Kami membuat mobil hewan pengerat pertama kami dari wadah sereal plastik. Setelah mencoba-coba, saya dan rekan-rekan menemukan bahwa tikus dapat belajar bergerak maju dengan memegang kawat kecil yang berfungsi seperti pedal gas. Tak lama kemudian, mereka menyetir dengan ketepatan yang mengejutkan untuk mencapai suguhan Froot Loop.
Seperti yang diharapkan, tikus yang ditempatkan di lingkungan yang kaya – lengkap dengan mainan, ruang, dan teman – belajar mengemudi lebih cepat dibandingkan tikus yang berada di kandang standar. Temuan ini mendukung gagasan bahwa lingkungan yang kompleks meningkatkan neuroplastisitas: kemampuan otak untuk berubah sepanjang masa sebagai respons terhadap tuntutan lingkungan.
Setelah kami mempublikasikan penelitian kami, kisah mengemudikan tikus menjadi viral di media. Proyek ini berlanjut di lab saya dengan kendaraan yang dioperasikan tikus, atau ROV, yang baru dan lebih baik, yang dirancang oleh profesor robotika John McManus dan murid-muridnya. ROV listrik yang ditingkatkan ini – dilengkapi kabel anti tikus, ban yang tidak dapat dihancurkan, dan tuas penggerak yang ergonomis – mirip dengan Cybertruck Tesla versi hewan pengerat.
Sebagai ahli saraf yang mengadvokasi perumahan dan pengujian hewan laboratorium di habitat alami, saya merasa lucu melihat seberapa jauh kita telah menyimpang dari praktik laboratorium saya dengan proyek ini. Tikus biasanya lebih menyukai tanah, tongkat, dan batu dibandingkan benda plastik. Sekarang, kami menyuruh mereka mengendarai mobil.
Namun manusia juga tidak berevolusi untuk mengemudi. Meskipun nenek moyang kita tidak memiliki mobil, mereka memiliki otak fleksibel yang memungkinkan mereka memperoleh keterampilan baru – api, bahasa, peralatan batu, dan pertanian. Dan beberapa waktu setelah roda ditemukan, manusia membuat mobil.
Meskipun mobil yang dibuat untuk tikus jauh dari apa pun yang bisa mereka temui di alam liar, kami percaya bahwa mengemudi merupakan cara yang menarik untuk mempelajari bagaimana hewan pengerat memperoleh keterampilan baru. Tanpa diduga, kami menemukan bahwa tikus memiliki motivasi yang kuat untuk pelatihan mengemudi, sering kali melompat ke dalam mobil dan memutar “tuas mesin” sebelum kendaraannya berangkat. Mengapa demikian?
Beberapa tikus yang sedang berlatih mengemudi menekan tuas sebelum mobilnya ditempatkan di lintasan, seolah-olah mereka sedang menantikan perjalanan di depan.
Di dalam Perlombaan Tikus
Konsep dari buku pengantar psikologi mengambil dimensi baru dan praktis di laboratorium mengemudi hewan pengerat kami. Berdasarkan pendekatan pembelajaran dasar seperti pengondisian operan, yang memperkuat perilaku yang ditargetkan melalui insentif strategis, kami melatih tikus tersebut selangkah demi selangkah dalam program pendidikan pengemudi mereka.
Awalnya, mereka mempelajari gerakan-gerakan dasar, seperti naik ke dalam mobil dan menekan tuas. Namun, seiring latihan, tindakan sederhana ini berkembang menjadi perilaku yang lebih kompleks, seperti mengemudikan mobil menuju tujuan tertentu.
Tikus juga mengajari saya sesuatu yang mendalam pada suatu pagi selama pandemi.
Saat itu musim panas tahun 2020, periode yang ditandai dengan isolasi emosional bagi hampir semua orang di planet ini, bahkan tikus laboratorium. Ketika saya masuk ke laboratorium, saya melihat sesuatu yang tidak biasa: Ketiga tikus yang terlatih mengemudi dengan penuh semangat berlari ke sisi kandang, melompat seperti yang dilakukan anjing saya ketika ditanya apakah dia ingin berjalan-jalan.
Apakah saya melihat sesuatu yang mirip dengan kegembiraan pada seekor tikus?
Apakah tikus-tikus itu selalu melakukan hal ini dan saya tidak menyadarinya? Apakah mereka hanya menginginkan Froot Loop, atau mengantisipasi drive itu sendiri? Apa pun masalahnya, mereka tampaknya merasakan sesuatu yang positif – mungkin kegembiraan dan antisipasi.
Perilaku yang dikaitkan dengan pengalaman positif dikaitkan dengan kegembiraan pada manusia, tapi bagaimana dengan tikus? Apakah saya melihat sesuatu yang mirip dengan kegembiraan pada seekor tikus? Mungkin demikian, mengingat penelitian ilmu saraf semakin menunjukkan bahwa kegembiraan dan emosi positif memainkan peran penting dalam kesehatan manusia dan hewan bukan manusia.
Oleh karena itu, saya dan tim mengalihkan fokus dari topik seperti bagaimana stres kronis memengaruhi otak ke bagaimana peristiwa positif – dan antisipasi terhadap peristiwa tersebut – membentuk fungsi saraf.
Bekerja dengan rekan pascadoktoral Kitty Hartvigsen, saya merancang protokol baru yang menggunakan masa tunggu untuk meningkatkan antisipasi sebelum peristiwa positif. Dengan menerapkan pengkondisian Pavlovian, tikus harus menunggu 15 menit setelah balok Lego ditempatkan di kandangnya sebelum mereka menerima Froot Loop. Mereka pun harus menunggu beberapa menit di kandang angkutnya sebelum memasuki Taman Tikus, area bermain mereka. Kami juga menambahkan tantangan, seperti membuat biji bunga matahari dikupas sebelum dimakan.
Ini menjadi program penelitian Wait For It kami. Kami menjuluki studi baru ini sebagai UPER – respons pengalaman positif yang tidak dapat diprediksi – dimana tikus dilatih untuk menunggu imbalan. Sebaliknya, tikus kontrol menerima imbalannya dengan segera. Setelah sekitar satu bulan pelatihan, kami memaparkan tikus-tikus tersebut pada berbagai tes untuk menentukan bagaimana menunggu pengalaman positif memengaruhi cara mereka belajar dan berperilaku. Saat ini kami sedang mengamati otak mereka untuk memetakan jejak saraf dari pengalaman positif yang diperluas.
Hasil awal menunjukkan bahwa tikus yang diharuskan menunggu hadiahnya menunjukkan tanda-tanda pergeseran dari gaya kognitif pesimistis ke gaya kognitif optimis dalam tes yang dirancang untuk mengukur optimisme hewan pengerat. Mereka berkinerja lebih baik dalam tugas-tugas kognitif dan lebih berani dalam strategi pemecahan masalah. Kami menghubungkan program ini dengan ketertarikan lab kami yang lebih luas terhadap behaviorceuticals, sebuah istilah yang saya ciptakan untuk menunjukkan bahwa pengalaman dapat mengubah kimia otak seperti halnya obat-obatan.
Penelitian ini memberikan dukungan lebih lanjut tentang bagaimana antisipasi dapat memperkuat perilaku. Penelitian sebelumnya dengan tikus laboratorium menunjukkan bahwa tikus yang menekan batangan untuk kokain – stimulan yang meningkatkan aktivasi dopamin – sudah mengalami lonjakan dopamin saat mereka mengantisipasi dosis kokain.
Perubahan Dari Kepala ke Ekor
Bukan hanya efek antisipasi terhadap perilaku tikus saja yang menarik perhatian kami. Suatu hari, seorang siswa melihat sesuatu yang aneh: Salah satu tikus dalam kelompok yang dilatih untuk mengharapkan pengalaman positif memiliki ekor lurus ke atas dengan lekukan di ujungnya, menyerupai gagang payung kuno.
Saya belum pernah melihat hal ini selama puluhan tahun bekerja dengan tikus. Saat meninjau rekaman video, kami menemukan bahwa tikus yang dilatih untuk mengantisipasi pengalaman positif lebih cenderung menahan diri dibandingkan tikus yang tidak terlatih. Tapi apa sebenarnya maksudnya ini?
Penasaran, saya memposting gambar perilaku tersebut di media sosial. Rekan ahli saraf mengidentifikasi ini sebagai bentuk yang lebih lembut dari apa yang disebut ekor Straub, biasanya terlihat pada tikus yang diberi morfin opioid. Ikal berbentuk S ini juga terkait dengan dopamin. Ketika dopamin diblokir, perilaku ekor Straub mereda.
Bentuk alami opiat dan dopamin – pemain kunci dalam jalur otak yang mengurangi rasa sakit dan meningkatkan penghargaan – tampaknya merupakan bahan yang menunjukkan peningkatan dalam program pelatihan antisipasi kami. Mengamati postur ekor tikus menambah lapisan baru pada pemahaman kita tentang ekspresi emosi tikus, mengingatkan kita bahwa emosi diekspresikan di seluruh tubuh.
Meskipun kami tidak dapat menanyakan langsung pada tikus apakah mereka suka mengemudi, kami merancang tes perilaku untuk menilai motivasi mereka mengemudi. Kali ini, alih-alih hanya memberi tikus pilihan untuk berkendara ke Froot Loop Tree, mereka juga dapat melakukan perjalanan lebih singkat dengan berjalan kaki — atau mencakar, dalam hal ini.
Anehnya, dua dari tiga tikus tersebut memilih untuk mengambil jalur yang kurang efisien dengan berpaling dari hadiah dan berlari menuju mobil untuk berkendara ke tujuan Froot Loop mereka. Respons ini menunjukkan bahwa tikus menikmati perjalanan dan tujuan yang bermanfaat.
Bagaimana Harapan Membentuk Tikus
Kami bukan satu-satunya tim yang menyelidiki emosi positif pada hewan.
Ahli saraf Jaak Panksepp terkenal menggelitik tikus, menunjukkan kemampuan mereka untuk bersukacita.
Penelitian juga menunjukkan bahwa lingkungan tikus dengan tingkat stres rendah yang diinginkan akan menyesuaikan kembali sirkuit penghargaan di otak mereka, seperti nukleus accumbens. Ketika hewan ditempatkan di lingkungan yang mereka sukai, area nukleus accumbens yang merespons pengalaman nafsu makan akan meluas. Alternatifnya, ketika tikus ditempatkan di lingkungan yang penuh tekanan, zona-zona yang menimbulkan rasa takut pada tikus-tikus tersebut akan meluas. Seolah-olah otak adalah piano yang dapat disetel oleh lingkungan.
Ahli saraf Curt Richter juga berpendapat bahwa tikus memiliki harapan. Dalam sebuah penelitian yang tidak diizinkan saat ini, tikus berenang dalam silinder kaca berisi air, akhirnya tenggelam karena kelelahan jika tidak diselamatkan. Tikus laboratorium yang sering dipegang manusia berenang berjam-jam hingga berhari-hari. Tikus liar menyerah hanya dalam beberapa menit. Namun, jika tikus-tikus liar tersebut diselamatkan sebentar, masa hidup mereka akan diperpanjang secara dramatis, terkadang hingga berhari-hari. Tampaknya diselamatkan memberi harapan pada tikus dan memacu mereka.
Proyek tikus penggerak telah membuka pintu baru dan tak terduga di laboratorium penelitian ilmu saraf perilaku saya. Meskipun penting untuk mempelajari emosi negatif seperti ketakutan dan stres, pengalaman positif juga membentuk otak secara signifikan.
Saat hewan – manusia atau lainnya – menavigasi kehidupan yang tidak dapat diprediksi, mengantisipasi pengalaman positif membantu mendorong kegigihan untuk terus mencari imbalan dalam hidup. Di dunia yang penuh dengan kepuasan, tikus-tikus ini menawarkan wawasan tentang prinsip-prinsip saraf yang memandu perilaku sehari-hari. Daripada menekan tombol untuk mendapatkan imbalan instan, hal ini mengingatkan kita bahwa merencanakan, mengantisipasi, dan menikmati perjalanan mungkin merupakan kunci otak yang sehat. Itu adalah pelajaran yang telah diajarkan dengan baik oleh tikus lab saya.
Artikel ini awalnya diterbitkan pada Percakapan oleh Kella Lambert di Universitas Richmond. Baca artikel aslinya di sini.