Adaptacja czuciowo-ruchowa jest kluczowym mechanizmem pozwalającym organizmowi właściwie reagować na zmiany i zakłócenia w środowisku. Projekt ma na celu pogłębienie wiedzy o tym procesie oraz o roli kory motorycznej (M1), odpowiedzialnej za uczenie się ruchów, i kory somatosensorycznej (S1), przetwarzającej sygnały czuciowe. Badania zostaną przeprowadzone na przytomnych, unieruchomionych myszach, nauczonych pociągania joystickiem w zamian za nagrodę. W trakcie zadania zwierzęta będą musiały przystosować swoje ruchy do zakłóceń trajektorii wywołanych magnetycznym polem siłowym. Aby określić zależność przyczynową między aktywnością kory a procesem adaptacji, zastosowane zostanie obrazowanie w czasie rzeczywistym z wykorzystaniem fotometrii światłowodowej, wskaźników wapnia, glutaminianu i GABA, a także optogenetyczne hamowanie S1 i M1. Uzyskane wyniki znacząco poszerzą wiedzę o adaptacji czuciowo-ruchowej i stworzą podstawy do opracowania skuteczniejszych terapii dla pacjentów z zaburzeniami tego procesu.

Nasz zespół badawczy przygląda się temu, co dzieje się w mózgu, kiedy „coś miga nam w oku” – dosłownie. Interesuje nas, jak kierunkowe bodźce wzrokowe (pojawiające się z lewej, prawej, z góry lub z dołu pola widzenia) wpływają na śródmózgowiowy układ dopaminergiczny i jak kształtują wybór działania – choćby tak prostego jak „odwrócenie głowy i sprawdzenie, co to było”. Badamy sieć połączeń między wzgórkiem górnym (SC), strukturami dopaminergicznymi (VTA, SNc) i prążkowiem – fragmentem mózgu kluczowym dla podejmowania decyzji, zarówno tych „prostych”, jak i bardziej złożonych.

W praktyce oznacza to, że łączymy narzędzia kojarzące się bardziej z filmem science-fiction niż z klasyczną fizjologią: wirusowe wektory do śledzenia połączeń nerwowych, elektrofizjologię in vivo, obrazowanie uwalniania dopaminy metodą fiber photometry, optogenetykę (czyli „włączanie i wyłączanie” neuronów światłem) oraz analizę zachowania zwierząt wspomaganą sztuczną inteligencją. Pracujemy na dorosłych samcach szczurów, śledząc, jak pojedyncze bodźce świetlne w określonym miejscu przestrzeni przekładają się na aktywność neuronów i konkretne reakcje orientacyjne.

Choć brzmi to jak bardzo podstawowa neurobiologia, nasze badania dotykają problemów dobrze znanych z codzienności. Lateralizacja układu dopaminergicznego ma znaczenie w chorobie Parkinsona, ADHD, autyzmie czy schizofrenii, ale może też pomagać zrozumieć, dlaczego powiadomienie wyskakujące zawsze w tym samym rogu ekranu tak skutecznie przyciąga nasz wzrok i prowokuje „odruchowe kliknięcie”. Wstępne wyniki sugerują, że bodźce wizualne pojawiające się w konkretnych lokalizacjach pola widzenia mogą selektywnie uruchamiać układ nagrody i wpływać na kierunek podejmowanej reakcji. W szerszej perspektywie nasz projekt tworzy pomost między neurobiologią a światem mediów społecznościowych, cyfrowych platform informacyjnych i rosnącego problemu uzależnienia od bodźców wizualnych – od scrollowania feedu po impulsywne decyzje zakupowe.

Strach i awersja należą do podstawowych mechanizmów leżących u podstaw uczenia się zwierząt, a wszelkie zakłócenia w regulacji tych procesów adaptacyjnych mogą przyczyniać się do rozwoju zaburzeń poznawczych lub psychologicznych, takich jak fobie czy zaburzenia lękowe. Jedną z kluczowych w tym kontekście grup neuronalnych jest jądro boczne uzdeczki (ang. lateral habenula, LHb), stanowiące swego rodzaju centrum przetwarzania awersji. Połączenia wychodzące z LHb docierają m.in. do pnia mózgu, gdzie zlokalizowana jest kolejna struktura istotna dla regulacji reakcji stresowej i pamięci lękowej – jądro niepewne (ang. nucleus incertus, NI). Oba ośrodki są zaangażowane w podobne procesy neuronalne, dlatego stawiamy hipotezę, że wzajemne połączenie LHb-NI jest niezwykle ważnym elementem obwodu neuronalnego kontrolującego przetwarzanie awersji i bodźców stresogennych. Wpływ pobudzenia LHb na aktywność elektryczną neuronów NI u szczurów w stanie głębokiej anestezji zbadany zostanie przy użyciu stymulacji optogenetycznej z jednoczesną rejestracją aktywności neuronalnej przy pomocy macierzy wieloelektrodowych. Do zbadania anatomii i lateralizacji wzajemnego połączenia LHb-NI zostanie wykorzystana technika znakowania dróg neuronalnych. Najbardziej rozbudowany etap projektu ma na celu scharakteryzowanie aktywności neuronów NI i LHb, zaangażowanych we wzajemne połączenie obu struktur, w odpowiedzi na kontekst skojarzony z bodźcem awersyjnym.