Choć wiele osób odczuwa wobec nich wstręt, szczury wykazują zdumiewającą zdolność do empatii i radości. Prof. Ewelina Knapska z Instytutu Nenckiego PAN wyjaśnia, dlaczego te gryzonie stanowią klucz do zrozumienia ludzkiego mózgu.

Kwiecień, który świat nauki ogłosił Miesiącem Budowania Świadomości o Szczurach (Rat Awareness Month), daje badaczom doskonałą okazję do poprawy wizerunku tych gryzoni. Społeczeństwo najczęściej postrzega szczury przez pryzmat brudu, miejskich rynsztoków oraz zagrożenia epidemiologicznego. Jednak współczesna neurobiologia kreśli zupełnie inny portret tych zwierząt. Gryzonie te posiadają inteligencję, która pozwala im przetrwać i rozwijać się w niemal każdym środowisku na kuli ziemskiej. Prof. Ewelina Knapska, która kieruje Pracownią Neurobiologii Emocji w Instytucie Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN, bada te zwierzęta od wielu lat. Z w rozmowie z serwisem naukawpolsce.pl z pasją podkreśla ich unikalne cechy poznawcze:

„To przede wszystkim niezwykle inteligentne i elastyczne poznawczo zwierzęta. Bardzo szybko się uczą, świetnie rozwiązują problemy i potrafią dostosować się do niemal każdego środowiska. Właśnie ta zdolność adaptacji sprawiła, że osiągnęły ogromny sukces ewolucyjny – żyją praktycznie na całym świecie. Są też bardzo pragmatyczne. Jeśli pojawia się łatwe źródło pożywienia – jak w miastach – natychmiast się do niego dostosowują”.

Ultradźwiękowy śmiech: Radość ukryta przed ludzkim uchem

Najbardziej fascynujące odkrycia współczesnej neurobiologii behawioralnej dowodzą, że szczury doświadczają stanów radości i euforii w sposób fizyczny oraz dźwiękowy. Kiedy szczur czuje się w pełni bezpiecznie i wchodzi w radosną interakcję z zaufanym człowiekiem, wydaje specyficzne dźwięki o częstotliwości około 50 kHz. Ludzkie ucho naturalnie nie rejestruje tak wysokich częstotliwości. Natomiast specjalistyczna aparatura laboratoryjna pokazuje je jako serię krótkich, rytmicznych i niezwykle regularnych impulsów. Prof. Ewelina Knapska wyjaśnia to zjawisko, odwołując się do wyników wieloletnich obserwacji:

„Mówi się, że szczury śmieją się ultradźwiękami. To jeden z najbardziej uroczych aspektów ich zachowania. Kiedy szczur jest łaskotany – oczywiście taki, który zna człowieka i czuje się bezpiecznie – wydaje ultradźwięki, których my nie słyszymy, ale możemy je zarejestrować. Interpretujemy je jako odpowiednik pozytywnych emocji, coś w rodzaju szczurzego śmiechu. Warto dodać, że podobne dźwięki pojawiają się także podczas zabawy między młodymi szczurami”.

Zabawa w życiu młodych szczurów nie stanowi jedynie formy rozrywki czy sposobu na zabicie czasu. Aktywność ta buduje fundament ich przetrwania w skomplikowanej strukturze stada. Młode osobniki spędzają większość swoich dni na boksowaniu, gonitwach, przewracaniu się nawzajem oraz markowaniu walki. Poprzez te intensywne interakcje zwierzęta tworzą skomplikowane mapy relacji społecznych i uczą się hierarchii.

„Ta zabawa ma ogromne znaczenie. W jej trakcie uczą się relacji społecznych, rozpoznawania sygnałów innych osobników, regulowania własnych emocji. Jeśli szczur w młodości zostanie pozbawiony takiej możliwości – na przykład przez izolację – to jako dorosły ma poważne trudności w kontaktach społecznych. To zmiana trwała”.

Liczne badania prowadzone w wiodących ośrodkach neurobiologicznych wykazują, że szczury, które straciły możliwość zabawy w krytycznym okresie dzieciństwa, posiadają wyraźnie mniejszą i gorzej rozwiniętą korę przedczołową. Ten strukturalny ubytek w mózgu bezpośrednio upośledza ich zdolność do podejmowania racjonalnych decyzji w sytuacjach wysokiego stresu. Ponadto niszczy ich kompetencje społeczne na całe życie.

Mechanizm zarażania emocjami: Jak rodzi się empatia?

Największy wkład prof. Eweliny Knapskiej w światową naukę o mózgu to badanie mechanizmu zarażania się emocjami. To zjawisko polega na niemal błyskawicznym przejmowaniu stanu emocjonalnego jednego osobnika przez drugiego członka grupy. W tym procesie zwierzę nie wykonuje jedynie prostego, bezrefleksyjnego odruchu, lecz realizuje wyrafinowany i skomplikowany proces uczenia się społecznego. Polska badaczka tłumaczy to zjawisko w następujący sposób:

„Szczury potrafią odczytywać stan emocjonalny innych osobników i dostosowywać do niego swoje zachowanie. Jeśli jeden szczur doświadczył zagrożenia, drugi – obserwując go – może nauczyć się, że w otoczeniu jest niebezpiecznie. Co ważne, to zarażanie się odbywa się wieloma kanałami jednocześnie: poprzez zapach, dźwięki, postawę ciała i zachowanie. Mózg integruje te informacje i na tej podstawie ocenia sytuację. Najciekawsze jest to, że szczur nie tylko reaguje, ale się uczy – potrafi uniknąć zagrożenia, którego sam nie doświadczył”.

Ten transfer emocji wykorzystuje niezwykle sprawne kanały komunikacji biologicznej. Szczury stosują subtelną mowę ciała oraz specyficzne piski, ale przede wszystkim używają swojego najpotężniejszego i najlepiej rozwiniętego zmysłu – węchu. Podczas gdy człowiek jako gatunek polega głównie na wzroku, szczur eksploruje otaczającą go rzeczywistość niemal wyłącznie nosem. Prof. Knapska wyjaśnia potęgę tego zmysłu:

„Ich węch jest niezwykle rozwinięty i pełni kluczową rolę. Pozwala znajdować jedzenie, orientować się w środowisku, ale też komunikować się z innymi osobnikami. Wydzielają substancje chemiczne, które niosą bardzo konkretne informacje – o stanie emocjonalnym, o tym, czy zwierzę jadło, czy jest zestresowane. To coś w rodzaju chemicznego języka emocji”.

Szczury wykazują tak dużą wrażliwość emocjonalną, że potrafią odczytywać sygnały płynące nawet od innych gatunków, w tym bezpośrednio od ludzi. Naukowcy w Instytucie Nenckiego udowodnili, że szczury laboratoryjne bezbłędnie wyczuwają napięcie i zdenerwowanie eksperymentatora. To natychmiast zmienia ich własne parametry fizjologiczne. Profesor dodaje:

„Pokazaliśmy, że zdenerwowany eksperymentator powoduje wzrost pobudzenia emocjonalnego u szczura. Zwierzę reaguje na napięcie człowieka. Oznacza to, że szczury potrafią odczytywać sygnały emocjonalne także między gatunkami”.

Technologie

Produkcja żelaza we wschodniej części Europy zaczęła się na Mazowszu? Przełomowe odkrycia z Zaborowa

Życie w skomplikowanej strukturze stada

Sukces ewolucyjny szczurów wynika bezpośrednio z ich niebywałej zdolności do tworzenia elastycznych i odpornych struktur społecznych. Tam, gdzie pożywienie występuje pod dostatkiem, na przykład na ogromnych miejskich wysypiskach odpadów, zwierzęta te budują gigantyczne, wielotysięczne kolonie. W takich grupach panuje surowa i precyzyjna hierarchia, która minimalizuje liczbę krwawych konfliktów wewnątrz stada. Naukowczyni z PAN wyjaśnia działanie tego systemu:

„Mają hierarchię bardzo wyraźną, szczególnie wśród samców. Dominujące osobniki mają lepszy dostęp do pożywienia, przestrzeni i partnerów. Ale ta hierarchia to nie tylko kwestia siły fizycznej. To złożony system społeczny, który powstaje poprzez doświadczenie – zabawę, konflikty, obserwację innych osobników. Co ważne, pozycja w tej hierarchii może się zmieniać. Dominujące osobniki mają przywileje, ale też ponoszą koszty – częściej wchodzą w konflikty i muszą tę pozycję utrzymywać”.

Ich życiowy pragmatyzm widać również w rygorystycznym podejściu do higieny osobistej. Mimo powszechnego i bardzo krzywdzącego przekonania o brudzie szczurów, biologia ukazuje te zwierzęta jako istoty niezwykle czyste i dbające o swoje ciało. To fatalne warunki panujące w nowoczesnych miastach zmuszają te gryzonie do życia w zanieczyszczonym środowisku. Tym samym rzutuje to na ich społeczny odbiór. Prof. Knapska stanowczo prostuje te uproszczenia:

„Szczury rzeczywiście często żyją w miejscach, gdzie gromadzą się odpady, co może sprzyjać przenoszeniu chorób. Wynika to ze środowiska, a nie z ich natury. Bo jednocześnie są to zwierzęta bardzo dbające o higienę. Szczury hodowlane intensywnie się myją, pielęgnują futro, są bardzo czyste. Problemem nie jest szczur jako taki, tylko warunki, w jakich żyje”.

Warto również zauważyć, że szczury to wybitni atleci świata zwierząt. Gryzonie te wyśmienicie pływają, a w sytuacji bezpośredniego zagrożenia potrafią nurkować i pozostawać pod lustrem wody nawet przez kilka minut. Ta wszechstronność fizyczna, połączona z inteligencją emocjonalną, czyni je jednym z najbardziej skutecznych gatunków ssaków na Ziemi.

Optogenetyka: Jak nauka zagląda do wnętrza umysłu?

Badania nad skomplikowanymi emocjami wymagają stosowania najbardziej zaawansowanych technologii, jakimi dysponuje współczesna neurobiologia światowa. W laboratoriach Instytutu Nenckiego polscy naukowcy wykorzystują między innymi przełomową metodę optogenetyki. Ta technika pozwala badaczom na bezpośrednie sterowanie pracą konkretnych obwodów mózgowych za pomocą precyzyjnych impulsów światła laserowego. Profesor Ewelina Knapska opisuje tę fascynującą technikę:

„Optogenetyka polega na wprowadzeniu do neuronów białek wrażliwych na światło. Dzięki temu możemy – za pomocą impulsów świetlnych – włączać lub wyłączać aktywność konkretnych komórek. Możemy sprawdzić, które neurony odpowiadają za strach, motywację czy zachowania społeczne”.

Dzięki tej kosmicznej technologii badacze potrafią dziś precyzyjnie wskazać, która dokładnie część ciała migdałowatego sprawia, że szczur „przejmuje” lęk od swojego towarzysza. Dodatkowo polscy naukowcy montują na głowach zwierząt miniaturowe mikroskopy o wadze zaledwie kilku gramów. Urządzenia te rejestrują pracę setek pojedynczych neuronów jednocześnie w momencie, gdy szczur swobodnie porusza się po klatce i wchodzi w naturalne interakcje z innymi osobnikami. Ten unikalny proces umożliwia nauce bezprecedensowy wgląd w powstawanie empatii bezpośrednio „na żywo”.

Etyka i przyszłość medycyny

Debata o wykorzystaniu szczurów w badaniach laboratoryjnych często budzi trudne pytania o ich traktowanie i cierpienie. Prof. Knapska kładzie jednak ogromny nacisk na fakt, że naukowcy robią wszystko, co w ich mocy, aby zapewnić zwierzętom najwyższy możliwy poziom dobrostanu psychicznego i fizycznego.

„Szczury w laboratoriach mają zapewnione jedzenie, wodę, bezpieczeństwo i opiekę. Dbamy też o ich potrzeby społeczne – nie trzymamy ich pojedynczo, bo izolacja jest dla nich silnym stresem. Zapewniamy im kontakt z innymi osobnikami”.

Zrozumienie skomplikowanych mechanizmów emocjonalnych szczurów ma bezpośrednie i zbawienne przełożenie na nowoczesną medycynę ludzką. Zaburzenia empatii oraz upośledzenie interakcji społecznych leżą u podstaw wielu ciężkich chorób psychicznych, takich jak autyzm czy schizofrenia. Badając komunikację szczurzych neuronów w momentach zarażania emocjonalnego, polscy naukowcy z pasją szukają klucza do skutecznego leczenia tych schorzeń u ludzi.

Szczury, ze swoją zdumiewającą inteligencją, nienaganną czystością i unikalną zdolnością do „uśmiechu”, przestają pełnić rolę miejskich wrogów. Stają się one naszymi najważniejszymi sojusznikami w trudnym procesie poznawania najgłębszych tajemnic ludzkiego umysłu i duszy.a medycynę ludzką. Zaburzenia empatii i interakcji społecznych leżą u podstaw wielu chorób psychicznych, takich jak autyzm czy schizofrenia.

Badając komunikację szczurzych neuronów w momentach zarażania emocjonalnego, polscy naukowcy szukają klucza do leczenia tych schorzeń u ludzi. Szczury, ze swoją inteligencją, czystością i zdolnością do „śmiechu”, stają się naszymi sojusznikami w poznawaniu tajemnic ludzkiego umysłu.

Źródło: naukawpolsce.pl

Rafał Bernasiński