Výzkumníci z Cornellovy univerzity prokázali, že jediný týden v přírodním prostředí dokáže zásadně změnit způsob, jakým laboratorní myši reagují na stres a úzkost. Výsledky zpochybňují spolehlivost standardních behaviorálních testů používaných po celém světě.
Laboratorní myši patří k nejčastěji používaným zvířatům v biomedicínském výzkumu. Vědci na nich testují úzkost, depresi i psychiatrické poruchy a jejich chování považují za vzor pro analýzu lidské psychiky. Jenže tyto hlodavce žijí v prostředí, které je od přirozeného naprosto odlišné.
Standardní klec představuje malou plastovou nádobu s pilinami, bez denního světla, bez rozmanitých pachových či zvukových podnětů a často s omezeným sociálním kontaktem. Pro vědce znamená pohodlí a opakovatelnost výsledků. Pro zvíře ale představuje svět s minimálním počtem podnětů.
Tým z Cornellovy univerzity se rozhodl zjistit, jak se změní chování myší, když je vytrhnou z tohoto laboratorního schématu. Zvířata, včetně populární linie C57BL6, přemístili do velkých venkovních výběhů s polopřirozeným charakterem. Experimenty s úzkostí u hlodavců tak dostaly nový rozměr.
Co čekalo myši ve venkovních výbězích
Vědci z Cornellovy univerzity připravili pro laboratorní myši prostředí, které se výrazně lišilo od sterilních klecí. Výběhy měly poskytnout zkušenost, která se více blíží podmínkám, v nichž hlodavci žijí ve volné přírodě. Pobyt trwał přesně sedm dní.
V nových výbězích na myši čekalo několik zásadních změn:
- měkká půda a vegetace
- přirozené změny teploty a osvětlení
- větší prostor pro exploraci
- spontánní interakce s dalšími myšmi
- možnost stavět hnízda a ukrývat se
- různorodé pachové a zvukové podněty
- denní světlo a noční tma
Nebyl to návrat do plné divočiny, spíše kontrolované, ale výrazně bohatší prostředí než plastová laboratoř. Přesto tak krátký čas stačil k tomu, aby zvířata změnila své vzorce chování. Vědci zaznamenali, že týden v komplexnějším prostředí postačil k výraznému snížení měřitelné úrovně úzkosti u myší vychovaných ve sterilních klecích.
Zvláště překvapivé bylo tempo změn. Myši se chovaly, jako by jim někdo přeprogramoval celý systém reakcí na strach. Výzkumníci z Cornellovy univerzity použili k měření těchto změn jeden z nejznámějších behaviorálních testů.
Proč klasický labyrint přestal fungovat podle očekávání
K měření vlivu nového prostředí na reakce úzkosti použili vědci elevovaný křížový labyrint. Tato konstrukce se čtyřmi rameny patří mezi nejpoužívanější nástroje pro testování úzkosti u hlodavců. Dva páry ramen jsou navzájem kolmé, přičemž dvě ramena jsou otevřená a dvě uzavřená stěnami.
V typickém scénáři se laboratorní myši drží uzavřených ramen. Čím déle v nich zůstávají a čím méně vycházejí do otevřených úseků, tím vyšší úroveň úzkosti jim vědci přisuzují. Tato metoda se používá desetiletí a výsledky se považují za poměrně stabilní.
Badatelé porovnali dvě hlavní skupiny zvířat. První skupina zahrnovala myši, které celou dobu žily výhradně v klecích. Druhá skupina obsahovala myši, které po standardním životě v klecích strávily týden v polopřirozeném výběhu.
Na začátku před změnou prostředí se všechna zvířata chovala podle knihy. Vyhýbala se otevřeným ramenům a vykazovala hodně nehybnosti. Po sedmi dnech ve venkovním výběhu se obraz obrátil. Tytéž myši náhle začaly častěji vycházet do otevřených částí labyrintu, trávit tam výrazně více času a ukazovat méně typických úzkostných chování, jako je dlouhé ztuhlé setrvání v nehybnosti.
Všechno zaznamenával systém sledování pohybu, což umožnilo přesně spočítat, jak se změnil vzorec chování. Ze standardního pohledu interpretace testu to znamenalo pokles úzkosti a to bez jakýchkoliv léků, operací nebo genetických manipulací. Stačila změna životních podmínek.
Jak rychle dokázaly myši resetovat své strachy
Nejudivnější element této práce se týkal rozsahu a rychlosti změn. Týden v bohatším prostředí se ukázal jako dostatečný k tomu, aby snížil úzkost u zvířat testovaných poprvé a oslabil úzkostné reakce u myší, které již dříve v bludišti vykazovaly silný strach.
Toto druhé zjištění je obzvlášť problematické pro tradiční modely. Testy úzkosti předpokládají, že jednou změřený vzorec je relativně stabilní nebo alespoň předvídatelný. Mezitím prostředí připomínající přirozenější podmínky dokázalo jakoby vymazat předchozí strategie chování.
Výzkumníci popisují fenomén svého druhu resetu. Prostředí bohaté na podněty dokáže nejen zabránit vytvoření silné úzkostné reakce, ale také ji demontovat. U myší z výběhů se objevilo více pohybu, explorace, změny pozice a chování bdělosti, ale bez dlouhého mrznutí na místě.
Zvířata vypadala opatrně, ale pružněji v reakcích, jako by lépe dokázala přizpůsobit se situaci místo toho, aby reagovala jediným zafixovaným schématem uteč a schovej se. Taková pružnost naznačuje také větší plasticitu nervových sítí.
Pokud mozek hlodavce v tak krátké době reorganizuje reakce na ohrožení, mnoho dřívějších studií, které považovaly úroveň úzkosti za poměrně statickou vlastnost, může vyžadovat novou interpretaci. Doktorandi z laboratoří na Cornellově univerzitě nyní analyzují mozkové tkáně těchto myší.
Co tyto výsledky znamenají pro výzkum lidské psychiky
Myši slouží jako modely mimo jiné pro generalizovanou úzkostnou poruchu, stresové poruchy nebo účinnost anxiolytik. Problém spočívá v tom, že značná část těchto analýz se opírá o jednoduchý předpoklad: geneticky identická zvířata držená v podobných klecích by měla reagovat podobným způsobem.
Studie z Cornellu ukazuje, že tento předpoklad je značně křehký. Pokud tak zásadní proměnná jako životní podmínky může během týdne změnit výsledky testů, roste riziko, že laboratoře na různých kontinentech měří něco úplně jiného, i když používají teoreticky stejné protokoly.
Stačí jiná úroveň hluku, jiná organizace klecí nebo drobné rozdíly v rutině ošetřovatelů, aby se do dat vnesly neviditelné, ale podstatné nesrovnalosti. Vědci z univerzit v Berkeley a Stanfordu již varovali před podobnými problémy.
Prostředí fyzické, sociální i smyslové se ukazuje ne jako dodatek k experimentu, ale jako jeho plnohodnotná složka, která může posunout výsledky o několik tříd jedním nebo druhým směrem. To vyvolává otázky ohledně toho, do jaké míry můžeme přenášet závěry z myších testů úzkosti na člověka.
Pokud chování hlodavce tak silně závisí na tom, zda měl týden skutečného života nebo ne, srovnání s lidskými úzkostnými poruchami začíná ztrácet ostrost. Výzkumníci stále častěji zdůrazňují, že efekty prostředí je třeba zahrnovat do statistických modelů stejně vážně jako genetické nebo farmakologické faktory.
Etické dilema moderních laboratoří
Závěry této práce zasahují také do způsobu, jakým přemýšlíme o welfare zvířat používaných ve výzkumu. Dosud mnoho institucí považovalo obohacování prostředí dodatečné prvky v klecích, větší výběhy, přístup k přirozeným podnětům za privilégium, někdy jako pěkný doplněk.
Z vědecké perspektivy se ale stává proměnnou, jejíž ignorování prostě zkresluje data. Z tohoto pohledu vyvstávají nová dilemata. Mělo by se systematické obohacování prostředí stát standardem a ne opcí. Jak zachovat srovnatelnost výsledků mezi laboratořemi, pokud každá z nich bude zavádět vlastní řešení.
Neměly by se vypracovat nové, naturálnější testy chování místo spoléhání na jednoduché konstrukce typu křížový labyrint. Zároveň lepší životní podmínky pro zvířata mohou snižovat jejich chronický stres, což paradoxně činí užitečnějšími modely protože jejich reakce přestanou být kontaminovány permanentním napětím vyvolaným extrémně chudým prostředím.
Instituty jako Max Planck nebo laboratoře na univerzitě v Curychu už experimentují s tzv. polevolnými koloniemi. Myši tam mají přístup k tunelům, zemině, dřevěným prvkům a přírodním úkrytům. Data z těchto zařízení vykazují jiné hodnoty než klasické studie.
Proč by tě tato studie měla zajímat i mimo laboratoř
Pro člověka nespojeného s vědou tento příběh ukazuje dvě věci. Za prvé, jak opatrně je třeba přistupovat k mediálním informacím o myších studiích, ze kterých se vyvozují dalekosáhlé závěry o lidské psychice nebo účinnosti nových terapií. Pozadí experimentu včetně životních podmínek zvířat může výrazně zkreslit obraz.
Za druhé práce z Cornellu zdůrazňuje sílu prostředí při formování chování nejen u myší. U lidí také vidíme, že změna okolí, větší počet podnětů, pohyb, sociální vztahy a přístup k přírodě ovlivňují úroveň úzkosti, nálady nebo schopnost vyrovnat se se stresem.
Myši z výběhů jsou tu svérázným zrcadlem. Ukazují v kondenzované podobě to, co psychologie popisuje už roky. Pro vědce je to impuls k navrhování složitějších, realističtějších experimentů. Pro čtenáře připomínka, že náš vlastní výběh má obrovský význam.
I malé změny v každodenním prostředí mohou časem reorganizovat reakce na stres stejně účinně jako farmakologie nebo psychologický trénink. Studie na myších ukazuje, že pružnost chování není výjimkou, ale spíše pravidlem v životě organismů, pokud dostanou šanci na kontakt s rozmanitějším prostředím. Možná stojí za to zamyslet se, kolik podnětů nabízí tvé vlastní každodenní okolí.
