Czy szczury się zakochują?

Fot. Paweł Kula

Z jednej strony widzimy coraz więcej problemów emocjonalnych związanych ze zmianami społecznymi. Z drugiej pojawia się potrzeba zrozumienia mechanizmów takich jak zarażanie emocjami, uczenie się od innych czy wpływ grupy na nasze zachowania. Jest to szczególnie ważne dziś, gdy media społecznościowe mają ogromny wpływ na codzienne życie.

Strach jest jakąś szczególną emocją pośród innych?

Jest ważny z punktu widzenia przystosowania i dlatego budzi moje naukowe zainteresowanie. Przez pewien czas zajmowałam się warunkowaniem i wygaszaniem reakcji strachu, ale nie w kontekście społecznym, lecz modelowania terapii np. w PTSD (post-traumatic stress disorder, zespół stresu pourazowego – dop. MK). Natomiast w aspekcie czysto praktycznym reakcja strachu jest bardzo silna, żywiołowa, łatwo ją zaobserwować. A w związku z tym bada się ją też łatwiej niż emocje pozytywne, jak radość, które są bardziej złożone.

W tym celu stworzyła pani nawet „mysie miasto”.

Myszy są dla nas modelem doświadczalnym, na podstawie którego chcemy zrozumieć, jak działa ich mózg w kontekście przekazywania informacji społecznych, procesów koordynowania interakcji społecznych. Żeby to zrobić w wiarygodny, powtarzalny sposób, zwierzęta muszą być niezestresowane i zachowywać się naturalnie. Myszy, kiedy się stresują, nie są zainteresowane innym osobnikami, uciekają. Trzeba im więc stworzyć odpowiednie warunki. I stąd pomysł na Eco-HAB, który odzwierciedla to, jak żyją w naturalnym otoczeniu.

System oparty jest na antenach RFID, które zbierają dane z chipów. Dzięki temu śledzimy wszystkie ruchy zwierząt: gdzie się znajdują, którędy się przemieszczają. Obserwujemy też, jak się ścigają – mysz, która ściga drugą, wykazuje oznaki dominacji – dzięki czemu potrafimy odtworzyć ich strukturę „społeczną”. Dodatkowo nagrywamy to kamerą, co umożliwia analizę bardziej specyficznych zachowań, np. interakcji między myszami. Na filmie „nakładamy” wirtualne kropki, a sieci neuronowe rozpoznają dzięki temu różne części ciała myszy. Patrzymy później, jak te kropki z dwóch myszy układają się wobec siebie i w ten sposób możemy zidentyfikować określone zachowanie.

Co w tych obserwacjach było dla pani najbardziej zaskakujące?

Pierwszym zaskoczeniem było to, jak silna jest reakcja na emocje drugiego osobnika. Jej natężenie jest podobne zarówno w przypadku obserwatora danej sytuacji, jak i osobnika bezpośrednio ją przeżywającego. Nie dość, że u obu aktywowane są te same struktury, to i równie silnie.

Zaskoczyło mnie też to, że ta informacja jest specyficzna. Kiedy zaczynaliśmy badania, przypuszczaliśmy, że szczur, mysz czy człowiek w sytuacji pobudzenia jest bardziej uważny na to, co się dzieje wokół, ale że nie jest to aż tak specyficzne. Tymczasem, gdy zaczęliśmy przyglądać się bliżej, jak pobudzenie emocjonalne wpływa na uczenie się, w jaki sposób zwierzęta są potem w stanie wykorzystać te rozpoznane już bodźce, kiedy przebywają w nowym środowisku, uświadomiliśmy sobie, że to bardzo specyficzna informacja.

Czyli?

Na przykład szczur przez kontakt z innym, pobudzonym, osobnikiem jest w stanie „powiedzieć” na podstawie stanu emocjonalnego tego drugiego o tym, jaka odległość dzieli go od nadchodzącego zagrożenia. To bardzo precyzyjna informacja, która podpowiada, jak ma się zachować: czy schować się i przeczekać, bo zagrożenie jest stosunkowo bliskie, czy też nie musi się spieszyć, bo niebezpieczeństwo jest odległe.

Za badania pokazujące, jak nasz mózg rozumie i reaguje na emocje, otrzymała pani Nagrodę FNP.

Zostałam nagrodzona konkretnie za serię prac, które są związane przede wszystkim ze społeczną percepcją strachu i wykorzystywaniem wiedzy uzyskiwanej przez zwierzęta dzięki kontaktom z innymi osobnikami, które się boją i są pobudzone negatywnie. Natomiast rozpoczęliśmy już cykl badań, który ma na celu przyjrzenie się emocjom pozytywnym. Wyniki nie są jeszcze opublikowane, ale już wiemy, że mózg też bardzo silnie reaguje na emocje pozytywne, wykorzystuje je, żeby przystosować się do środowiska – zlokalizować źródło pozytywnych emocji. Wywołujemy je, podając myszom słodką wodę. Gryzonie bardzo ją lubią.

Czy mechanizmy uruchamiające w nas różne emocje są inne dla każdej z nich? Nie ma punktu wspólnego?

Musi być coś specyficznego dla każdej, bo inaczej mózg by ich nie odróżniał. Ale rzeczywiście, są elementy wspólne dla wszystkich. Na przykład część fizjologiczna odpowiedzi, pobudzenie. Bardzo często zarówno negatywne, jak i pozytywne emocje wywołują u nas choćby wzmożenie rytmu serca. To czysta fizjologia. Samo to nie różnicuje jeszcze stanów emocjonalnych, patrząc tylko na przyspieszone tętno nie potrafilibyśmy powiedzieć, z jaką emocją mamy do czynienia. Do głosu muszą zatem dojść mechanizmy różnicujące. Mówi się o walencji, która wprost odnosi się do wartości emocji, ale to nadal jest zgrubne, bo określa tylko, czy jest ona negatywna, czy pozytywna, ale nie mówi, jaka to konkretnie emocja.

Gdy myślimy o emocjach w kontekście tego, jak ludzie je przeżywają, dochodzi jeszcze element subiektywny. Dzięki korze mózgowej przetwarzamy, klasyfikujemy emocje, ale też nadajemy im osobisty kontekst. Ten subiektywny aspekt jesteśmy w stanie wychwycić tylko u ludzi, bo kiedy ich o to pytamy, mogą zwerbalizować swoje emocje, mówiąc na przykład, że się zakochali. Ale czy szczury się zakochują?

Skoro emocje w nas tkwią od urodzenia, inaczej niż np. kompetencje, umiejętności, to czy podobnie jak tamtych musimy się ich uczyć?

To bardzo dobre pytanie. Część tego wyposażenia w mózgu jest wrodzona, biologiczna i nie musimy się go uczyć. Już nowo narodzone dzieci reagują, pozytywnie albo negatywnie, w zależności, czy są nakarmione, czy jest im zimno. To proste, fizjologiczne reakcje, jak płacz, który sygnalizuje z reguły jakiś dyskomfort. Natomiast w trakcie życia uczymy się bardziej złożonych stanów emocjonalnych oraz kojarzenia różnych sytuacji z naszymi fizjologicznymi odpowiedziami, stanami emocjonalnymi.

A co z uczeniem się emocji innych ludzi?

Znana jest hipoteza neuronów lustrzanych, która mówi, że rozpoznajemy emocje innych w ten sposób, że te same neurony są pobudzane wtedy, kiedy przeżywamy jakąś emocję i kiedy inna osoba jej doświadcza, przy czym hipoteza ta jest słabo potwierdzona. Wiadomo, że istnieją neurony lustrzane, lecz zostały opisane przede wszystkim w kontekście naśladowania zachowań. Ten sam neuron się włącza, kiedy wykonujemy jakiś ruch, jak i wtedy, kiedy obserwujemy ten ruch. Natomiast w kontekście emocji nie zbadano tego dokładnie. Pewne jest, że te same obszary mózgu są aktywowane, kiedy przeżywamy emocje i kiedy je obserwujemy, ale nie ma dowodów na to, że odpowiadają za to fizycznie te same komórki.

Jak to jest u zwierząt?

Próbujemy zbadać ten problem u szczurów i na bazie dotychczasowych doświadczeń wydaje się, że są to jednak różne populacje neuronów. Wskazywać to może, że nie są to neurony lustrzane. Wyniki sugerują także, że to raczej wyuczone zachowanie, tzn. zwierzę musiało się nauczyć, co oznacza reakcja emocjonalna innego osobnika.

Z jednej strony w te mechanizmy emocjonalne jesteśmy uzbrojeni od urodzenia – to biologiczna część naszej natury. Z drugiej dochodzi jeszcze kontekst społeczny, który też warunkuje naszą emocjonalność. Na przykład może ją tłumić. Czy może być on na tyle silny, że zmieni także biologiczne podłoże emocji? Myślę tu konkretnie o wstydzie, który – przepraszam za nienaukową obserwację – jeśli nawet współcześnie nie zanika, to wydaje się, że nie jest tym, czym kiedyś.

Badamy zwierzęta w uproszczonych modelach, bo chcemy rozumieć to, co robimy jako ludzie. Strach jest dosyć silną emocją, która na pewno nie zanika. Natomiast jeżeli bodziec, który zwierzę kojarzy z czymś niebezpiecznym, nie będzie mu za kolejnym razem przynosił żadnych ujemnych skutków, to ta reakcja zostaje osłabiona. Zwierzę się uczy, że konkretna rzecz nie stanowi zagrożenia. To właśnie wygaszanie reakcji strachu, które jest już dobrze poznanym mechanizmem.

Natomiast myślę, że to, o co pan pyta, ma związek raczej z wpływem społecznym. Wstydu u zwierząt nie zbadamy, ale kiedy myślimy o takich emocjach – które, jak może się nam wydawać, „zanikają” – to jest to przykład tego, co subiektywnie generuje nasza kora mózgowa. To znaczy, że do jakichś zachowań przypisujemy kulturowo czy społecznie jakąś wartość. Wstydzimy się czegoś, co jest nieakceptowane społecznie. W różnych kulturach, w różnych środowiskach, ale też w różnych okresach życia mogą to być inne zachowania. U nastolatków są inne niż w grupie dorosłych. I tak samo w dzisiejszych czasach dopuszczalne są zachowania, które jeszcze pół wieku temu byłyby wstydliwe. Może wywołać to w nas wrażenie, że wstyd zanika. Ale na poziomie biologicznym na pewno nadal jest.

Na ile badania pani zespołu przybliżają nas do poznania tajemnic mózgu?

Bez wątpienia dokładamy się do wiedzy, jak działa mózg. Niektóre zagadnienia, jak choćby siłę reakcji na emocje innych czy w jaki sposób zwierzęta wykorzystują te informacje, żeby przystosować się do środowiska, badaliśmy pierwsi. Natomiast trzeba mieć świadomość tego, że nie jesteśmy jedynym zespołem, który nad tym pracuje. Dużo moich badań związanych z ludzkim mózgiem jest efektem współpracy.

Gdy zaczynałam, to pole badawcze praktycznie nie istniało. Praca o przekazywaniu strachu szczurów była jedną z pierwszych. Dziś to już bardzo eksploatowany obszar, ale mnie to cieszy. Przez ostatnich dwadzieścia lat naprawdę sporo się dowiedzieliśmy np. o różnych zachowaniach pomocowych u zwierząt, o tym jak mózg kontroluje takie zachowania itp.

Z czym wiąże pani wzrost popularności tej tematyki?

Z pewnością jest to temat na czasie. Z jednej strony widzimy coraz więcej problemów emocjonalnych związanych ze zmianami społecznymi. Z drugiej strony pojawia się potrzeba zrozumienia, jak działają mechanizmy takie jak zarażanie emocjami, uczenie się od innych czy wpływ grupy na nasze zachowania. Jest to szczególnie ważne dziś, gdy media społecznościowe mają ogromny wpływ na nasze codzienne życie.

Można powiedzieć, że była pani pionierką w tym obszarze.

Trochę tak, nie ukrywam, ale myślę, że znaczenie tych badań rośnie dopiero z czasem. Im więcej wiemy, im bardziej rozwijamy to pole badawcze, tym bardziej rozumiemy, jakie może mieć to znaczenie. Natomiast początek zawsze jest związany z ciekawością badawczą…

Ale w przypadku całkiem nowej tematyki również z ryzykiem.

Rzeczywiście, kiedy zaczynałam, to był projekt dużego ryzyka. Dlatego bardzo pomógł mi grant ERC (Starting Grant w 2016 roku – przyp. MK), który pozwala rozwinąć skrzydła, uwzględniając to wysokie ryzyko. Wiedziałam, że nawet jeżeli coś się nie uda, to nie będzie dramatu. Ten grant był bardzo ważny, pozwolił mi zacząć badania, o których marzyłam od czasu doktoratu, tzn. nad zachowaniami społecznymi i transferem emocji. I zapewnił odpowiednie finansowanie, więc w tym sensie był to absolutnie game changer.

Czy jest pani w grupie osób, które uważają, że powinniśmy pozyskiwać więcej tych grantów, czy nie ma to znaczenia dla jakości uprawianej nad Wisłą nauki?

Nie jest tak, że każdy, kto dostanie grant ERC, dokona czegoś przełomowego. Byłam w panelach, które oceniają takie granty, więc widzę to też z drugiej strony. Nigdy nie ma stuprocentowej pewności. Ryzyko jest wpisane w ideę grantu ERC, który ma finansować ambitne, przełomowe badania, ale jednocześnie muszą mieć one w sobie potencjał wykonalności. Dla mnie istotne jest, że spora część grantów przynosi mniejsze albo większe, ale jednak przełomy. Z tego punktu widzenia uważam więc, że warto się starać. Jak zwiększyć nasz udział? Obserwuję, jak działa system wspierania grantów w Czechach czy Portugalii. Na etapie pomysłu badawczego tworzy się grupa wsparcia złożona z innych naukowców, którzy dyskutują z autorem, w ten sposób udoskonalając propozycję. Później wsparcie oferowane jest na kolejnych etapach. Ostatnie rozdania grantów ERC pokazują, że to działa. Może trzeba wziąć przykład z innych, którym się udaje?

W 2018 roku, wspólnie z prof. Leszkiem Kaczmarkiem, założyła pani centrum badawcze BRAINCITY. Jak spogląda pani na ten 7-letni okres z dzisiejszej perspektywy?

Podstawowy cel MAB-ów (Międzynarodowe Agendy Badawcze, program, w ramach którego powstało BRAINCITY – dop. MK) to budowanie doskonałości naukowej, która wiąże się między innymi z przyciąganiem ludzi. Do tego trzeba stworzyć odpowiednie warunki, zarówno finansowe, jak i administracyjne. Kiedy przyjeżdża ktoś z zagranicy, musi dostać wsparcie w radzeniu sobie z nową rzeczywistością. Przez lata było bardzo trudno przyciągnąć do Polski kogokolwiek, w szczególności postdoków. To się zmieniło. Mam w tej chwili zespół liczący 25 osób i połowa z nich przyjechała z zagranicy. Zależy nam na tym, żeby mieć postdoków, bo oni przeszli już etap doktoratu, chcą pozostać w nauce, inwestować w siebie, dalej się rozwijać. Ponieważ mają określone umiejętności, wiedzę, jesteśmy w stanie realizować z nimi dużo bardziej zaawansowane projekty.

Myślę, że ta zmiana mentalności nastąpiła również dzięki MAB-om, które wprowadzają takie myślenie. To jednostki zarządzane w nowoczesny sposób, z komitetem doradczym, który podpowiada, jak organizować część naukową, administracyjną, jak przyciągać nowych liderów wykształconych w renomowanych ośrodkach…

Uważa pani, że tego typu ośrodki doskonałości – podobną rolę pełnią też Centra Dioscuri – z wysokim finansowaniem przyznawanym na dłuższy okres, to jest kierunek, który powinno się nadać polskiej nauce?

Tak, myślę, że to kwestia zbudowania pewnej masy krytycznej. Różne systemy ewaluacji i ich porażki pokazują, że trudno coś zmienić od wewnątrz. Natomiast wiele działań jest motywowanych społecznie. Są rzeczy, które wypada i których nie wypada robić. Nasze ambicje wynikają z tego, jak zachowują się ludzie wokół nas. Jeżeli ich celem jest nauka atrakcyjna na arenie międzynarodowej, a nie tylko w Polsce, jeżeli są bardziej otwarci na świat, jeżeli współpracują z wybitnymi naukowcami z zagranicy, to ciągną do góry całe środowisko. Kiedy osiągniemy już tę masę krytyczną, łatwiej będzie przyciągać kolejnych ambitnych badaczy i budować doskonałość naukową. Myślę więc, że to dobra droga, bo nieuchronnie musimy zacząć iść w stronę poprawy jakości naukowej.

Ale jest jeszcze coś – budowanie środowiska naukowego, które jest zainteresowane rozwojem określonej dziedziny. Nasze centrum skupia się na plastyczności neuronalnej. Dużo pomysłów rodzi się z rozmów na korytarzu. Stworzenie takiej grupy, w której obok siebie pracują ludzie zaangażowani, świetni naukowo, tworzy wartość dodaną.

Jakiś czas temu prof. Maciej Żylicz, były prezes FNP, wspominał na naszych łamach, że zbyt wysokie budżety takich centrów nie wytrzymywały konfrontacji z polskimi przepisami odnośnie do zamówień publicznych.

Sądzę, że problemem nie jest wielkość budżetu, ale niedopasowanie rozwiązań prawnych do potrzeb naukowych. Wymaga to zmian ustawowych, bo nie może być tak, że gdy kupujemy sprzęt do laboratorium, obowiązują nas te same procedury, co przy budowie autostrad. To kuriozum i nauka w tym względzie musi być traktowana inaczej.

Natomiast istotna dla działania takich centrów jest stabilność finansowania. Po pięciu latach nie dało się odnowić tego projektu z tego samego źródła (w Centrach Dioscuri jest taka jednokrotna możliwość, o czym pisali niedawno na naszej stronie internetowej dr hab. Aleksandra Pękowska i dr hab. Grzegorz Sumara – przyp. MK). Musieliśmy ponownie aplikować i dostaliśmy środki, ale już z programu FENG, który ma charakter wdrożeniowy. To zmusiło nas do zmiany oryginalnych planów. Systemowo wygląda to więc tak, że inwestujemy bardzo duże pieniądze w powstanie danego centrum, ale potem nie bardzo mamy pomysł, jak je utrzymać. Nie wydaje się to dobrą strategią, dlatego że budowanie takiego ośrodka zajmuje lata. A przecież tworzenie grupy, badania to nie jest kwestia miesiąca czy dwóch. Brak pomysłu na przedłużenie finansowania – oczywiście na warunkach konkursowych – jest sporym problemem.

Ma pani już dość pytań o zastosowanie swoich badań?

Nie, to są zasadne pytania. Warto myśleć o tym, jakie zastosowanie mogą mieć moje wyniki. Jeżeli pojawiają się jakieś pomysły na ich bazie, to wręcz trzeba je wdrażać w życie. Jak już wspomniałam, teraz w MAB-ie skupiamy się na wykorzystaniu wyników naszych wcześniejszych badań podstawowych. Jednocześnie podkreślam, i mówiłam o tym także na gali na Zamku Królewskim, że nie można wylewać dziecka z kąpielą. Nie będziemy już robić badań podstawowych, bo ze społecznego punktu widzenia ważne są badania stosowane – to tak nie działa.

Cała historia nauki pokazuje, że rozwój czy aplikacje biorą się z badań podstawowych. Tyle że, gdy je zaczynamy, nigdy nie wiemy dokąd dojdziemy. Nikt nie zaczyna projektu z zamiarem odkrycia leku na Alzheimera. Byłoby to naiwne. Dlatego jestem bardzo przeciwna mówieniu, że teraz będziemy inwestować w badania stosowane. Musi być cała ścieżka: najpierw badania podstawowe, później doprowadzenie do stanu, żeby było to atrakcyjne dla biznesu, przemysłu, a na końcu wdrożenie. Trzeba myśleć o całości maratonu – jak rozłożyć siły, jak gospodarować środkami – a nie tylko o końcowym odcinku. Inaczej będą to pieniądze wyrzucone w błoto.

Dlaczego badania podstawowe mają w ostatnim czasie tak złą prasę?

Na pewno wszyscy chcieliby mieć szybko namacalne wyniki w postaci np. wynalazków. Nauka podstawowa nie jest od tego, ona tworzy podłoże, z którego te wynalazki mogą wyrosnąć. Nagroda jest tu więc odroczona.

Odpowiedzialność leży też po stronie nas, naukowców. Czuję się w obowiązku tłumaczyć, dlaczego zajmuję się nauką. Obserwatorowi z zewnątrz może się wydawać, że to rodzaj hobby. Tymczasem, nie robię tego tylko po to, żeby się dowiedzieć, jak zachowuje się mysz. To jest pewien model, dzięki któremu chcę zrozumieć, jak działa mózg, nasz mózg, ludzki. I choć wymaga to bardzo zaawansowanej wiedzy i umiejętności, powinniśmy umieć wytłumaczyć to podatnikowi, który płaci za nasze badania.

Pani kariera wygląda na zaplanowaną w najdrobniejszych szczegółach. Ukończyła pani dwa kierunki, biologię i psychologię, na Uniwersytecie Warszawskim, później związała się pani z Instytutem Nenckiego, którego profil idealnie wpisuje się w te dyscypliny, a do tego zajmuje się pani biologią emocji.

To nie do końca jest przypadek, ale też nie było to aż tak zaplanowane, jak wygląda (śmiech). Dosyć wcześnie zainteresowałam się mózgiem. W liceum myślałam o tym, żeby zostać lekarzem. Kiedy trafiłam pod skrzydła Krajowego Funduszu na rzecz Dzieci, uczestnicząc w różnego rodzaju warsztatach uświadomiłam sobie, że właśnie to mnie najbardziej ciekawi. Poszłam na studia na MISMaP UW (Międzywydziałowe Indywidualne Studia Matematyczno-Przyrodnicze – dop. MK), gdzie łatwiej było połączyć dwa kierunki, a to połączenie wynikało właśnie z zainteresowania mózgiem. Moją motywacją było zdobycie wiedzy, która pozwoli prowadzić badania w tym zakresie. Szukając miejsca na doktorat, trafiłam do Nenckiego, co z uwagi na profil tej placówki było dość naturalnym wyborem. Po dwóch stażach zagranicznych, na Uniwersytecie w Zurychu u prof. Hansa-Petera Lippa oraz na Uniwersytecie Michigan w Ann Arbor u prof. Stephana Marena, wróciłam do Nenckiego. To były moje wybory, ale nie zawsze wszystko da się tak zaplanować. Myślę, że warto mieć ogólnie wyznaczoną ścieżkę, którą się chce podążać i nie wahać się korzystać z okazji pojawiających się po drodze.

Czy w którymś momencie myślała pani o wyjeździe z Polski na stałe?

Tak. Laboratorium ma zapewnione finansowanie, nigdy jakoś dramatycznie nie brakowało nam funduszy, ale ostatnie lata, mówię tu m.in. o zamrożeniu budżetu Narodowego Centrum Nauki, były bardzo niesprzyjające. Trudno kogokolwiek zapraszać do zespołu, kiedy nie wiadomo, co będzie się działo za chwilę. I wówczas rzeczywiście zaczęłam na poważnie myśleć o szukaniu innego miejsca. Natomiast sytuacja się zmieniła na tyle, że ostatecznie zdecydowałam się jednak pozostać.

Stoi pani na czele zespołu badawczego. Czy w ludziach, których pani zrekrutowała, dostrzega jeszcze tę Ewelinę Knapską, która robiła doktorat w Nenckim? Jest w nich pasja, zaangażowanie, chcą, jak pani, dokonywać przełomów w nauce?

Jest sporo młodych ludzi, którzy chcą robić naukę, którzy są zainteresowani, jednym słowem: dla których nauka jest ważną częścią życia. Przyjemnie się z nimi pracuje, staram się takich wybierać, bo i dla mnie wówczas komfort pracy jest większy, a i efektywność zdecydowanie lepsza.

W ciągu ostatnich 20 lat bardzo podniósł się stopień zaawansowania technologicznego. Oczekuje się w związku z tym, że projekty realizowane będą wieloma technikami. Dla doktoranta, który dopiero zaczyna, może to być bardzo trudne. Techniki są skomplikowane, trzeba się ich nauczyć, potrzebna jest interakcja z ludźmi. Nie da się dziś wykonać projektu jednoosobowo. Staram się więc tak zorganizować zespół, żeby ludzie ze sobą współpracowali, chcieli sobie pomagać. Uważam, że powinniśmy bardziej doceniać nie tylko liderów, lecz także członków zespołów – ludzi wykonujących pracę kluczową dla ostatecznego sukcesu.