Ik zal beginnen met iets waarvan je dénkt dat je het begrijpt. Je brein creëert alle facetten van je geest. Waarom behandelen we mentale en fysieke ziekten dan zo anders, als we denken dat onze geest uit ons brein voortkomt? Als neurowetenschapper hoor ik vaak dat ik niet mag bestuderen hoe interne belevingen zoals angst, verlangens of eenzaamheid zich in de hersenen manifesteren, dus besloot ik om precies dat te doen. 
Mijn onderzoeksprogramma is ontworpen om de geest te begrijpen door hersencircuits te onderzoeken. Specifiek: hoe ontstaan emoties in onze hersenen? Het is heel moeilijk om gevoelens en emoties te bestuderen, omdat je ze niet kan meten. Gedrag geeft ons nog altijd het beste en enige inzicht in de emotionele ervaring van een ander. Zowel voor dieren als mensen, is ook zelfrapportage gedragsmatige output. 
Gemotiveerd gedrag valt uiteen in twee algemene categorieën: plezier opzoeken en pijn vermijden. De kunde om te benaderen wat goed voor je is en te vermijden wat slecht voor je is, is cruciaal om te overleven en in onze moderne maatschappij kunnen problemen hiermee gelabeld worden als een mentale stoornis. 
Als ik problemen heb met mijn auto en ik breng hem naar de garage, dan is het eerste wat ze doen onder de motorkap kijken. Maar bij onderzoek naar mentale gezondheid kan je niet zomaar met een knop de motorkap openen. Dus daarom voeren we experimenten uit op dieren. In mijn labo werk ik met muizen. Om de hersenen te begrijpen moeten we ze bestuderen. En voor het eerst in de geschiedenis kunnen we dit ook. We kunnen de motorkap openen, kijken wat eronder zit en experimenten doen om te zien wat er gebeurt. 
Technologie heeft nieuwe vensters geopend in de zwarte doos van onze geest. De ontwikkeling van optogenetische technieken geeft ons een ongeëvenaarde controle over specifieke neuronen in onze hersenen en hoe ze met elkaar spreken door elektrische signalen af te vuren. Via genetische manipulatie kunnen we neuronen lichtgevoelig maken en dan licht gebruiken om na te gaan hoe neuronen signalen afvuren. Dit kan het gedrag van dieren veranderen, wat ons inzicht geeft in wat dat neuraal circuit kan doen. Wil je weten hoe wetenschappers dit uitzoeken? 
Ze hebben optogenetische tools ontwikkeld door kennis te ontlenen uit andere takken van de wetenschap. Algen zijn eencellige organismen die zijn geëvolueerd om naar het licht te zwemmen. En wanneer er blauw licht schijnt op de oogvlek van een algencel, opent een kanaal dat een elektrosignaal stuurt. Zo beginnen de flagella te flapperen en bewegen de algen zich voort naar het zonlicht. Als we dit lichtgevoelige deel van de algen klonen en het via genetische modificatie in neuronen inplanten, kunnen we neuronen ook lichtgevoelig maken. Alleen geldt voor neuronen dat als we licht via optische vezels diep in de hersenen sturen, we veranderen hoe ze elektrische signalen naar andere neuronen sturen, wat op zijn beurt het gedrag van het dier verandert. 
Met de hulp van mijn collega's was ik pionier in het gebruik van optogenetische tools om selectief neuronen te beïnvloeden die leven in punt A, door boodschappen te sturen via bedrading gericht op punt B. Zo worden andere neuronen in dezelfde buurt niet verstoord. Op die manier konden we de functie van elk draadje testen in de wirwar van onze hersenen. 
De amygdala in onze hersenen wordt al langer belangrijk geacht voor onze emoties en mijn laboratorium ontdekte dat de amygdala op een splitsing in de weg lijkt. Activatie van het ene pad kan tot positieve emoties en benadering leiden en activatie van het andere pad tot negatieve emoties en vermijding. 
Ik zal jullie enkele voorbeelden tonen. Een voorproefje van ruwe data dat aantoont hoe we met optogenetica specifieke neuronen kunnen beïnvloeden en heel specifieke gedragsveranderingen kunnen uitlokken. Patiënten met een angststoornis hebben een abnormale communicatie tussen twee delen van de amygdala, maar bij mensen is het moeilijk te weten of deze anomalie oorzaak of gevolg is van de ziekte. We kunnen optogenetica gebruiken op dezelfde zenuwbaan bij muizen en zien wat er gebeurt. 
Dit is het 'elevated plus' doolhof. Een veelgebruikte test die angst meet door na te gaan hoe lang de muis in de veiligheid van de gesloten armen doorbrengt versus het verkennen van de open armen. Muizen zijn zo geëvolueerd dat ze gesloten ruimtes verkiezen, zoals de veiligheid van hun hol, maar om voedsel, water en een partner te vinden moeten ze zich naar buiten begeven, waar ze kwetsbaarder zijn voor roofdieren. Dus ik zit hier op de achtergrond en ga de schakelaar overhalen. Als ik dat doe, gaat het licht aan en kan je zien dat de muis op onderzoek gaat in de open armen van het doolhof. En in contrast tot behandelingen met angstmedicijnen is er geen verdoving, geen bewegingsstoornis, enkel gecoördineerde, natuurlijk uitziende verkenning. Dus niet alleen is het effect bijna onmiddellijk zichtbaar, er zijn evenmin waarneembare neveneffecten. 
Als ik nu de schakelaar uitzet, kan je zien dat de muis terugkeert naar zijn normale hersenfunctie en terug naar zijn hoekje. Toen ik in het labo deze data bekeek, was ik helemaal alleen en zo opgewonden dat ik een geruisloos gilletje gaf. 
(Stil) Aah! 
(Gelach) 
Waarom? Theoretisch wist ik al dat de hersenen onze geest beïnvloeden, maar om de schakelaar met mijn eigen hand te bedienen en te zien hoe de muis zijn gedrag veranderde, zo snel en omkeerbaar, dat was de eerste keer dat ik het echt geloofde. 
Sinds die eerste doorbraak werden nog een aantal andere ontdekkingen gedaan van specifieke neurale circuits die grote veranderingen kunnen uitlokken in het gedrag van dieren. 
Hier is nog een voorbeeld: compulsief overeten. We eten omwille van twee redenen. Om plezier op te zoeken, zoals lekker eten, of pijn te vermijden, zoals honger lijden. Hoe kunnen we compulsief overeten behandelen zonder onze voedingsreflex te verstoren die nodig is om te overleven? De eerste stap is om te begrijpen hoe onze hersenen de zoektocht naar voeding uitlokken. Deze goed gevoede muis is een ruimte aan het verkennen waar geen voedsel te vinden is. Hier gebruiken we optogenetica op de neuronen in de hypothalamus, waarbij boodschappen worden verstuurd via draden gericht op de middenhersenen. Wanneer ik hier het licht aandoe, zie je dat de muis meteen de vloer begint te likken. 
(Gelach) 
Dit schijnbaar uitzinnige gedrag zal zometeen escaleren tot iets wat ik ongelooflijk vind. Het is zelfs een beetje geschift. Klaar? Hier zie je het. De muis brengt zijn pootjes omhoog alsof hij een stukje voedsel eet, alleen is er niets, hij heeft niets in zijn pootjes. Dus dit circuit volstaat om voedingsgedrag aan te sturen zonder dat er sprake is van honger en zelfs zonder dat er eten aanwezig is. Ik weet niet hoe deze muis zich voelt, maar ik denk dat deze neuronen de drang naar eten beïnvloeden op basis van het gedrag dat ontstaat als we ons op deze zenuwbanen richten. Doen we het licht opnieuw uit, dan is zijn gedrag weer normaal. Als we deze zenuwbaan het zwijgen opleggen, kunnen we compulsief overeten onderdrukken en verminderen zonder dat we de hongergedreven eetreflex verstoren. 
Wat heb je geleerd uit de twee video's die ik jullie heb getoond? Dat een heel specifieke verandering in de neurale circuits van de hersenen een heel specifieke verandering kan veroorzaken in het gedrag. Dat elke bewuste ervaring die we hebben, wordt aangestuurd door cellen in onze hersenen. 
Ik ben de dochter van een fysicus en een bioloog die elkaar letterlijk hebben ontmoet op de boot naar Amerika, op weg naar een opleiding. Dus uiteraard was er 'geen druk' om een wetenschapper te worden... 
(Gelach) 
Als student moest ik kiezen: focussen op psychologie, de studie van de geest, of neurowetenschappen, de studie van de hersenen. Ik koos voor neurowetenschappen, omdat ik wou begrijpen hoe de geest ontstaat uit biologisch weefsel. Maar eigenlijk is de cirkel rond en doe ik beide. En nu probeer ik met mijn onderzoek de afstand tussen het brein en de geest te overbruggen. 
Onderzoek van mijn labo doet vermoeden dat we specifieke neurale circuits kunnen linken aan emotionele toestanden. En we hebben circuits gevonden die angstgerelateerd gedrag controleren, zoals compulsief overeten, sociale interactie, vermijding en vele andere soorten gemotiveerd gedrag die interne emotionele toestanden kunnen weerspiegelen. 
Vroeger dacht men dat hersengebieden de functies van onze geest bepaalden. Maar ik stel vast dat in een bepaald hersengebied veel verschillende neuronen verschillende functies hebben. En deze functies worden deels bepaald door de banen die ze volgen. 
Een metafoor kan helpen illustreren hoe deze ontdekkingen onze ideeën over de hersenen veranderen. Stel je voor dat de hersenen de wereld zijn, terwijl neuronen de mensen zijn. En we willen begrijpen hoe informatie zich over de planeet verspreidt. Het is uiteraard handig om te weten waar iemand zich bevindt wanneer we registreren wat hij zegt. Maar het lijkt me even belangrijk om te weten tegen wie deze persoon praat, wie er luistert en hoe de luisteraars reageren op de verkregen informatie. 
De huidige behandeling van mentale problemen is hoofdzakelijk een strategie van trial en error. En het werkt niet. De ontwikkeling van nieuwe medicinale behandelingen voor mentale problemen zit vast, en sinds de jaren 1950 is er amper sprake van echte vooruitgang. Dus wat heeft de toekomst in petto? 
In de nabije toekomst verwacht ik een revolutie in de psychische zorg, waarbij we focussen op specifieke neurale circuits in de hersenen. Diagnoses zullen zowel gemaakt worden op basis van gedragssymptomen als meetbare hersenactiviteit. Verder in de toekomst kunnen de combinatie van acute ingrepen in de hersenen en acute gedragsveranderingen alsook onze kennis over hersenplasticiteit voor meer permanente veranderingen ons helpen om de hersenen te stimuleren om zichzelf te herstellen door neurale circuits te herprogrammeren. Exposuretherapie op het niveau van onze zenuwbanen. 
Eens we de hersenen kunnen overhalen om zichzelf te herstellen zou dit langdurige effecten kunnen hebben zonder bijwerkingen. Ik zie een toekomst waarin de herprogrammering van neurale circuits een mogelijke remedie kan zijn, en niet enkel een behandeling. 
OK, maar wat kunnen we nu meteen doen? Als jullie vanaf nu allemaal naar huis terugkeren en echt geloven dat onze geest voor 100% afkomstig is van onze hersencellen, dan kunnen we meteen komaf maken met de negatieve percepties en stigma's die velen ervan weerhouden om de nodige psychische steun op te zoeken. 
Mentalegezondheidsexperts denken altijd na over de volgende nieuwe behandeling. Maar voor we nieuwe behandelingen kunnen toepassen, moeten mensen zich op hun gemak voelen om ze op te zoeken. Stel je voor hoe we de zelfmoordcijfers zouden kunnen doen dalen en de schietpartijen op school als iedereen die psychische steun nodig heeft, die ook zou krijgen. Als we echt begrijpen hoe onze geest voortkomt uit onze hersenen, zullen we het leven verbeteren van iedereen die ooit een mentale ziekte krijgt, dat is de helft van de bevolking, maar ook van alle anderen met wie zij de wereld delen. 
Bedankt. 
(Applaus) 
