Quantumrun

КРЭДЫТ ВЫЯВЫ: Quantumrun

Разуменне мозгу для ліквідацыі псіхічных захворванняў: Будучыня здароўя P5

Дэвід Таль, выдавец, футурыст
@DavidTalWrites
LinkedIn

Аў, 09 - 15:2020

100 мільярдаў нейронаў. 100 трыльёнаў сінапсаў. 400 міль крывяносных сасудаў. Нашы мазгі расчароўваюць навуку сваёй складанасцю. Фактычна яны застаюцца 30 раз больш магутны, чым наш самы хуткі суперкампутар.

Але, раскрываючы іх таямніцу, мы адкрываем свет, вольны ад пастаянных чэрапна-мазгавых траўмаў і псіхічных расстройстваў. Больш за тое, мы зможам павысіць свой інтэлект, сцерці балючыя ўспаміны, злучыць наш розум з кампутарамі і нават злучыць наш розум з розумам іншых.

Я ведаю, што ўсё гэта гучыць вар'яцка, але, чытаючы далей, вы пачнеце разумець, наколькі мы блізкія да прарываў, якія лёгка зменяць тое, што значыць быць чалавекам.

Нарэшце разуменне мозгу

Сярэдні мозг - гэта шчыльная сукупнасць нейронаў (клетак, якія ўтрымліваюць дадзеныя) і сінапсаў (шляхоў, якія дазваляюць нейронам мець зносіны). Але тое, як гэтыя нейроны і сінапсы ўзаемадзейнічаюць і як розныя часткі мозгу ўплываюць на розныя часткі вашага цела, застаецца загадкай. У нас нават няма дастаткова магутных інструментаў, каб цалкам зразумець гэты орган. Што яшчэ горш, сусветныя неўрапатолагі нават не маюць узгодненай адзінай тэорыі таго, як працуе мозг.

Такое становішча спраў шмат у чым звязана з дэцэнтралізаванай прыродай неўралогіі, паколькі большасць даследаванняў мозгу праводзіцца ва ўніверсітэтах і навуковых інстытутах па ўсім свеце. Аднак перспектыўныя новыя ініцыятывы — як ЗША Ініцыятыва BRAIN і ЕС Праект чалавечы мозг— зараз вядзецца цэнтралізацыя даследаванняў мозгу разам з павелічэннем бюджэтаў на даследаванні і больш мэтанакіраванымі даследчыцкімі дырэктывамі.

Разам гэтыя ініцыятывы спадзяюцца зрабіць маштабныя прарывы ў галіне неўралогіі Connectomics - даследаванні канэктомы: комплексныя карты сувязяў у нервовай сістэме арганізма. (Па сутнасці, навукоўцы хочуць зразумець, што насамрэч робіць кожны нейрон і сінапс у вашым мозгу.) З гэтай мэтай найбольшую ўвагу прыцягваюць праекты:

Оптагенетыка. Гэта адносіцца да методыкі неўралогіі (звязанай з канэктамікай), якая выкарыстоўвае святло для кіравання нейронамі. На англійскай мове гэта азначае выкарыстанне найноўшых інструментаў генетычнага рэдагавання, апісаных у папярэдніх раздзелах гэтай серыі, для геннай інжынерыі нейронаў у мозгу лабараторных жывёл, каб яны сталі адчувальнымі да святла. Гэта палягчае назіранне за тым, якія нейроны ўзнікаюць у мозгу, калі гэтыя жывёлы рухаюцца або думаюць. Прымяненне гэтай тэхналогіі да людзей дазволіць навукоўцам больш дакладна зразумець, якія часткі мозгу кантралююць вашыя думкі, эмоцыі і цела.

Штрых код мозгу. Іншая тэхніка, Штрых-код FISSEQ, уводзіць у мозг спецыяльна распрацаваны вірус, прызначаны для бясшкоднага ўдрукавання унікальных штрых-кодаў у заражаныя нейроны. Гэта дазволіць навукоўцам ідэнтыфікаваць сувязі і актыўнасць аж да асобных сінапсаў, патэнцыйна пераўзыходзячы оптагенетыку.

Візуалізацыя ўсяго мозгу. Замест таго, каб вызначаць функцыю нейронаў і сінапсаў паасобку, альтэрнатыўны падыход заключаецца ў запісе іх усіх адначасова. І як ні дзіўна, у нас ужо ёсць інструменты для стварэння малюнкаў (прынамсі, раннія версіі), каб зрабіць гэта. Недахопам з'яўляецца тое, што візуалізацыя асобнага мозгу стварае да 200 тэрабайт дадзеных (прыкладна столькі, колькі стварае Facebook за дзень). І будзе толькі да таго часу квантавыя кампутары выйдзем на рынак прыкладна ў сярэдзіне 2020-х гадоў, што мы зможам цалкам лёгка апрацоўваць такую колькасць вялікіх даных.

Секвенирование і рэдагаванне генаў. Апісана ў в раздзел трэці, і ў гэтым кантэксце ў дачыненні да мозгу.

Увогуле, задачу адлюстравання канэктома параўноўваюць з задачай картаграфавання геному чалавека, якая была вырашана яшчэ ў 2001 годзе. Нягледзячы на тое, што гэта значна больш складана, канчатковы выйгрыш канэктома (да пачатку 2030-х гадоў) пракладзе шлях да вялікай тэорыі мозг, які аб'яднае вобласць неўралогіі.

Гэты будучы ўзровень разумення можа прывесці да разнастайных прыкладанняў, такіх як пратэзы канечнасцяў, якія кіруюцца розумам, прагрэс у інтэрфейсе мозг-кампутар (BCI), сувязь мозг-мозг (прывітанне, электронная тэлепатыя), загрузка ведаў і навыкаў у мозг, Падобная на Матрыцу загрузка вашага розуму ў сетку - працуе! Але ў гэтай главе давайце засяродзімся на тым, як гэтая грандыёзная тэорыя будзе прымяняцца да аздараўлення мозгу і розуму.

Вырашальнае лячэнне псіхічных захворванняў

Наогул кажучы, усе псіхічныя расстройствы ўзнікаюць у выніку аднаго або камбінацыі генных дэфектаў, фізічных пашкоджанняў і эмацыйных траўмаў. У будучыні вы атрымаеце індывідуальнае лячэнне гэтых захворванняў галаўнога мозгу, заснаванае на спалучэнні тэхналогій і метадаў тэрапіі, якія дазволяць паставіць вам ідэальны дыягназ.

Для псіхічных расстройстваў, выкліканых пераважна генетычнымі дэфектамі, у тым ліку такіх хвароб, як хвароба Паркінсана, СДВГ, біпалярнае засмучэнне і шызафрэнія, яны не толькі будуць дыягнаставаны значна раней у жыцці з дапамогай будучага генетычнага тэставання/секвенавання на масавым рынку, але мы потым будзем можа ліквідаваць гэтыя праблемныя гены (і адпаведныя ім парушэнні), выкарыстоўваючы індывідуальныя працэдуры геннай тэрапіі.

Для псіхічных расстройстваў, выкліканых фізічнымі пашкоджаннямі, у тым ліку страсенне мозгу і чэрапна-мазгавых траўмаў (ЧМТ) у выніку няшчасных выпадкаў на працоўным месцы або баявых дзеянняў у зонах ваенных дзеянняў, гэтыя захворванні ў канчатковым выніку будуць лячыцца з дапамогай камбінацыі тэрапіі ствалавымі клеткамі для аднаўлення пашкоджаных участкаў мозгу (апісана ў апошняя глава), а таксама спецыялізаваныя мазгавыя імпланты (нейрапратэзаванне).

Апошні, у прыватнасці, ужо актыўна тэстуецца для выкарыстання на масавым рынку да 2020 г. Выкарыстоўваючы тэхніку, званую глыбокай стымуляцыяй мозгу (DBS), хірургі імплантуюць тонкі электрод 1 міліметр у пэўную вобласць мозгу. Падобна кардыёстымулятару, гэтыя імплантаты стымулююць мозг лёгкім устойлівым патокам электрычнасці, каб перапыніць цыкл адмоўнай зваротнай сувязі, які выклікае разбуральныя псіхічныя засмучэнні. Яны ўжо прызнаны паспяховым пры лячэнні пацыентаў з цяжкім ОКР, бессанню і дэпрэсіяй.

Але калі справа даходзіць да паралізуючых псіхічных расстройстваў, выкліканых эмацыйнай траўмай, у тым ліку посттраўматычнага стрэсавага расстройства (ПТСР), экстрэмальных перыядаў смутку або віны, працяглага ўздзеяння стрэсу і псіхічнага гвалту з боку навакольнага асяроддзя і г.д., гэтыя ўмовы ўяўляюць сабой больш складаную галаваломку вылечыць.

Чума трывожных успамінаў

Падобна таму, як не існуе вялікай тэорыі мозгу, навука таксама не мае поўнага разумення таго, як мы фарміруем памяць. Мы ведаем, што ўспаміны падзяляюцца на тры агульныя тыпы:

Сэнсарная памяць: «Я памятаю, як чатыры сэкунды таму праехала тая машына; панюхаць кіёск з хот-догамі тры секунды таму; пачуўшы класічную рок-песню, праходзячы міма крамы запісаў».

кароткачасовая памяць: «Прыкладна дзесяць хвілін таму да мяне ў дзверы пастукаў прыхільнік кампаніі і пагаварыў са мной пра тое, чаму я павінен галасаваць за Трампа ў прэзідэнты».

Доўгачасовая памяць: «Сем гадоў таму я ездзіла з двума прыяцелямі ў Еўрападарожжа. Аднойчы я памятаю, як наядаўся грыбоў у Амстэрдаме, а на наступны дзень нейкім чынам апынуўся ў Парыжы. Лепшы час у гісторыі».

З гэтых трох тыпаў памяці доўгатэрміновыя ўспаміны з'яўляюцца найбольш складанымі; яны ўтрымліваюць такія падкласы, як імпліцытная памяць і відавочная памяць, апошні з якіх можа быць далей разбіты на семантычная памяць, эпізадычная памяць, і самае галоўнае, эмацыйныя ўспаміны. З-за гэтай складанасці яны могуць нанесці столькі шкоды.

Няздольнасць належным чынам запісваць і апрацоўваць доўгатэрміновыя ўспаміны з'яўляецца асноўнай прычынай многіх псіхалагічных расстройстваў. Гэта таксама тое, чаму будучыня лячэння псіхалагічных расстройстваў будзе ўключаць у сябе альбо аднаўленне доўгатэрміновых успамінаў, альбо дапамогу пацыентам кіраваць або цалкам сцерці праблемныя доўгатэрміновыя ўспаміны.

Аднаўленне ўспамінаў для лячэння розуму

Дагэтуль існавала некалькі эфектыўных метадаў лячэння хворых на ЧМТ або генетычныя захворванні, такія як хвароба Паркінсана, дзе гаворка ідзе пра аднаўленне страчаных (або спыненне пастаяннай страты) доўгатэрміновых успамінаў. Толькі ў ЗША 1.7 мільёна чалавек штогод пакутуюць ад ЧМТ, 270,000 XNUMX з якіх - ветэраны вайны.

Тэрапія ствалавымі клеткамі і генная тэрапія яшчэ як мінімум праз дзесяць гадоў (~2025 г.) да патэнцыйнага лячэння траўмаў ЧМТ і лячэння хваробы Паркінсана. Да таго часу мазгавыя імплантаты, падобныя на апісаныя раней, здаецца, сёння вырашаюць гэтыя ўмовы. Яны ўжо выкарыстоўваюцца для лячэння эпілепсіі, хваробы Паркінсана і Альцгеймера пацыентаў і далейшыя распрацоўкі гэтай тэхналогіі (асабліва тыя фінансуецца DARPA) можа аднавіць здольнасць хворых на ЧМТ ствараць новыя і аднаўляць старыя доўгатэрміновыя ўспаміны да 2020 года.

Сціраючы ўспаміны, каб вылечыць розум

Магчыма, вас падмануў той, каго вы любілі, або, магчыма, вы забыліся свае словы на буйным публічным выступе; негатыўныя ўспаміны маюць непрыемную звычку затрымлівацца ў вашым розуме. Такія ўспаміны могуць або навучыць вас прымаць лепшыя рашэнні, або яны могуць зрабіць вас больш асцярожнымі ў прыняцці пэўных дзеянняў.

Але калі людзі адчуваюць больш траўматычныя ўспаміны, такія як знаходжанне цела забітага каханага або выжыванне ў зоне ваенных дзеянняў, гэтыя ўспаміны могуць стаць таксічнымі, што патэнцыйна можа прывесці да перманентных фобій, злоўжывання псіхаактыўнымі рэчывамі і негатыўных змен у асобе, такіх як падвышаная агрэсіўнасць, дэпрэсія і г.д. ПТСР, напрыклад, часта называюць хваробай памяці; траўматычныя інцыдэнты і негатыўныя эмоцыі, якія адчуваюцца на працягу ўсяго часу, застаюцца ў сучаснасці, бо пацярпелыя не могуць забыць і з часам памяншаюць іх інтэнсіўнасць.

Вось чаму, калі традыцыйныя гутарковыя метады лячэння, наркотыкі, і нават нядаўнія метады лячэння на аснове віртуальнай рэальнасці, не дапамагаюць пацыенту пераадолець парушэнне памяці, будучыя тэрапеўты і лекары могуць прапісаць поўнае выдаленне траўматычнай памяці.

Так, я ведаю, гэта гучыць як навукова-фантастычны сюжэт з фільма, Вечнае ззянне чыстага розуму, але даследаванні сцірання памяці рухаюцца хутчэй, чым вы думаеце.

Вядучая тэхніка адпрацоўвае новае разуменне таго, як самі ўспаміны запамінаюцца. Разумееце, у адрозненне ад таго, што можа сказаць вам звычайная мудрасць, памяць ніколі не высечваецца ў камені. Замест гэтага акт запамінання памяці змяняе саму памяць. Напрыклад, шчаслівы ўспамін пра каханага можа назаўсёды ператварыцца ў горкі, нават балючы ўспамін, калі ўспомніць пра яго падчас пахавання.

На навуковым узроўні ваш мозг запісвае доўгатэрміновыя ўспаміны як набор нейронаў, сінапсаў і хімічных рэчываў. Калі вы прымушаеце ваш мозг запомніць успамін, ён павінен рэфармаваць гэтую калекцыю пэўным чынам, каб вы маглі запомніць гэты ўспамін. Але гэта падчас гэтага прыкачванне фаза, калі ваша памяць найбольш уразлівая да змены або сцірання. І гэта менавіта тое, што навукоўцы выявілі, як зрабіць.

У двух словах, першыя выпрабаванні гэтага працэсу выглядаюць прыкладна так:

Вы наведваеце медыцынскую клініку на прыём да тэрапеўта і лабаранта;
Затым тэрапеўт задасць вам шэраг пытанняў, каб вылучыць першапрычыну (памяць) вашай фобіі або посттраўматычнага стрэсавага расстройства;
Пасля ізаляцыі тэрапеўт будзе працягваць думаць і гаварыць пра гэты ўспамін, каб ваш розум актыўна засяроджваўся на памяці і звязаных з ёй эмоцыях;
Падчас гэтага працяглага ўспаміну лабарант прасіў бы вас праглынуць таблетку або ўвесці вам прэпарат, які перашкаджае памяці;
Калі ўспамін працягваецца і наркотык пачынае дзейнічаць, эмоцыі, звязаныя з памяццю, пачынаюць змяншацца і знікаць разам з асобнымі дэталямі памяці (у залежнасці ад ужывальнага наркотыку памяць можа не знікнуць цалкам);
Вы застаяцеся ў пакоі, пакуль дзеянне наркотыку цалкам не знікне, г.зн. калі ваша натуральная здольнасць фарміраваць нармальную кароткатэрміновую і доўгатэрміновую памяць не стабілізуецца.

Мы збор успамінаў

Хоць наша цела можа быць гіганцкай калекцыяй клетак, наш розум - гэта гіганцкая калекцыя ўспамінаў. Нашы ўспаміны складаюць асноўную сетку нашых асоб і светапоглядаў. Выдаленне аднаго ўспаміну — наўмысна ці, што яшчэ горш, выпадкова — аказала б непрадказальны ўплыў на нашу псіхіку і на тое, як мы функцыянуем у паўсядзённым жыцці.

(Цяпер, калі я думаю пра гэта, гэта папярэджанне гучыць вельмі падобна на эфект матылька, які згадваецца амаль у кожным фільме пра падарожжа ў часе за апошнія тры дзесяцігоддзі. Цікава.)

Па гэтай прычыне, хоць мінімізацыя памяці і выдаленне гучаць як захапляльны падыход да тэрапіі, каб дапамагчы хворым на ПТСР або ахвярам згвалтаванняў пераадолець эмацыйныя траўмы свайго мінулага, важна адзначыць, што такія метады лячэння ніколі не будуць прапаноўвацца легкадумна.

Вось і ўсё, з тэндэнцыямі і інструментамі, апісанымі вышэй, канец перманентных і паралізуючых псіхічных захворванняў будзе бачны яшчэ пры нашым жыцці. Паміж гэтым і блокбастэрам новых лекаў, дакладнай медыцыны і спынення пастаянных фізічных пашкоджанняў, апісаных у папярэдніх раздзелах, можна падумаць, што наша серыя «Будучыня здароўя» ахапіла ўсё… ну, не зусім. Далей мы абмяркуем, як будуць выглядаць бальніцы заўтра, а таксама будучы стан сістэмы аховы здароўя.