Nierozwikłane zagadki fizjologii uczuć

Celem odkryć naukowych nie jest wzbudzanie radości, ale jeśli przypadkiem to się uda, dokonujący ich badacze mogą liczyć na nagrodę oraz ogólnoświatowy rozgłos. W październiku tego roku jednego z IgNobli – wyróżnienie dla naukowca, któremu udało się przy okazji swojej pracy rozbawić publiczność – odebrał niemiecki psycholog społeczny Fritz Starck. Profesor Uniwersytetu w Wurzburgu 31 lat temu znalazł prosty i dostępny dla każdego sposób na poprawę nastroju. Wykazał mianowicie, że dobry humor zapewni każdemu z nas... trzymanie w zębach ołówka.

To na pozór niepoważne odkrycie bardzo szybko zrobiło się znane. Łatwo było wytłumaczyć jego istotę – otóż gryzienie ołówka czy długopisu angażuje mięsień jarzmowy większy, ten sam, dzięki któremu uginamy usta w uśmiechu. Wyniki doświadczenia Starcka, który wpierw kazał badanym brać w zęby ołówek, a potem sprawdzał, jak bardzo bawią ich kreskówki, stanowiły dowód na poparcie tzw. hipotezy mimicznego sprężenia zwrotnego. Głosi ona, że nasze miny nie są tylko wyrazem emocji, których doświadczamy, ale również mogą być ich źródłem. Czyli fizyczny akt skurczu mięśnia, który zależy od naszej woli, może sprawić, że się rozweselimy.

Eksperyment Starcka zrobił się tak popularny, że trafił do popkultury – by poprawić sobie nastrój, ołówek gryzł jeden z bohaterów serialu „Ally McBeal". Psychologowie społeczni zaś zabrali się za jego powtórzenie. W ciągu 28 lat w 17 badaniach przetestowano 1894 osoby. Dziewięć z badań potwierdziło wnioski Starcka, osiem zaś – nie.

Fritz Starck upublicznił te wyniki dwa lata temu i właśnie za to – czyli de facto uczciwe przyznanie, że jego dawny eksperyment nic nie wniósł do nauki – dostał w tym roku IgNobla. Ale jego historia to nie tylko jedna z odsłon głośnego obecnie kryzysu replikacyjnego – trudności z potwierdzaniem wyników badań naukowych w kolejnych, wykonywanych w tych samych warunkach, eksperymentach. Pokazuje ona również, jak wielki kłopot ciągle stanowi dla naukowców rozwiązanie zagadki ludzkich emocji. Badanie ich fizjologicznych podstaw to dziedzina, w której często powtarza się historia Fritza Starcka – nawet jeśli badacze zdołają się czegoś dowiedzieć i wydaje im się, że znaleźli ostateczną odpowiedź, z czasem pojawiają się przykłady dowodzące jej niekompletności lub nawet błędności i całą pracę trzeba zaczynać od początku.

Radość z mózgu?

Dlaczego w ogóle czujemy radość lub szczęście? Z ewolucyjnego punktu widzenia odpowiedź jest prosta: uczucia te nagradzają nas po zachowaniach, które służą naszemu przetrwaniu i skłaniają do ich powtarzania. A więc robimy się radośni po seksie, zjedzeniu (kalorycznych) słodyczy, spacerze po lesie, wypoczynku nad ciepłą wodą i w wielu innych okolicznościach, w których jesteśmy jednocześnie bezpieczni, syci i chętni do prokreacji. Kiedyś uważano, że przepełniające nas wówczas ciepłe uczucia mogą powstawać w sercu lub wątrobie – ta druga w starożytności była uważana za źródło wszystkich ludzkich emocji oraz matecznik duszy. Dziś powszechnie wiadomo, że emocje powstają w mózgu, a dzięki nowoczesnym technikom neuroobrazowania możemy z pewnym przybliżeniem wskazywać, gdzie konkretnie.

Za siedlisko wszystkich naszych emocji uważa się tzw. układ limbiczny. W jego skład wchodzą bardzo różne struktury mieszczące się w głębi mózgu i skupione wokół ciała modzelowatego. Są to m.in. zakręt obręczy, ciało migdałowate oraz hipokamp. Ich działanie nadzorowane jest przez najmłodszą ewolucyjnie część mózgu – korę przedczołową.

Dla odczuwania emocji pozytywnych szczególnie ważna jest część układu limbicznego zwana układem nagrody, uaktywniająca się, gdy zaspokajamy nasze popędy. Układ nagrody tworzą brzuszne pole nakrywki oraz jądro półleżące. Te ostatnie dostarczyły dowodów na związek anatomiczny między emocjami a budową mózgu – uszkodzenie układu nagrody może skutkować anhedonią, czyli niezdolnością do odczuwania radości. Istnieje jej szczególna odmiana zwana muzyczną anhedonią – tym, którzy na nią cierpią, słuchanie muzyki nie sprawia żadnej przyjemności. Opublikowane w 2016 r. badania naukowców z McGill University i Uniwersytetu w Barcelonie wykazały, że u ludzi, którym muzyka jest obojętna, nawet najprzyjemniejsze dźwięki bardzo słabo aktywują jądro półleżące. Muzykę można też znielubić na skutek urazu mózgu – nauce znany jest pacjent, któremu muzyka przestała sprawiać radość po tym, jak uszkodzone zostały dwie części jego prawej półkuli: skorupa i torebka wewnętrzna.

Emocje powstają zatem w wielu różnych miejscach mózgu, ale czym tak naprawdę są? Odpowiedź wymaga przypomnienia, w jak bardzo złożony sposób mózg pracuje. W książce „Mózg rządzi" neurolożka Kaja Nordengen podkreśla, że wszystkie zmiany w mózgu odpowiadające za powstanie emocji są fizyczne. Chodzi jednak o aktywność aż na trzech różnych poziomach: „Zmiana samopoczucia oznacza, że zmieniła się aktywność konkretnych obszarów mózgu, rodzaj wykorzystywanych połączeń międzykomórkowych i neuroprzekaźników uwalnianych między neuronami" – precyzuje Nordengen.

Radość z neuroprzekaźników?

Dotychczas naukowcy zidentyfikowali 200 substancji chemicznych, które działają jako neuroprzekaźniki, czyli przenoszą informacje między neuronami. Serotonina to bodaj najsłynniejszy z nich: jako jedyna znalazła się w tytule powieści (Michel Houellebecq). Odpowiada za poczucie optymizmu i spokój, i tak jak i inne, uwalniana jest do synaps, czyli szczelin między wypustkami neuronów. Mniej receptorów serotoniny bywa przyczyną głębokiej depresji, którą leczy się farmakologicznie za pomocą antydepresantów. Substancje należące do tzw. selektywnych inhibitorów zwrotnego wychwytu serotoniny utrzymują wysoki jej poziom w szczelinie synaptycznej, dzięki czemu rośnie szansa, że jak u osób zdrowych, odpowiednia ilość neuroprzekaźnika zostanie przechwycona przez sąsiadujący neuron.

Najsłynniejszy lek, który powinien to zapewniać – tzw. pigułka szczęścia, prozac – został wprowadzony na rynek już 30 lat temu. Problem polega na tym, że lek ten nie działa na wszystkich oraz że nie wszyscy, którzy zmagają się z depresją, mają niewłaściwy poziom serotoniny w mózgu. W grę wchodzą kłopoty z jeszcze innym neuroprzekaźnikiem – dopaminą, której niedobór związany jest nie tylko z obniżeniem nastroju, depresją, ale też chorobą Parkinsona. A to nie koniec: na nasz nastrój wpływają również inne neuroprzekaźniki, z których najważniejsze to: noradrenalina, GABA, acetynocholina.

Odkrycie neuroprzekaźników wydawało się przełomem. Jako pierwsza obecność dopaminy w mózgu wykryła Kathleen Montagu w 1957 r., wyprzedzając o dwa miesiące noblistę Arvida Carlssona, któremu tradycyjnie przypisuje się to dokonanie. Dzięki temu mieliśmy zidentyfikować stojące za emocjami formuły chemiczne i prędzej czy później odkryć chemiczny wzór na radość. Dziś już wiadomo, że tak się nie stało. Jak z okazji rocznicy wprowadzenia na rynek prozacu podsumowała redaktorka magazynu „New Scientist" Julia Brown: „Precyzyjny wpływ neuroprzekaźników na nastrój jest mniej oczywisty niż nam się dotychczas wydawało. Nadal dzieli nas daleka droga od zrozumienia, jak dokładnie działają takie leki jak prozac. (...) Czasami w nauce im więcej się dowiadujemy, tym bardziej widoczna staje się nasza niewiedza" – stwierdziła Brown.

Radość z hormonów?

Pod tymi wnioskami mogłaby się podpisać jeszcze inna grupa naukowców, których zainteresowania badawcze również dotyczą substancji chemicznych wpływających na nasze nastroje – zajmujących się hormonami endokrynologów. Hormony zostały odkryte i nazwane dopiero w pierwszej połowie XX wieku, jednak błyskawicznie urosły do rangi cudownych substancji, które mają zapewnić nam długie, zdrowe i – przede wszystkim – szczęśliwe życie. Poza doskonale znanymi miłośnikom czekolady, chilli i joggingu endorfinami, o których istnieniu dowiedzieliśmy się dopiero w 1974 r., w tej roli obsadzona została oksytocyna. Najpierw naukowcy ustalili, że oksytocyna w czasie porodu pobudza skurcze macicy i inicjuje laktację. Później pojawiły się doniesienia, że odpowiada za pojawienie się więzi łączącej matkę z noworodkiem oraz więzi między kochankami. Eksperymenty z oksytocyną zaczęły się mnożyć – zaczęto ją łączyć z empatią, a w pewnym niewielkim badaniu wykazano nawet, że zwiększa wzajemne współczucie między Izraelczykami a Palestyńczykami.

Sławę temu hormonowi zapewnił artykuł opublikowany w 2005 r. w „Nature" autorstwa Michaela Kosfelda, profesora zarządzania z Uniwersytetu Johanna Wolfganga Goethego we Frankfurcie nad Menem. Kosfeld wykazał, że ochotnicy, którym podano przez inhalator oksytocynę, okazywali większe zaufanie podczas gry, w której mieli dzielić się pieniędzmi. Pod wpływem hormonu chętniej oddawali część swoich pieniędzy, licząc na to, że partner następnie się im odwdzięczy. Popularność oksytocyny stała się tak duża, że wyrosła cała gałąź biznesu sprzedająca ją w cukierkach lub sprayu. Ten ostatni można kupić w internecie w cenie 50–60 zł za flakonik: jeden z producentów obiecuje, że jego stosowanie zamieni użytkownika w osobę towarzyską, pewną siebie, atrakcyjną dla otoczenia, empatyczną i przepełnioną szczęściem.

Co naprawdę wiemy o oksytocynie? Randi Hutter Epstein pisze w książce „Pobudzeni", że tylko w ostatniej dekadzie przeprowadzono ponad 3,5 tys. badań nad wpływem oksytocyny na zachowanie. Wyniki niektórych wskazały, że hormon ten wcale nie wpływa na ludzi – ale nigdy ich nie opublikowano. Konkluzja? „Nie dysponujemy najmniejszymi dowodami pozwalającymi stwierdzić, jak na nas działa oksytocyna" – pisze Epstein. „Nie oznacza to, że hormon ten nie pełni żadnej funkcji. Po prostu nie mamy na to jeszcze żadnych dowodów". I zwraca uwagę, że to samo można powiedzieć również o innych hormonach, które wiążemy z kluczowymi zachowaniami i emocjami. Według Epstein np. nie udało się dotychczas opracować uniwersalnej wartości określającej niski poziom testosteronu – zajmujący się tym badacze uzyskiwali różne wielkości dla różnych mężczyzn. Nie wiadomo zatem czegoś, co wydaje się dość podstawowe: ile testosteronu to za mało, za dużo, a ile w sam raz.

Radość z jelit?

A może emocje, które odczuwamy, nie mają w ogóle źródła w nas? To stwierdzenie jest dziwne tylko na pozór. Przywykliśmy sądzić, że my to biliony komórek o unikatowym DNA budujących nasze ciała. Jednak na nas składa się również gigantyczna ilość bakterii, grzybów czy wirusów, które żyją na skórze oraz wewnątrz naszych organizmów w mniej lub bardziej harmonijnej symbiozie. Szczególnym siedliskiem „naszego wewnętrznego obcego" są jelita – każdy człowiek nosi w nich dwa kilogramy unikatowego mikrobiomu, czyli drobnoustrojów jelitowych. Szacuje się, że tylko w jelicie grubym zamieszkuje 100 bilionów drobnoustrojów – dziesięć razy więcej niż wszystkich komórek naszego ciała.

Ten obcy byt nie tylko zajmuje się trawieniem, produkcją witamin i pozyskiwaniem dodatkowej energii z pożywienia. XXI wiek przyniósł nieoczekiwane odkrycie: mikroflora jelitowa wpływa również na nasz nastrój. Zaczęło się, jak to w nauce bywa, od gryzoni. W 2004 r. Nobuyuki Sudo z Uniwersytetu Kiusiu wyhodował myszy germ-free, czyli pozbawione bakterii. Myszy urodziły się w aseptycznych warunkach przez cesarskie cięcie i rosły w supersterylnym otoczeniu. Zgodnie z przypuszczeniami, dla ich zdrowia i życia groźny był kontakt już ze śladowymi ilościami patogenów. Na jaw wyszło również coś bardziej zaskakującego: otóż myszy pozbawione flory bakteryjnej wyjątkowo słabo radziły sobie ze stresem oraz zachowywały się, jakby były przygnębione. Efekt okazał się odwracalny – po podaniu bakterii Bifidobacterium infantis myszy się rozpogodziły, a ich reakcja na stres wróciła do normy.

Wpływ bakterii na nastrój myszy potwierdziły badania Johna Cryana i Teda Dinana z irlandzkiego University College Cork. Ci badacze zaserwowali gryzoniom bakterię Lactobacillus rhamnosus obecną m.in. w jogurtach. – Myszy zachowywały się, jakby zażyły valium albo prozac – opowiadał później Cryan. – Były zrelaksowane i wyluzowane.

W jaki sposób znajdujące się w jelitach bakterie mogą wpływać na nasz humor? Otóż okazuje się, że produkują one neuroprzekaźniki decydujące o naszym nastroju, np. serotoninę i dopaminę. Wydawałoby się, że bariera krew-mózg pomiędzy naczyniami krwionośnymi a tkanką nerwową skutecznie chroni nasze półkule przed wszystkim, co mogłyby w jelitach wytworzyć bakterie – jednak w 2017 r. naukowcy odkryli, że mają one sposób na pokonanie tej przeszkody. Okazało się wówczas, że komórki enterochromafinowe znajdujące się w wyściółce jelit nie tylko same produkują serotoninę, ale też działają jak chemoreceptory: reagują na neuroprzekaźniki wytwarzane przez bakterie i pod ich wpływem aktywują nerw błędny łączący jelita z mózgiem.

Obecnie przypuszcza się, że to tylko jedna z metod, za pomocą których bakterie wpływają na nasz mózg – inne to wytwarzanie półproduktów, z których powstają neuroprzekaźniki (jak tryptofanu, z którego powstaje serotonina, wytwarzanego przez bifidobakterie), a także substancji, które mogą wpływać na ekspresję genów. Według Teda Dinana mikroby, rozkładając błonnik, produkują kwasy tłuszczowe działające jak modulatory epigenetyczne, czyli – w uproszczeniu – wzmacniają lub osłabiają działanie pewnych genów.

Prężnie rozwijające się badania nad związkiem bakterii z naszymi nastrojami doprowadziły do powstania pojęcia psychobiotyków (wymyślili je Cryan i Dinan). To te bakterie probiotyczne, które miałyby nie tylko zapewnić nam codzienną dawkę optymizmu, ale również złagodzić objawy depresji i zaburzenia lękowe. Niektóre badania sugerowały nawet, że przeszczepianie flory jelitowej może pomóc osobom ze zdiagnozowanym spektrum autyzmu. Spopularyzowanie wyników tych eksperymentów, a także innych mierzących oddziaływanie różnych szczepów bakterii na oś jelitowo-mózgową (czyli biochemię łączącą mózg z trzewiami), doprowadziło do wysypu prostych rad, np. zalecających przygnębionym włączenie do diety jogurtu, gorzkiej czekolady czy kiszonek. Nadal jednak nie mamy ustandaryzowanych terapii wykorzystujących psychobiotyki, które można by stosować, by pomóc chorym z zaburzeniami nastroju.

Droga do tych ostatnich wcale nie jest prosta. Bakterie jelitowe oddziałują na nas w niezwykle złożony sposób, podobnie jak neuroprzekaźniki i hormony. Ponadto znów pojawia się problem: – Każdy z nas ma własny, unikatowy mikrobiom – streszcza go Tim Spector, genetyk epidemiolog z King's College London. – To oznacza, że standardowa terapia nie będzie działać na każdego. A więc może się okazać, że potrzebujemy spersonalizowanych psychobiotyków, których produkcja będzie bardzo kosztowna.

Radość to oszustwo?

Ed Young w książce „Mikrobiom" stawia intrygujące pytanie: „Skoro [bakterie jelitowe] wydzielają dopaminę, substancję chemiczną związaną z uczuciami przyjemności i nagrody, kiedy jesz właściwe rzeczy, to czy potencjalnie mogą szkolić cię do wybierania określonych produktów?". Kwestia może wydawać się zabawna, jednak dodaje jeszcze jeden poziom komplikacji do i tak złożonego problemu fizjologicznej istoty naszych uczuć. Czy faktycznie możemy bez zastanowienia odrzucić hipotezę, że codzienną porcję radości zapewniają nam bakterie, które w ten sprytny sposób gwarantują sobie pożywkę i długie życie w naszym wnętrzu?

A może jest zupełnie odwrotnie – może wiązanie emocji wyłącznie z wydzielaniem się czy skomplikowaną siatką wzajemnego oddziaływania rozmaitych substancji chemicznych to nadmierne uproszczenie? Może rządzi nami nie tylko chemia, może to nawet my sami mamy możliwość decydowania o swoich emocjach? Kaja Nordengen zwraca uwagę na badanie, które wykazało, że o tym, co czujemy, przesądza niekiedy kora mózgowa. W eksperymencie studentom podano adrenalinę, w efekcie czego serce zaczęło bić im szybciej, spocili się, a ich ciała zostały postawione w stan gotowości. Jednak bardzo różnie oceniali przyczynę tego stanu: ci, którzy wiedzieli, jak działa adrenalina, uznali to za wpływ neuroprzekaźnika. Pozostałych pozostawiono w pokoju z aktorem, który udawał złość lub euforię. Jego emocje udzieliły się badanym: studenci byli przekonani, że stali się rozgorączkowani, ponieważ odczuwają irytację lub radość. „To mózg, a dokładniej kora mózgowa decyduje o tym, jakiego uczucia doświadczamy w danej sytuacji" – podsumowuje Nordengen.

Badania nad emocjami to dziedzina, w której dokonano wielu rewolucyjnych odkryć. Wśród ich autorów można wymienić Roberta Zajonca, Antonia Damasio, Josepha H. LeDoux, nie wspominając już o takich pionierach, jak: Karol Darwin, William James czy Carl Georg Lange. Powstały klasyczny obraz emocji odpowiada temu, co rozumiemy pod tym pojęciem intuicyjnie: na widok węża w organizmie człowieka następuje kaskada reakcji chemicznych i uaktywnia się ustalona sieć neuronów. Rezultat to przyspieszony puls, pojawienie się na skórze potu, a na twarzy specyficznego grymasu, takiego samego i doskonale rozpoznawalnego pod każdą szerokością geograficzną. To samo dotyczy mimiki wyrażającej radość – ta emocja jest również uniwersalna i rozszyfruje ją każdy człowiek, niezależnie od tego, kiedy i gdzie się urodził. Paul Ekman wyróżnił sześć podstawowych emocji, z których każda ma ściśle określone neurologiczne podłoże, czyli sieć neuronów, która uaktywnia się, gdy je odczuwamy.

Ale nawet ta koncepcja została ostatnio podważona. Lisa Feldman Barrett jest profesorką psychologii z Uniwersytetu Northeastern w Bostonie. Powołuje się na eksperymenty własne i innych badaczy, które wykazały, że te same emocje mogą aktywować zupełnie różne obszary mózgu. – Obrazowanie mózgu i badania zmian układu krążenia każą zakwestionować klasyczny opis emocji – powiedziała Barrett w jednym z wywiadów. Jej zdaniem dla mózgu liczy się kontekst, wiedza, przeszłe doświadczenie, i dopiero na ich podstawie emocjom nadawane jest znaczenie. – Mózg w sposób ciągły analizuje informacje z otoczenia, rozszyfrowuje je i na tej podstawie dostosowuje reakcje organizmu – tłumaczy. Podział na sześć podstawowych emocji jej zdaniem nie ma sensu: każdy z nas może bowiem, interpretując to, co do niego dociera, na swój użytek opisać sobie jakiś swój własny, specyficzny stan emocjonalny. Dla Barrett jest to np. mieszanina zażenowania, wstydu i przyjemności po zjedzeniu fast foodu. – Szczęście istnieje, ponieważ przypisaliśmy określone funkcje uśmiechowi, zmianom fizycznym organizmu i pewnym zachowaniom – mówi.

Jak widać, w kwestii emocji naukowcy nie wypracowali jeszcze wspólnego stanowiska. Dla nas to radosna informacja – magia uczuć ma się bardzo dobrze. 

—Magdalena Salik, dziennikarka magazynu „Focus"