Szczur laboratoryjny jest zwierzęciem modelowym, czyli organizmem wykorzystywanym do badania zjawisk biologicznych trudnych do obserwacji bezpośrednio u ludzi. W neurobiologii szczury pomagają analizować strach, nagrodę, zabawę, stres, relacje społeczne i uczenie przez obserwację.
Model zwierzęcy nie oznacza, że szczur „ma ludzkie emocje” w potocznym sensie. Oznacza, że jego mózg i zachowanie pozwalają badać podstawowe mechanizmy, takie jak aktywacja ciała migdałowatego, czyli struktury mózgu uczestniczącej w przetwarzaniu strachu, zagrożenia i znaczenia emocjonalnego bodźców.
Prof. Knapska kieruje Pracownią Neurobiologii Emocji w Instytucie Nenckiego PAN, której profil badawczy obejmuje społecznie przekazywane emocje u gryzoni. Laboratorium analizuje neuronalne obwody w ciele migdałowatym odpowiedzialne za społeczne przenoszenie emocji pozytywnych i negatywnych.
W 2025 roku Fundacja na rzecz Nauki Polskiej wyróżniła prof. Knapską za odkrycie neuronalnych mechanizmów wewnątrzgatunkowego i międzygatunkowego przekazywania emocji. Nauka w Polsce podała wtedy, że jej badania wniosły nową perspektywę do zrozumienia biologicznych źródeł empatii.
Zarażanie emocjonalne oznacza przejmowanie stanu emocjonalnego innego osobnika
Zarażanie emocjonalne oznacza sytuację, w której jeden osobnik reaguje na stan emocjonalny drugiego i częściowo dostosowuje do niego własne zachowanie. W badaniach nad szczurami najczęściej analizuje się przekazywanie strachu, bo reakcje obronne da się mierzyć bardzo precyzyjnie.
Prof. Ewelina Knapska powiedziała w rozmowie z Mirą Suchodolską, że szczur potrafi odczytywać stan emocjonalny innego osobnika i dzięki temu uniknąć zagrożenia, którego sam nie doświadczył. Badaczka podkreśliła, że sygnały płyną wieloma kanałami: przez zapach, dźwięki, postawę ciała i zachowanie.
W przeglądzie opublikowanym 3 czerwca 2022 roku w „Trends in Cognitive Sciences” Christian Keysers, Ewelina Knapska, Marta A. Moita i Valeria Gazzola opisali zarażanie emocjonalne u gryzoni jako mechanizm związany z empatią. Artykuł ukazał się w tomie 26, na stronach 688-706, i wskazuje, że szczury oraz myszy przejawiają solidnie udokumentowane reakcje na cierpienie innych osobników.
Ten mechanizm ma sens ewolucyjny, bo zwierzę może szybciej rozpoznać zagrożenie, obserwując reakcję towarzysza. Jeśli jeden szczur wraca z miejsca niebezpiecznego zestresowany, drugi nie musi sam wpaść w pułapkę, żeby nauczyć się ostrożności.
Jak działa społeczna nauka strachu?
Społeczna nauka strachu działa przez połączenie percepcji, pamięci i reakcji obronnej. Szczur odbiera sygnały od drugiego osobnika, mózg scala je w całość, a następnie uruchamia zachowania takie jak zamieranie, unikanie lub ostrożna eksploracja.
W badaniach neurobiologicznych szczególnie ważne jest ciało migdałowate, bo ta struktura bierze udział w przypisywaniu bodźcom znaczenia emocjonalnego. Pracownia prof. Knapskiej bada, czy obwody odpowiedzialne za emocje pozytywne i negatywne są odrębne oraz czy istnieją wyspecjalizowane obwody „mózgu społecznego”.
Szczurzy śmiech jest ultradźwiękową wokalizacją związaną z pozytywnym pobudzeniem
Szczurzy śmiech jest popularnym określeniem wysokoczęstotliwościowych wokalizacji, których człowiek nie słyszy bez specjalistycznej aparatury. W badaniach nad gryzoniami takie dźwięki określa się jako ultrasonic vocalizations, czyli wokalizacje ultradźwiękowe.
Klasyczne badanie Jaaka Pankseppa i Jeffa Burgdorfa z 2000 roku opisało wokalizacje około 50 kHz pojawiające się u szczurów podczas łaskotania i pozytywnych interakcji społecznych. Autorzy wskazali, że takie dźwięki mogą być behawioralnym markerem pozytywnego afektu społecznego u szczurów.
Prof. Knapska wyjaśniła, że szczur łaskotany przez znanego człowieka, przy którym czuje się bezpiecznie, wydaje ultradźwięki interpretowane jako odpowiednik pozytywnych emocji. Podobne sygnały pojawiają się u młodych szczurów podczas zabawy, przepychanek, gonitw i kontaktów społecznych.
Nie każdy pisk szczura oznacza radość, bo gryzonie używają różnych pasm wokalizacji. W uproszczeniu wokalizacje około 50 kHz wiąże się z pobudzeniem pozytywnym, a niższe sygnały około 22 kHz często pojawiają się przy zagrożeniu, stresie lub alarmie.
Zabawa jest treningiem mózgu społecznego u młodych szczurów
Zabawa jest zachowaniem, które rozwija u szczurów kontrolę emocji, rozpoznawanie intencji innych osobników i reguły kontaktu społecznego. Młode szczury boksują się, przewracają, ścigają i przepychają, a te pozornie chaotyczne zachowania budują kompetencje potrzebne w dorosłym życiu.
Prof. Knapska podkreśla, że izolacja młodych szczurów może prowadzić do trwałych problemów w dorosłych kontaktach społecznych. To ważny fakt metodologiczny, bo zwierzęta badane w laboratoriach muszą mieć zapewniony dobrostan, inaczej wyniki badań nad emocjami byłyby zafałszowane.
W 2019 roku zespół Michaela Brechta opisał w „Science” eksperyment, w którym szczury nauczyły się grać z człowiekiem w uproszczoną wersję chowanego. Według relacji „Los Angeles Times” badano 6 młodych samców; wszystkie nauczyły się szukać człowieka, a 5 z nich opanowało także rolę chowającego się gracza.
Eksperyment z chowaniem się był szczególny, bo zwierzęta nie dostawały jedzenia jako nagrody. Po odnalezieniu człowieka albo po znalezieniu szczura nagrodą była interakcja społeczna: głaskanie, łaskotanie lub zabawa, co wzmacniało interpretację, że gra sama w sobie była dla zwierząt motywująca.
Węch szczura jest głównym kanałem informacji o świecie i emocjach
Węch szczura jest podstawowym narzędziem orientacji, komunikacji i oceny stanu innych osobników. Człowiek w dużej mierze polega na wzroku, a szczur buduje mapę otoczenia przez zapachy, ślady chemiczne i ruch wibrysów, czyli długich włosów czuciowych na pysku.
Prof. Knapska użyła krótkiego określenia, że „szczury żyją nosem”. W praktyce oznacza to, że zapach informuje je o jedzeniu, stresie, stanie rozrodczym, hierarchii i obecności innych osobników.
Komunikacja chemiczna ma znaczenie także w badaniach nad emocjami. Jeśli zwierzę przesyła informację o zagrożeniu zapachem, eksperyment musi rozdzielać wpływ bodźców węchowych, dźwiękowych i wzrokowych, żeby nie przypisać jednemu kanałowi działania całego efektu.
W tym sensie szczur nie jest „prostym” zwierzęciem laboratoryjnym. Jego świat sensoryczny jest złożony, ale zorganizowany inaczej niż ludzki, dlatego dobry eksperyment musi uwzględniać perspektywę gatunku, a nie wygodę obserwatora.
Optogenetyka jest technologią sterowania aktywnością neuronów za pomocą światła
Optogenetyka jest metodą neurobiologiczną, która pozwala włączać lub wyłączać określone neurony przy użyciu światła. Technika polega na wprowadzeniu do komórek nerwowych białek światłoczułych, dzięki którym badacz może precyzyjnie sprawdzić, czy dana grupa neuronów wpływa na zachowanie.
Prof. Knapska wskazuje optogenetykę jako jedną z najważniejszych metod współczesnej neurobiologii. W badaniach nad szczurami i myszami łączy się ją z miniaturowymi mikroskopami, neuronalnym znakowaniem, automatyczną analizą zachowania oraz rejestracją aktywności mózgu u swobodnie poruszających się zwierząt.
Takie narzędzia zmieniają pytania, które można zadawać nauce. Badacz nie musi już tylko sprawdzać, czy zwierzę się boi, ale może analizować, które neurony aktywują się przy obserwacji strachu, które przy nagrodzie, a które przy kontakcie społecznym.
Pracownia Neurobiologii Emocji Instytutu Nenckiego wykorzystuje modele szczurze i mysie, techniki optogenetyczne oraz śledzenie neuronalne do badania społecznej komunikacji emocji. Oficjalny opis laboratorium wymienia też system Eco-HAB, automatyczne narzędzie do badania zachowań społecznych myszy w bardziej naturalnych warunkach.
Empatia u gryzoni jest najprostszą biologiczną formą współodczuwania
Empatia u gryzoni jest rozumiana ostrożniej niż empatia u ludzi, bo nauka bada mierzalne reakcje, a nie deklaracje przeżyć. Najbezpieczniejsze określenie to zarażanie emocjonalne, czyli zdolność do bycia pod wpływem stanu emocjonalnego innego osobnika.
Oficjalny profil laboratorium prof. Knapskiej definiuje zarażanie emocjonalne jako zdolność do bycia dotkniętym lub współdzielenia stanu emocjonalnego innego osobnika. Taki proces jest uznawany za najprostszą formę empatii, bo nie wymaga języka, teorii umysłu ani świadomej refleksji.
Porównanie szczurów, psów i ludzi pokazuje różnice w stopniu, a nie prosty podział na zwierzęta „emocjonalne” i „nieemocjonalne”. Prof. Knapska wskazuje, że psy lepiej odczytują emocje człowieka, ponieważ ewoluowały z nami przez tysiące lat, natomiast szczury reagują głównie funkcjonalnie, na przykład oceniając zagrożenie.
| Cecha | Szczury | Psy | Ludzie |
|---|---|---|---|
| Główny kanał społeczny | Zapach, ultradźwięki, postawa ciała | Wzrok, głos, zapach, gesty człowieka | Mowa, mimika, wzrok, kontekst społeczny |
| Badany mechanizm empatii | Zarażanie strachem i pobudzeniem | Odczytywanie sygnałów człowieka | Empatia emocjonalna i poznawcza |
| Typowa metoda badania | Modele laboratoryjne, optogenetyka, rejestracja neuronów | Testy behawioralne i komunikacyjne | fMRI, EEG, psychologia eksperymentalna |
Dobrostan zwierząt laboratoryjnych jest warunkiem wiarygodnej neurobiologii
Dobrostan zwierząt laboratoryjnych jest stanem, w którym zwierzę ma zapewnione bezpieczeństwo, pokarm, wodę, opiekę, możliwość kontaktu społecznego i ograniczenie stresu. W badaniach nad emocjami dobrostan nie jest dodatkiem etycznym, ale warunkiem poprawności wyników.
Prof. Knapska podkreśla, że szczurów nie powinno się trzymać pojedynczo bez potrzeby, bo izolacja jest dla nich silnym stresem. Laboratoria dbają o kontakt społeczny, eksplorację i minimalizowanie napięcia, a badania są kontrolowane przez komisje etyczne.
Ten punkt ma znaczenie praktyczne, bo zwierzę przewlekle zestresowane reaguje inaczej niż zwierzę w stabilnym środowisku. Jeśli naukowcy badają strach, nagrodę lub zabawę, muszą odróżnić reakcję wynikającą z eksperymentu od skutków złych warunków życia.
Badania nad szczurami nie polegają więc na romantyzowaniu tych zwierząt ani na ignorowaniu etycznych napięć. Ich sens polega na tym, że dobrze zaprojektowany eksperyment pozwala zrozumieć mechanizmy mózgu, których nie da się bezpiecznie ani precyzyjnie badać u człowieka.
Badania prof. Knapskiej pokazują, że emocje mają mierzalną architekturę neuronalną
Badania prof. Knapskiej pokazują, że emocje społeczne nie są mglistym zjawiskiem psychologicznym, lecz procesem osadzonym w konkretnych obwodach neuronalnych. Strach, nagroda, pobudzenie i ciekawość mogą być analizowane przez zachowanie, aktywność neuronów, sygnały zapachowe i ultradźwiękowe wokalizacje.
Najnowsza rozmowa z 28 maja 2026 roku ma wartość popularyzacyjną, bo porządkuje fakty: szczury uczą się szybko, tworzą hierarchie, potrafią się bawić, odczytują emocje innych osobników i reagują nawet na napięcie człowieka. Ten obraz jest daleki od stereotypu brudnego szkodnika, choć nie neguje faktu, że dzikie szczury w środowisku odpadów mogą przenosić choroby.
Najmocniejszy wniosek dotyczy relacji między zwierzętami a ludzkim mózgiem. Jeśli prosta forma empatii ma mierzalne podstawy u gryzoni, można lepiej zrozumieć, jak ewolucja zbudowała mechanizmy współodczuwania, ostrzegania i uczenia się od innych.
