När Ivan Pavlovs hund hörde en klingning började valpen saliv i väntan på sin middag. När professor Mary Torregrossas råttor hörde en liknande ton, begärde de kokain. Åtminstone gjorde några av dem - innan Torregrossa och hennes kollegor skrev om sina minnen.
Torregrossa studerar psykologin för drogberoende och återfaller vid University of Pittsburgh School of Medicine (där hon också är docent i psykiatri). I en ny studie publicerad 22 januari i tidskriften Cell Reports, inrättade Torregrossa och två av hennes kollegor ett pavlovskt experiment där en grupp labbråttor kom att associera en specifik audiovisuell signal med rusan av en kokaininfusion.
Så småningom bara genom att se eller höra köet fick råttorna längtar efter mer kokain - tills forskarna "raderade" den föreningen från råttornas hjärnor med hjälp av en neurostimuleringsteknik som kallas optogenetik. Plötsligt visade råttor som utsattes för samma audiovisuella signal som en gång fick hjärnorna att glöda av förväntan inte intressera sig för köet alls.
"Det var som om de aldrig sett kokain," sa Torregrossa till Live Science. "Det är spännande, eftersom det finns möjligheten att, längs vägen, kan det finnas neurostimuleringsteknologier som möjligen kan minska cue-motiverade begär och återfall hos människor också."
Gnagarsinnets eviga solsken
I den nya studien placerades Torregrossas råttor en efter en i en speciell bur med en spak ansluten till en pump. När en råtta tryckte på spaken gav pumpen den råtta en liten, intravenös dos kokain. Varje gång detta hände tändes ett starkt ljus ovanför spaken i 10 sekunder medan ett monotont ringande ljud spelade i buren.
Efter att en råtta upprepade denna ritual många gånger, sa Torregrossa, blev kombinationen av ljus och buller en "ledtråd" som rusan från en kokain högt var på väg - liksom Pavlovs berömda doggy middagsklocka, men avsedd för självmedicinering gnagare.
Varje gång råttorna utsattes för denna ljus / ljudkod i efterföljande försök, visade deras hjärnor vad Torregrossa kallade ett "sugande" eller "återfallssvar" på stimuli, och råttorna fortsatte att mosa spaken "i riktigt höga hastigheter", till och med när spaken inte längre försåg dem med kokain.
Med hjälp av små elektroder placerade i varje gnagares hjärna såg forskarna att detta begärande svar var förknippat med ökad aktivitet i en råttas amygdala - ett emotionellt behandlingscenter som ansvarar för både rädsla och nöje. (Detta mandelformade kluster av neuroner har tidigare varit kopplat till sug hos människor också.)
"Därefter ville vi se om vi på ett konstgjort sätt kunde minska de begär genom att stimulera vägen till amygdala," sa Torregrossa.
För att göra detta använde forskarna en teknik som kallas optogenetik - ett sätt att införa ljuskänsliga proteiner i ett djurhjärna och sedan utsätta dem för färgade ljusstrålar för att effektivt sätta celler "på" eller "av" när som helst.
I tidigare studier har forskare framgångsrikt använt denna teknik för att hindra möss från att ha epileptiska anfall, eller göra dem törstiga på kommando. Torregrossa och hennes team ville använda den för att stänga av deras råttor som ledde till att de skulle komma. Så de injicerade sina råttor med ett speciellt virus som bär ljuskänsliga proteiner, som inrättade butik vid den cellulära korsningen där sensorisk information (som ljud och ljus) kommer in i amygdala.
Genom att bada dessa celler i ett blått LED-laserljus, kunde forskarna kontrollera informationsflödet in i råttornas känslomässiga nav. I det här fallet innebar det att dämpa betydelsen av läkemedelsstången när den gick in i amygdala. När de kombinerade denna stimulans av blått ljus med råttorna välkända pavloviska läkemedelspekar, fann forskarna att de i princip kunde lura gnagarna att glömma att ljud / ljuskombinationen hade något att göra med nöjet med en hög kokain. Plötsligt hade de mycket mindre intresse av att slå kokainspaken i sina burar.
"Efter bara 15 minuter av denna stimulering av blått ljus minskades råttornas återfallsbeteende markant," sa Torregrossa. "Det är i huvudsak som om vi raderade deras minnen, så att de inte svarade på den signalen längre."
"Mycket futuristiska" frågor
Medan denna uppenbara teknik för minne-radering är en fascinerande upptäckt, konstaterade Torregrossa att det kan vara en tillfällig fix till ett mycket mer komplicerat pussel om hur missbruk förändrar hjärnan. Det är till exempel möjligt att om de nyligen rehabiliterade råttorna återigen fick kokain i närvaro av den välkända audiovisuella signalen, skulle deras sug och återfallsimpulser "vara tillbaka i ett skott", som de var tidigare.
Fortfarande lyfter teamets framgång några intressanta möjligheter för framtiden för att övervaka och behandla missbruk, och eventuellt till och med hjärnstörningar, hos människor. Torregrossa sa att hon har börjat prata med sina kollegor vid University of Pittsburghs neuraltekniska avdelning om livskraften hos neurala implantat som kan övervaka en persons amygdala nervceller och sedan aktiveras för att undertrycka en begär eller återfall.
Allt detta är "mycket futuristiskt", säger Torregrossa, och - om en sådan behandling är möjlig hos människor - är det också förankrat i etiska frågor. Om flickan på en omkopplare kan "radera" minnet av en drog-återfallsutlösare, vad kan den annars radera? Kan goda minnen fastna i korsbranden? Kan hela människor, platser eller upplevelser raderas på heltäckande sätt "Eternal Sunshine of The Spotless Mind"?
"Hur kan vi bara påverka de dåliga minnen som vi inte vill orsaka återfall - och lämna allt annat i fred?" Frågade Torregrossa. "Hur långt ner på den vägen går vi för att påverka en persons tankar?"
