Aivokuoren gamma-rytmin kapellimestarit näkyvät kuvassa punaisina täplinä. Kuva: Feng Zhang, Vikaas Sohal, Ofer Yizhar, and Karl Deisseroth.
Aivokuoren gamma-rytmin kapellimestarit näkyvät kuvassa punaisina täplinä. Kuva: Feng Zhang, Vikaas Sohal, Ofer Yizhar, and Karl Deisseroth.

Tutkijat kehittivät uuden menetelmän, jolla he pystyivät vaikuttamaan juuri tietyn aivosolujoukon toimintaan. Sen avulla he selvittivät, mitkä solut johtavat tietoisuuden ja aistihavaintojen orkesteria.

Tietoisuuteen ja keskittyneeseen tiedonkäsittelyyn liittyy erityinen aivoaalto, noin 40 kertaa sekunnissa värähtelevä gamma-oskillaatio. Tämän aivorytmin tiedetään häiriintyneen esimerkiksi skitsofreniassa ja autismissa. Tutkijat ovat jo pitkään epäilleet sen tahdistajaksi erästä soluryhmää, joka on esimerkiksi skitsofreniapotilailla poikkeuksellisen pieni.

Nyt epäilys vahvistui oikeaksi, kun Stanfordin yliopistossa Kaliforniassa työskentelevä Karl Deisseroth kollegoineen onnistui säätelemään täsmällisesti juuri näiden solujen sykintää hiiren aivoissa. Se onnistui uudella menetelmällä, jossa solut ohjelmoitiin geneettisesti reagoimaan laserpulssiin.

Kun soluja ärsytettiin laserpulssilla, gamma-aalto voimistui. Kun soluja hillittiin, rytmi katosi. Samalla aivoissa siirtyvän tiedon määrä odotetusti joko kasvoi tai väheni. Tämä vakuutti tutkijat siitä, että juuri kyseisten solujen sykintä siivittää ”ajatuksen juoksua”.

Toisessa tutkimuksessa Deisserothin johtama ryhmä selvitti uudella menetelmällään aivojen palkitsemisjärjestelmän toimintaa. Tällä kertaa he säätelivät aivojen dopamiinia vapauttavien solujen sykintää.

Hiiret laitettiin valitsemaan kolmesta kammiosta mieleisensä. Yhdessä kammioista hiirten dopamiinisoluja ärsytettiin tiuhaan toistuvilla laserpulsseilla. Hiiret oppivat nopeasti suosimaan juuri tätä kammiota, mikä kertoi siitä, että ärsytys oli tuottanut niille mielihyvää.

Ensimmäisen tutkimuksen julkaisi Nature ja toisen Science.