Kan vores hjerner overtages?

In The Last of Us, en videospilserie og et nyligt tv-show, er svampepatogener skyld i en zombie-lignende pest. Når de først er blevet smittet, mister mennesker kontrollen over deres kroppe og bliver mere og mere aggressive og søger at inficere andre gennem vold. Det er en velkendt trope: Den samme svamp, ophiocordyceps, plager menneskeheden i filmen Pigen med alle gaver, mens vira gør arbejdet i filmen 28 Days Later og romanen Verdenskrig Z.

Men konceptet om et patogen, der kan manipulere sin værts adfærd - mod deres vilje og ofte til skade for dem - er ikke rent fiktionsværk. I disse zombie-lignende tilfælde handler patogenet (uanset om det er en virus, en bakterie eller svamp eller noget andet) specifikt for at ændre adfærden hos dens vært.

Mens vi ved en anstændig mængde om disse patogener - inklusive de meget virkelige ophiocordyceps svamp, som gør insekter til uvidende agenter for samfundsmæssigt sammenbrud - der er stadig meget at lære.

Så Cordyceps-svampen er ægte?

"Cordyceps" er blevet et fælles navn for en gruppe svampe, der inficerer insekter. Denne gruppering omfatter arten ophiocordyceps unilateralis, bedre kendt som "zombiemyresvampen." Det spredes ved at spire svampestrukturer, der bryder ud gennem myrens hoved efter dens død.

Udfordringen for denne reproduktive strategi er, at myrer er sociale insekter, og derfor handler de for at beskytte kolonien mod infektioner. Som en del af denne adfærd fjerner myrer typisk døde myrer fra reden. En enlig død myre uden for reden vil ikke sprede svampen.

For at komme uden om dette, får svampen en inficeret myre til at forlade reden, klatre over den og bide i nærliggende vegetation, mens den dør - en praksis kendt som topmøde. En dag eller to efter myrens død bryder parasitsvampesporerne ud af myrens hoved for at overøse kolonien med patogenet.

ophiocordyceps-inficerede myrer er ikke de eneste, der udviser denne klatreadfærd ved infektion. Det er udbredt på tværs af forskellige kategorier af insekter og kan være forårsaget af vira, encellede parasitter kaldet trematoder, og forskellige arter af svampe uden relation til ophiocordyceps. Det har den endda et fælles navn: topmødesygdom.

Hvordan virker disse infektioner?

Vi ved det ikke med sikkerhed. Nylige undersøgelser har fundet kemiske signaler fra svampene hos inficerede insekter. Nogle af disse signaler - sandsynligvis udskilte proteiner - kan målrette mod værtens adfærdssystemer og kontrollere adfærd som topmøder og rededesertering.

Forskere antager, at patogener kan drage fordel af allerede eksisterende adfærd, der styrer smeltning og søvn, som udviklede sig for millioner af år siden. Molting - den proces, hvorved et insekt afgiver sit beskyttende eksoskelet for at vokse et nyt, større - er en tid med sårbarhed, da det tager en dag eller to for det nye eksoskelet at hærde nok til at give sikkerhed. Insekter har udviklet adfærd for denne tid, der kan omfatte vandring fra reden og topmøde. Søvn er også en sårbar tid, så nogle insektarter har lært at sove, mens de har fat i græs eller blade.

Molting og søvn styres af insektets døgnrytme, og topmødet ser ud til at være det også, da mange arter af inficerede insekter gør dette på forudsigelige tidspunkter. I ophiocordyceps-inficerede tømrermyrer, for eksempel topmøde sker altid omkring solmiddag. Det biologiske maskineri forbundet med et insekts døgnrytme virker derfor som et godt sted at udforske.

Kan Cordyceps inficere mennesker?

Nej. Fordi de er så specialiserede, individuelle arter af ophiocordyceps svampe inficerer kun en begrænset række af insekter og inficerer slet ikke mennesker. (Faktisk sælges Cordyceps kosttilskud som en sund mad, på trods af mangel på videnskabelig dokumentation for deres formodede sundhedsmæssige fordele.)

Betyder det, at vi ikke har noget at bekymre os om fra denne slags infektioner?

Ikke helt. Vi har længe vidst, at nogle forbindelser fra svampe kan ændre vores adfærd, som det hallucinogene kemikalie psilocybin fra Psilocybe svampe og ergot fra Claviceps-forurenet korn.

Andre svampeinfektioner kan være dødelige, hvis ikke fantasmagoriske. Sidste år offentliggjorde Verdenssundhedsorganisationen sin første nogensinde liste over svampe "prioriterede patogener" for mennesker, idet de bemærker deres sundhedsmæssige konsekvenser og øger modstanden mod behandling. Svampepatogenet Candida auriskan for eksempel forårsage blodbaneinfektioner, der kan være dødelige hos så mange som 60 % af de smittede.

Hvad med ikke-svampeinfektioner?

Flere patogener kan ændre adfærd hos pattedyr - og potentielt mennesker. Et berømt eksempel er den encellede parasitt Toxoplasma gondii, som formerer sig hos katte og inficerer omkring en tredjedel af verdens menneskelige befolkning.

Infektionen, som den forårsager, kendt som toxoplasmose, er typisk ikke en stor ting hos mennesker, og producerer højst kun milde influenzasymptomer. Men for immunkompromitterede mennesker kan det være ødelæggende, og det kan forårsage alvorlige problemer i et udviklende foster. Det er derfor, gravide skal undgå kontakt med kattegrus.

lignende ophiocordyceps, Toxoplasm kan også manipulere værtsadfærd. I flere gnaverundersøgelser, herunder en fra sidste år, det viste forskere Toxoplasm-inficerede gnavere frygter ikke længere duften af ​​katteurin. I stedet bliver de fysisk tiltrukket af det. Parasitten ser ud til at forårsage adfærd, der får sin gnavervært spist af en kat - parasittens sidste vært.

I de sidste 70 år har forskere undersøgt adfærdseffekterne af Toxoplasm infektion hos mennesker. Flere undersøgelser har forbundet det med humørforstyrrelser og psykiske problemer, herunder skizofreni. Parasitten kan også fremkalde mere subtile adfærdsændringer, som f.eks fremme risikoadfærd og måske endda påvirke politisk overbevisning.

Igen, vi ved ikke, hvordan parasitten gør dette. Forskere formoder, at det subtilt justerer de kemikalier, der produceres af vores celler, hvilket kan resultere i en ændring i adfærd. Undersøgelser tyder også på, at kronisk infektion med parasitten kan påvirke mængden af ​​neurotransmittere - kemikalier, der bærer signaler mellem neuroner - forbundet med belønning og motivation, bl.a. dopamin. Ved at manipulere værtsneurokemikalier kunne parasitten ændre vores handlinger.

Hvad ellers kan potentielt ændre et menneskes adfærd mod deres vilje?

Rabies er en pattedyrsvirus, der overføres via inficeret spyt, generelt gennem bid. I USA, flagermus er den førende årsag af rabiesinfektioner, selvom vaskebjørne, stinkdyr og ræve også spreder virussen. Uden for USA er rabiate hunde den førende årsag til infektion hos mennesker, hvilket resulterer i ca 60,000 dødsfald om året globalt. Infektioner gør værten aggressiv og mere tilbøjelig til at bide andre - en potentielt manipulerende adfærd, der fremmer overførsel af virussen.

Beskrivelser af rabiesinfektioner går flere hundrede år tilbage, men vi lærer stadig om de molekylære veje, den bruger. Virussen er neurotropisk, hvilket betyder, at den angriber nervesystemet, men det er stadig ikke klart, hvordan dette fører til specifikke symptomer. Forskning tyder på, at rabies-glycoproteinet - et stort molekyle på overfladen af ​​virussen, der binder sig til værtsceller - kan interagere med værtsproteiner som hjælper med at producere muskelsammentrækninger. Hvis rabiesglycoproteinet binder sig til og optager receptoren, kan det forstyrre, hvordan neuroner kommunikerer med andre celler. Kunstig inhibering af denne receptor med en del af rabiesglycoproteinet viste sig at producere rabieslignende adfærd hos mus.

Ved vi med sikkerhed, at patogener aktivt kan ændre menneskelig adfærd?

Infektioner kan ændre en værts adfærd på flere mulige måder. Måske lokker patogenet værten til at handle på en måde, der øger sandsynligheden for reproduktion, f.eks ophiocordyceps gør for myrer. Eller måske er værtens adfærdsændringer bare en bivirkning af at føle sig syg - noget af en tilfældighed. Det er svært at studere dette forhold hos mennesker på grund af etiske bekymringer rejst af kliniske forsøg. I stedet skal vi bruge epidemiologiske undersøgelser, der sammenligner inficerede individers adfærd med typisk adfærd. Eller vi er afhængige af dyreforsøg, som ikke altid nøjagtigt gengiver menneskelig adfærd.

Selv i mangel af undersøgelser, der tester, hvordan adfærdsændringer opstår, er det klart, at et vist tab af kontrol kan ske. Så selvom det er usandsynligt, at vi vil se en zombie-lignende pest eller en virus, der kan få fuld kontrol over et menneskes handlinger, er det uklogt at undervurdere naturen. Vi forbliver prisgivet mange patogener, hjernekontrol eller ej.