Gryzonie nie mają łatwego życia. Trudno znaleźć lądowego drapieżnika, który się nimi nie żywi. Żeby przeżyć, muszą szybko się orientować, że nadciąga zagrożenie. Najlepiej nie polegać wyłącznie na własnych zmysłach. Być może ktoś zauważy drapieżnika wcześniej. Wymaga to prawidłowego odczytywania wskazówek z zachowania innych zwierząt.

Takimi wskazówkami są zachowania obronne. Jest ich w świecie zwierząt bardzo dużo, nie tylko najbardziej znane 2F: fight or flight, czyli ucieczka lub walka. To wyraźny sygnał dla innych, że zagrożenie jest blisko. Kiedy nagle wszyscy czmychają do najbliższego schronienia, pozostanie na widoku może być nierozsądne – niezależnie, czy jest się człowiekiem, czy myszą.

Jednym z zachowań obronnych jest reakcja znieruchomienia - freezing. Kiedy dzieje się coś nagłego, być może groźnego, zwierzę zastyga na chwilę w bezruchu. Dzięki temu drapieżnikowi trudniej je zauważyć. Zwierzę nie musi nawet samo dostrzegać zagrożenia. Wystarczy, ze ktoś inny je zauważył.

To, że szczury i inne zwierzęta „zarażają się” strachem, wiadomo od dawna. Nie jest jednak pewne, co dokładnie w zachowaniu pobratymców powoduje taki efekt. Przebadano to na przykładzie reakcji znieruchomienia.
 

U grupy szczurów warunkowano rekcję strachu: zawsze, kiedy usłyszały pewien dźwięk, otrzymywały szok elektryczny. Po wielu powtórzeniach wystarczył już sam dźwięk, by zwierzę znieruchomiało. Zaraz potem szczura wkładano do klatki,  w której po drugiej stronie przegrody siedział inny szczur. Kiedy odtwarzano dźwięk, czyli bodziec warunkowy, nasz uwarunkowany szczur nieruchomiał.

A co robił jego kolega z klatki? Zależy, jakie sam miał doświadczenia. Jeśli nie otrzymywał wcześniej szoków, nie zmieniał zachowania. Jeśli jednak był doświadczony, czyli  jakiś czas wcześniej sam je otrzymywał, także nieruchomiał. Może to sam dźwięk powodował znieruchomienie u drugiego szczura? Nic z tego, okazało się, że sam dźwięk nie wywoływał żadnej reakcji. To musiało być „coś” w zachowaniu uwarunkowanego szczura.

Jaką drogą mogły zostać przekazane wskazówki o zagrożeniu? Wykluczono wzrok i węch. W całkowitych ciemnościach, a także kiedy szczury nie mogły się nawzajem czuć, nadal zachodziło „zarażanie się” emocjonalne. Postawiono na słuch. Teraz badano już tylko doświadczonego szczura. Kiedy puszczono mu wokalizacje, czyli piski jego uwarunkowanego kolegi, znieruchomienie nie nastąpiło.

Słuch to był jednak dobry trop. Okazało się, że chodziło nie o to, co słychać, ale to, czego nie słychać. Każdy, kto miał szczurki lub chomika, wie, że podczas poruszania się cały czas cicho szurają. W czasie reakcji znieruchomienia to szuranie nagle ustaje. Puszczono zatem doświadczonemu szczurowi odgłos poruszania się uwarunkowanych szczurów z charakterystyczną ciszą „freezingu” w środku. Okazało się to strzałem w dziesiątkę – wystarczyło, żeby wywołać reakcję znieruchomienia. 

Strukturą, którą pewnie niektórzy słusznie podejrzewają o udział w tej reakcji, jest jądro migdałowate. Kiedy zostanie eksperymentalnie uszkodzone przy pomocy chlorotoksyny, zwierzę traci reakcję znieruchomienia. Boczna część ciała migdałowatego odbiera projekcje – czyli docierają do niej połączenia – z ciała kolankowatego przyśrodkowego. Wielu z was zapewne pamięta ciało kolankowate boczne jako część drogi wzrokowej. Otóż ciało kolankowate przyśrodkowe należy z kolei do drogi słuchowej. Tą drogą informacja słuchowa dociera do ciała migdałowatego: najpierw do jego bocznej części. Z ciała migdałowatego informacja przekazywana jest dalej, między innymi do okołowodociągowej istoty szarej, jej brzuszno-bocznej części (mała struktura w śródmózgowiu), co powoduje właśnie reakcję znieruchomienia.

Pokazano to również przy pomocy ciekawego eksperymentu z dziedziny optogenetyki. Do ciała migdałowatego dostarczono wirusa AAV5 (adeno-associated virus). Ma on tę zaletę, że może infekować nawet takie komórki, które się nie dzielą, na przykład neurony, a przy tym sam w sobie nie jest groźny. Jest zatem idealnym nośnikiem genów, które trzeba dostarczyć do takich komórek. Wirus, infekując komórkę, przy okazji może wnieść do niej gen, którego nie ma w DNA komórki. Kiedy komórka ma już w swoim DNA nowy gen, może zacząć wytwarzać jego produkty, czyli białka. W optogenetyce są to światłoczułe białka błonowe– opsyny. Uaktywniają się w odpowiedzi na światło. Kiedy na nie poświecić światłem o określonej długości fali, zaczynają działać i mogą albo pobudzać, albo hamować komórkę. W tym badaniu chodziło o zahamowanie aktywności neuronów ciała migdałowatego.

Wróćmy do naszych szczurów. Jak pamiętacie, okazało się, że szczur nieruchomieje, kiedy słyszy, ze inny szczur też nagle znieruchomiał. Sprawdzono, czy to na pewno ciało migdałowate odpowiada za taką reakcję. W tym celu do ciała migdałowatego szczura wprowadzono gen kodujący światłoczułe białko, które może „wyłączać” komórki, kiedy świeci się na nie odpowiednim światłem. Stało się, jak przewidywano – kiedy zahamowano aktywność bocznej części ciała migdałowatego, reakcja zniknęła. Szczur przestał reagować znieruchomieniem, nawet jeśli słyszał, że inny szczur znieruchomiał. Taki szczur miałby pecha, gdyby w okolicy czaił się jakiś kot! Nie działo się tak, kiedy wprowadzono gen, ale nie użyto światła, żeby aktywować białko, ani tym bardziej wtedy, kiedy świecono światłem na niezmodyfikowane szczury.

Być może kiedyś schodząc do piwnicy, zaskoczycie w niej szczura, który znieruchomieje na wasz widok. Możecie być wówczas pewni, że nawet jeśli jest w niej więcej szczurów, żadnego nie usłyszycie. Wszystkie będą siedzieć cicho jak mysz pod miotłą – nawet, jeśli nie wszystkie usłyszały was samodzielnie, to na pewno usłyszały, że inne szczury nagle znieruchomiały. I nie jest to bynajmniej dla szczurów chwila odpoczynku. Jak mówi dr Marta Moita, nie powinno się zaliczać reakcji znieruchomienia do pasywnych zachowań obronnych. Przecież wymaga ona napięcia mięśni całego ciała i równie napiętej uwagi. Sprawdzono, ze wiąże się to z szybką czynnością elektryczna mózgu – widać wówczas głównie fale beta, towarzyszące właśnie aktywności.