnika dopaminy.

Obszary te zostały już połączone w innych eksperymentach z wrażeniem chęci lub pragnienia czegoś. Są to obszary, które zapalają się w odpowiedzi na obrazy jedzenia, gdy dana osoba jest głodna, lub obrazy związane z narkotykami u osób uzależnionych. Czy zrobiliby to samo w przypadku samotnych osób, którym pokazano zdjęcia z uśmiechem?

Odpowiedź była jasna: po izolacji społecznej, skany mózgów badanych wykazały znacznie większą aktywność w śródmózgowiu, gdy pokazano im obrazy wskazówek społecznych. Kiedy badani byli głodni, ale nie byli społecznie odizolowani, wykazywały podobnie silną reakcję na sygnały żywieniowe, ale nie na te społeczne.

Niezależnie od tego, czy jest to dążenie do kontaktów społecznych, czy dążenie do innych rzeczy, takich jak jedzenie, wydaje się, że jest to przedstawiane w bardzo podobny sposób, mówi Tomova.

Eksperyment pandemiczny

Zrozumienie, w jaki sposób w mózgu wytwarza się głód kontaktów społecznych, może pozwolić na głębsze zrozumienie roli, jaką izolacja społeczna odgrywa w niektórych chorobach.

Obiektywne mierzenie samotności w mózgu, w przeciwieństwie do pytania ludzi, jak się czują, może zapewnić pewną jasność na temat związku między depresją a samotnością. Co jest pierwsze — czy depresja powoduje samotność, czy samotność powoduje depresję? A czy interwencja społeczna zastosowana we właściwym czasie może pomóc w walce z depresją?

Wgląd w obwody samotności w mózgu może również rzucić nieco światła na uzależnienie, na które, według niektórych badań, bardziej podatne są izolowane zwierzęta. Dowody wydają się szczególnie mocne w przypadku dorastających zwierząt, które wydają się być jeszcze bardziej wrażliwe na skutki izolacji społecznej niż starsze lub młodsze. Ludzie w wieku od 16 do 24 lat najczęściej zgłaszają poczucie samotności i jest to również wiek, w którym po raz pierwszy pojawia się wiele zaburzeń zdrowia psychicznego. Czy istnieje połączenie?

Wgląd w obwody samotności w mózgu może rzucić trochę światła na uzależnienie.

Ale najbardziej oczywista obecna potrzeba może być odpowiedzią na izolację społeczną wywołaną pandemią kowboju. Niektóre ankiety internetowe nie wykazują ogólnego wzrostu samotności od początku pandemii, ale co z osobami najbardziej narażonymi na problemy ze zdrowiem psychicznym? Kiedy są odizolowani, w którym momencie zaczyna zagrażać ich zdrowiu psychicznemu i fizycznemu? A jakie rodzaje interwencji mogą uchronić ich przed tym niebezpieczeństwem? Kiedy już zmierzymy samotność, możemy zacząć się tego dowiadywać, co znacznie ułatwia projektowanie ukierunkowanych interwencji.

Istotnym pytaniem dla przyszłych badań jest to, ile i jakie rodzaje pozytywnych interakcji społecznych wystarczają do zaspokojenia tej podstawowej potrzeby, a tym samym do wyeliminowania odpowiedzi na głód nerwowy, Tomova i Tye. napisał w preprint ich przyszłego artykułu, opublikowanego pod koniec marca. Jak napisali, pandemia podkreśliła potrzebę lepszego zrozumienia potrzeb społecznych człowieka i mechanizmu nerwowego leżącego u podstaw społecznej motywacji. Obecne badanie stanowi pierwszy krok w tym kierunku.

To, w typowo niedocenianym języku nauki, sygnalizuje narodziny zupełnie nowej dziedziny badań — nie jest to coś, czego często można być świadkiem, nie mówiąc już o byciu częścią.

To dla mnie takie ekscytujące, ponieważ są to koncepcje, o których słyszeliśmy w psychologii milion razy, i po raz pierwszy faktycznie mamy komórki w mózgu, które możemy połączyć z systemem, mówi Tye. A kiedy masz jedną komórkę, możesz śledzić wstecz, możesz śledzić do przodu; możesz dowiedzieć się, co jest na górze; możesz dowiedzieć się, co robią wszystkie neurony znajdujące się powyżej i jakie posłańców są wysyłane, mówi Tye. Teraz możesz znaleźć cały obwód; wiesz od czego zacząć.

ukryć