Student World

Ale Olds a Milner měli štěstí, protože zavedli jehlu do těsné blízkosti nucleus accumbens (NAcc), části mozku, jejíž dráždění vyvolává příjemné pocity. Kdykoliv jíte čokoládový dort nebo posloucháte vaši oblíbenou písničku nebo vidíte, jak váš oblíbený tým vyhrál Světový pohár, je to váš NAcc, který vám dodává tu dobrou náladu.

Olds a Milner ale rychle zjistili, že příliš mnoho radosti může být osudné. Voperovali elektrodu do mozku několika hlodavcům, a pak do každé z nich zavedli slabý proud, takže NAcc byl neustále drážděn. Vědci si povšimli, že následně hlodavci ztratili o cokoliv zájem. Přestali žrát a pít. Přestaly všechny milostné námluvy. Krysy se prostě uvelebily v koutku klece přemoženy pocity blaha. Během pár dní všechna zvířata zahynula. Zemřela žízní.

Vyžadovalo to několik desetiletí důvtipného bádání, než neurologové zjistili, že krysy trpěly nadbytkem dopaminu. Dráždění NAcc vyvolalo obrovský nadbytek látky přenášející nervové impulzy, který zaplavil hlodavce rozkoší. Návykové drogy používané narkomany fungují stejně: po dávce kokainu je na tom narkoman přesně stejně jako krysa v elektrickém vytržení. Mozek obou je ochromen pocity rozkoše. Dneska je z toho dopaminové klišé – chemické objasnění sexu, drog a rokenrolu.

Ale pocit štěstí není ten jediný, jenž dopamin vyvolává. Vědci dnes vědí, že přenašeče nervových vzruchů pomáhají regulovat všechny naše emoce, od prvních záchvěvů lásky až po instinktivní pocity znechucení. Jsou běžnou nervovou měnou, kterou razí naše mysl, jsou to molekuly, které nám pomáhají rozhodnout se mezi alternativami. Když studujeme, jak dopamin v mozku pracuje, začínáme chápat, proč naše pocity dokáží proniknout k jádru problémů. Zatímco Platón zavrhl emoce jako iracionální a nedůvěryhodné – nezkrotitelné koně mysli –, ve skutečnosti emoce reprezentují výsledek zpracování obrovského množství skrytě provedených analýz.

Za mnoho poznatků o tom, jak dopamin funguje, vděčíme průkopnickým pracím Wolframa Schulze, vědce z Cambridge University. Schulz s oblibou srovnává dopaminové neurony (tj. ty neurony, které k dorozumívání používají dopamin) k fotoreceptorům na sítnici oka, které detekují světelné paprsky dopadající do oka. Tak jako proces vidění začíná na sítnici, proces rozhodování začíná fluktuacemi v množství dopaminu.

Schulz se začal o mechanismus přenosu nervových signálů zajímat ještě jako student medicíny začátkem sedmdesátých let v souvislosti se vznikem paralyzujících projevů při Parkinsonově chorobě. Zkoumal různé oblasti opičího mozku a snažil se najít, které z nich ovládají pohyby těla. Nemohl je však nalézt. „Byl to klasický případ neúspěšného bádání,“ řekl. „Byl jsem z toho pořádně frustrovaný.“ Ale po letech hledání si Schulz všiml v chování dopamových neuronů něčeho zvláštního: neurony začaly uvolňovat dopamin těsně předtím, než opička dostala odměnu – kuličku jídla nebo kus banánu. (Odměna byla používána, aby se opička hýbala.) Nejdřív jsem si myslel, že to není možné, aby individuální buňky representovaly něco tak složitého jako je jídlo,“ říká Schulz. „Připadalo mi, že to je příliš mnoho informací na jeden neuron.“

Po stovkách pokusů začal Schulz svým výsledkům věřit a uvědomil si, že mimoděk objevil v mozku primátů mechanismus zprostředkovávající reakci na odměnu. Kolem roku 1985, poté co publikoval řadu průkopnických prací, se Schulz rozhodl, že tento mechanismus definitivně dešifruje a zjistí, jak přesně jednotlivé neurony na odměnu reagují. A proč uvolňují dopamin už předtím, než opice odměnu dostala?

Schulzovy experimenty měly jednoduchý scénář. Po hlasitém tónu Schulz několik vteřin počkal, načež vstříkl opičce do tlamy pár kapek jablečné šťávy. Během experimentu studoval mozek opičky pomocí elektrody, která monitorovala elektrickou aktivitu uvnitř jednotlivých buněk. Nejdříve neurony uvolnily dopamin až potom, co šťávu opice dostala. Buňky reagovaly na skutečnou odměnu. Ale jakmile si zvíře zvyklo, že odměna následuje po zaznění tónu – to vyžaduje jen několik pokusů – tytéž neurony začaly uvolňovat dopamin, jakmile zvíře zaslechlo zvukový signál. Schulz nazval tyto buňky „předpovědními“ neurony (prediction neurons), protože je zajímala spíše předpověď odměny než odměna sama. (Pokus může být libovolně řetězen: je možno stimulovat dopaminové neurony světlem, které předchází zvukovému signálu, který předchází odměnu, atd.) Jakmile se opice tuto jednoduchou hru naučila, začala být extrémně citlivá na její změny. Když předpověď odměny vyšla, primát si mohl vychutnat krátkou dávku dopaminu, potěšení, že měl pravdu. Když ale byl postup změněn – zvukový signál se ozval, ale odměna nepřicházela – dopaminové neurony snížily rychlost, s níž dopamin uvolňovaly. Tomu se říká signál chybné předpovědi. Opička byla rozčilená, protože její předpověď odměny nebyla správná.

Zajímavé na tomhle mechanismu je, že se v něm jedná o očekávání. Dopaminové neurony neustále popisují stav, který je dán jejich zkušeností: jestli je tohle, bude toto. Naučily se, že zvukový signál předpovídá šťávu. Z disharmonie reality jsou vytaženy korelace, které umožňují mozku předvídat, co se stane. Díky tomu se opice rychle naučí, kdy má očekávat sladkou odměnu.

Mozek zpracuje tyto předpovědi a srovná je s tím, co se skutečně stalo. Jakmile se opice naučila očekávat šťávu po jisté posloupnosti událostí, její dopaminové buňky pečlivě monitorují situaci. Když všechno pokračuje, jak má, dopaminové neurony zajistí radostný pocit. Opička je šťastná. Ale když se naděje nenaplní – když opička očekávanou šťávu nedostane – dopaminové buňky začnou stávkovat. Okamžitě vyšlou signál oznamující omyl a přestanou dopamin uvolňovat.

Mozek je zkonstruován tak, aby zesílil šok z nesprávné předpovědi. Kdykoliv se stane něco nečekaného – jako je bod na radarové obrazovce, který je odlišný od toho, jak by měl vypadat, nebo jablečná šťáva, která nepřišla – kůra mozková si toho okamžitě všimne. Během milisekund se aktivita neuronů přemění v silnou emoci. Nic tak nezbystří pozornost mysli jako překvapení.

Tato rychlá buněčná reakce začíná v nepatrné části uprostřed mozku, kde je hustota dopaminových neuronů velká. Neurologové vědí už několik let, že tato oblast, přední cingulární kůra, ACC (anterior cingulate cortex), se angažuje v detekci chyb. Kdykoliv dopaminové neurony provedou chybnou předpověď – předpovídají odměnu, která nepřijde, mozek vygeneruje jednoznačný elektrický signál, kterému se říká chybová negativita (error-related negativity).

Důležitost ACC je zřejmá z uspořádání mozku. Stejně jako orbitofrontální kůra, pomáhá i ACC formovat souvislost mezi tím, co víme a co cítíme. Je umístěn na strategické křižovatce mezi dvěma různými způsoby myšlení. Na jedné straně je ACC úzce spojen s thalamem, oblastí mozku, která pomáhá usměrňovat naši pozornost. To znamená, že když se ACC nějakým podnětem vyděsí – jako třeba nečekaným výstřelem –, může okamžitě vyvolat odpovídající emoci. Přiměje jedince, aby si neočekávané události povšiml.

Kromě toho, že ACC zbystří naše smysly, vyšle rovněž signál do hypothalamu, který reguluje nejdůležitější tělesné funkce. Když si ACC začne dělat starosti s nějakou anomálií – třeba s divnou tečkou na monitoru radaru –, tato starost je okamžitě přeměněna v somatický signál informující nás, že se svaly připravují k akci. Během pár vteřin se zvýší tep srdce a do krevního řečiště se napumpuje adrenalin. Tyto tělesné reakce nás nutí neprodleně reagovat. Prudké bušení srdce a zpocené dlaně je způsob, jak nám mozek říká, že nesmíme ztrácet čas. Tahle předpovědní chyba je vážná.

Ale ACC se neomezuje pouze na to, že monitoruje chybné předpovědi. Pomáhá rovněž zapamatovat si, co se dopaminové buňky právě naučily, takže předpovědi se rychle přizpůsobují novým okolnostem. Poučuje se z událostí vnějšího světa, čímž zajišťuje, že nervové procesy věrně odrážejí poslední stav věcí. Kdyby došlo k předpovědi, že přijde jablečná šťáva, ale žádná šťáva nedorazí, ACC se postará, aby napříště byla předpověď změněna. Krátkodobý proces je transformován v dlouhodobé poučení. I když opice sama si neuvědomuje, co přesně si její ACC pamatuje, až bude příště očekávat šťávu, nervové buňky jsou už připraveny. Přesně vědí, kdy odměna přijde.

Toto je podstatný rys rozhodovacího procesu. Kdybychom nedokázali zabudovat poučení z dřívějších rozhodnutí do našich rozhodnutí budoucích, byli bychom odsouzeni věčně opakovat tytéž chyby. Když je ACC chirurgicky z opičího mozku odstraněn, chováni primáta se stane nevyzpytatelné a neefektivní. Opice pak nedokáží předpovědět, kdy dostanou odměnu nebo orientovat se ve svém okolí. Vědci v Oxfordu provedli elegantní experiment, který tyto nedostatky jasně prokázal. Opice měla ovladač, který se mohl pohybovat ve dvou různých směrech: buď nahoru-dolů nebo jím bylo možno otáčet. V danou chvíli pouze jeden z těchto pohybů zajišťoval zvířeti odměnu (potravu). Aby byl pokus zajímavější, vědci měnili směr pohybu zajišťující odměnu po 25 pokusech. Pokud si opice již zvykla, že má-li dostat pamlsek, musí páčku zdvihnout, musela po pětadvaceti pokusech změnit strategii.

Takže, jak si opice vedly? Zvířata, která měla ACC nedotčeno, neměla se změnou strategie žádný problém. Jakmile jim pohyb nahoru dolů přestal odměnu poskytovat, začaly páčkou otáčet. Problém byl rychle vyřešen a zvířata dostávala svoje kousky jídla. Naproti tomu opičky, které neměly ACC, se zřetelně dostaly do potíží. Když přestaly dostávat jídlo za to, že pohybovaly páčkou určitým směrem, byly sice ještě schopny (po většinu času) změnit směr tak, jako to dělala zdravá zvířata, ale nebyly schopny vytrvat u vítězné strategie a po chvíli se vrátily k pohybům, které jim odměnu nepřinesly. Nebyly schopny se naučit, jak jídlo získat systematicky. Protože nedokázaly modifikovat své buněčné předpovědi, skončily ten jednoduchý pokus zcela zmatené.

Lidé, kteří v důsledku přirozené mutace, přišli o část svých dopaminových receptorů v ACC, trpí stejným problémem; stejně jako opice, mají i oni větší práci zachovat si negativní zkušenost. Tato zdánlivě jednoduchá porucha má vážné důsledky. Tak kupříkladu existují studie prokazující, že lidé s tímto postižením mají výrazně větší sklony k alkoholismu a drogové závislosti. Protože mají problém poučit se ze svých omylů, dopouštějí se téhož omylu znova a znova. Nedokážou změnit svoje chování, i když vede k sebedestrukci.

Tento text je úryvkem z knihy

Jonah Lehrer: Jak se rozhodujeme

Dokořán 2010

O knize na stránkách vydavatele

Obrázek: Wikipedia, licence obrázku publiv domain

autor