Cwantwmrun

CREDYD DELWEDD: Cwantwmrun

Deall yr ymennydd i ddileu salwch meddwl: Dyfodol Iechyd P5

David Tal, Cyhoeddwr, Dyfodolwr
@DavidTalWrites
LinkedIn

Dydd Mawrth, 09/15/2020 - 05:34

100 biliwn o niwronau. 100 triliwn o synapsau. 400 milltir o bibellau gwaed. Mae ein hymennydd yn rhwystro gwyddoniaeth gyda'u cymhlethdod. Mewn gwirionedd, maent yn parhau 30 gwaith yn fwy pwerus na'n cyflymaf uwchgyfrifiadur.

Ond wrth ddatgloi eu dirgelwch, rydym yn agor byd sy'n rhydd o anafiadau parhaol i'r ymennydd ac anhwylderau meddwl. Yn fwy na hynny, byddwn yn gallu cynyddu ein deallusrwydd, dileu atgofion poenus, cysylltu ein meddyliau â chyfrifiaduron, a hyd yn oed gysylltu ein meddyliau â meddyliau pobl eraill.

Rwy'n gwybod bod popeth yn swnio'n wallgof, ond wrth ichi ddarllen ymlaen, byddwch chi'n dechrau deall pa mor agos ydyn ni at ddatblygiadau arloesol a fydd yn newid yn hawdd yr hyn y mae'n ei olygu i fod yn ddynol.

Yn olaf deall yr ymennydd

Mae'r ymennydd cyffredin yn gasgliad trwchus o niwronau (celloedd sy'n cynnwys data) a synapsau (llwybrau sy'n caniatáu i niwronau gyfathrebu). Ond yn union sut mae'r niwronau a'r synapsau hynny'n cyfathrebu a sut mae gwahanol rannau o'r ymennydd yn effeithio ar wahanol rannau o'ch corff, mae hynny'n parhau i fod yn ddirgelwch. Nid oes gennym hyd yn oed offer sy'n ddigon pwerus eto i ddeall yr organ hon yn llawn. Yn waeth, nid oes gan niwrowyddonwyr y byd hyd yn oed ddamcaniaeth unedig gytûn o sut mae'r ymennydd yn gweithio.

Mae'r sefyllfa hon yn bennaf oherwydd natur ddatganoledig niwrowyddoniaeth, gan fod y rhan fwyaf o ymchwil i'r ymennydd yn digwydd mewn prifysgolion a sefydliadau gwyddonol ledled y byd. Fodd bynnag, mentrau newydd addawol - fel yr Unol Daleithiau menter BRAIN a'r UE Prosiect Ymennydd Dynol—ar y gweill bellach i ganoli ymchwil yr ymennydd, ynghyd â mwy o gyllidebau ymchwil a chyfarwyddebau ymchwil mwy penodol.

Gyda'i gilydd, mae'r mentrau hyn yn gobeithio gwneud datblygiadau enfawr ym maes niwrowyddoniaeth Connectomics - astudio cysylltomau: mapiau cynhwysfawr o gysylltiadau o fewn system nerfol organeb. (Yn y bôn, mae gwyddonwyr eisiau deall beth mae pob niwron a synaps yn eich ymennydd yn ei wneud mewn gwirionedd.) I'r perwyl hwn, mae'r prosiectau sy'n cael y sylw mwyaf yn cynnwys:

Optogeneteg. Mae hyn yn cyfeirio at dechneg niwrowyddoniaeth (sy'n gysylltiedig â chysylltomeg) sy'n defnyddio golau i reoli niwronau. Yn Saesneg, mae hyn yn golygu defnyddio'r offer golygu genetig diweddaraf a ddisgrifiwyd ym mhenodau cynharach y gyfres hon i beiriannu niwronau yn enetig y tu mewn i ymennydd anifeiliaid labordy, fel eu bod yn dod yn sensitif i olau. Mae hyn yn ei gwneud hi'n haws monitro pa niwronau sy'n tanio yn yr ymennydd pryd bynnag y bydd yr anifeiliaid hyn yn symud neu'n meddwl. O'i gymhwyso i fodau dynol, bydd y dechnoleg hon yn caniatáu i wyddonwyr ddeall yn fwy manwl gywir pa rannau o'r ymennydd sy'n rheoli'ch meddyliau, eich emosiynau a'ch corff.

Bargodio'r ymennydd. Techneg arall, Cod bar FISSEQ, yn chwistrellu'r ymennydd â firws wedi'i beiriannu'n arbennig a gynlluniwyd i argraffu codau bar unigryw yn ddiniwed i'r niwronau heintiedig. Bydd hyn yn caniatáu i wyddonwyr nodi cysylltiadau a gweithgaredd i lawr i'r synaps unigol, a allai berfformio'n well na optogeneteg.

Delweddu ymennydd cyfan. Yn hytrach na nodi swyddogaeth niwronau a synapsau yn unigol, dull arall yw eu cofnodi i gyd ar yr un pryd. Ac yn rhyfeddol ddigon, mae gennym yr offer delweddu eisoes (fersiynau cynnar beth bynnag) i wneud hynny. Yr anfantais yw bod delweddu ymennydd unigol yn cynhyrchu hyd at 200 terabytes o ddata (yn fras yr hyn y mae Facebook yn ei gynhyrchu mewn diwrnod). A dim ond tan cyfrifiaduron cwantwm mynd i mewn i’r farchnad, tua chanol y 2020au, y byddwn yn gallu prosesu’r swm hwnnw o ddata mawr yn llawn yn hawdd.

Dilyniannu genynnau a golygu. Disgrifir yn pennod tri, ac yn y cyd-destun hwn, wedi'i gymhwyso i'r ymennydd.

Yn gyffredinol, mae'r her o fapio'r cysylltom yn cael ei gymharu â'r her o fapio'r genom dynol, a gyflawnwyd yn ôl yn 2001. Er ei fod yn llawer mwy heriol, bydd ad-daliad terfynol y connectome (erbyn y 2030au cynnar) yn paratoi'r ffordd i ddamcaniaeth fawr o'r ymennydd a fydd yn uno maes niwrowyddoniaeth.

Gall y lefel hon o ddealltwriaeth yn y dyfodol arwain at amrywiaeth o gymwysiadau, fel breichiau a breichiau prosthetig a reolir yn berffaith, datblygiadau mewn Rhyngwyneb Ymennydd-Cyfrifiadur (BCI), cyfathrebu ymennydd-i-ymennydd (helo, telepathi electronig), uwchlwytho gwybodaeth a sgiliau i'r ymennydd, Uwchlwytho'ch meddwl i'r we fel matrics - y gweithiau! Ond ar gyfer y bennod hon, gadewch i ni ganolbwyntio ar sut y bydd y ddamcaniaeth fawreddog hon yn berthnasol i wella'r ymennydd a'r meddwl.

Triniaeth bendant ar gyfer salwch meddwl

Yn gyffredinol, mae pob anhwylder meddwl yn deillio o un neu gyfuniad o ddiffygion genynnol, anafiadau corfforol, a thrawma emosiynol. Yn y dyfodol, byddwch yn derbyn triniaeth wedi'i theilwra ar gyfer y cyflyrau ymennydd hyn yn seiliedig ar gyfuniad o dechnoleg a thechnegau therapi a fydd yn eich diagnosio'n berffaith.

Ar gyfer anhwylderau meddwl a achosir yn bennaf gan ddiffygion genetig - gan gynnwys salwch fel clefyd Parkinson, ADHD, anhwylder deubegwn, a sgitsoffrenia - nid yn unig y bydd y rhain yn cael eu diagnosio yn llawer cynharach mewn bywyd trwy brofion / dilyniannu genetig marchnad dorfol yn y dyfodol, ond byddwn wedyn gallu golygu'r genynnau trafferthus hyn (a'u hanhwylderau cyfatebol) gan ddefnyddio gweithdrefnau therapi genynnau wedi'u teilwra.

Ar gyfer anhwylderau meddwl a achosir gan anafiadau corfforol - gan gynnwys cyfergydion ac anafiadau trawmatig i'r ymennydd (TBI) o ddamweiniau yn y gweithle neu ymladd mewn parthau rhyfel - caiff yr amodau hyn eu trin yn y pen draw trwy gyfuniad o therapi bôn-gelloedd i aildyfu rhannau o'r ymennydd sydd wedi'u hanafu (a ddisgrifir yn y bennod olaf), yn ogystal â mewnblaniadau ymennydd arbenigol (niwroprosthetig).

Mae'r olaf, yn benodol, eisoes yn cael ei brofi'n weithredol ar gyfer defnydd marchnad dorfol erbyn 2020. Gan ddefnyddio techneg o'r enw ysgogiad dwfn yr ymennydd (DBS), mae llawfeddygon yn mewnblannu electrod tenau 1-milimetr i faes penodol o'r ymennydd. Yn debyg i rheolydd calon, mae'r mewnblaniadau hyn yn ysgogi'r ymennydd gyda llif ysgafn, cyson o drydan i dorri ar draws dolenni adborth negyddol sy'n achosi anhwylderau meddwl aflonyddgar. Maen nhw eisoes wedi wedi'i ganfod yn llwyddiannus wrth drin cleifion ag OCD difrifol, anhunedd, ac iselder.

Ond pan ddaw i'r anhwylderau meddwl parlysu hynny a achosir gan drawma emosiynol - gan gynnwys anhwylder straen wedi trawma (PTSD), cyfnodau eithafol o alar neu euogrwydd, amlygiad hirfaith i straen a cham-drin meddyliol o'ch amgylchedd, ac ati - mae'r amodau hyn yn bos anoddach. i wella.

Y pla o atgofion trafferthus

Yn union fel nad oes theori fawreddog o'r ymennydd, nid oes gan wyddoniaeth ddealltwriaeth gyflawn ychwaith o sut rydym yn ffurfio atgofion. Yr hyn a wyddom yw bod atgofion yn cael eu dosbarthu i dri math cyffredinol:

Cof synhwyraidd: “Rwy’n cofio gweld y car hwnnw’n mynd heibio bedair eiliad yn ôl; arogli'r safiad ci poeth hwnnw dair eiliad yn ôl; clywed cân roc glasurol wrth fynd heibio i’r storfa recordiau.”

Cof tymor byr: “Tua deng munud yn ôl, curodd cefnogwr yr ymgyrch ar fy nrws a siarad â mi pam y dylwn bleidleisio Trump am arlywydd.”

Cof tymor hir: “Saith mlynedd yn ôl, es i ar daith Ewro gyda dau gyfaill. Un tro, dwi'n cofio mynd yn uchel ar shrooms yn Amsterdam ac yna rhywsut yn gorffen ym Mharis y diwrnod wedyn. Yr amser gorau erioed.”

O'r tri math hyn o gof, atgofion hirdymor yw'r rhai mwyaf cymhleth; maent yn cynnwys is-ddosbarthiadau fel cof ymhlyg ac cof amlwg, yr olaf o'r rhai a ellir eu torri i lawr ymhellach gan cof semantig, cof episodig, ac yn bwysicaf oll, atgofion emosiynol. Y cymhlethdod hwn yw pam y gallant achosi cymaint o ddifrod.

Yr anallu i gofnodi a phrosesu atgofion hirdymor yn gywir yw'r prif reswm dros lawer o anhwylderau seicolegol. Dyma hefyd pam y bydd gwella anhwylderau seicolegol yn y dyfodol yn cynnwys naill ai adfer atgofion hirdymor neu helpu cleifion i reoli neu ddileu atgofion hirdymor trafferthus yn llwyr.

Adfer atgofion i wella'r meddwl

Hyd yn hyn, ychydig o driniaethau effeithiol a gafwyd ar gyfer dioddefwyr TBI neu anhwylderau genetig fel clefyd Parkinson, lle mae'n ymwneud ag adfer atgofion hirdymor coll (neu atal colli parhaus). Yn yr Unol Daleithiau yn unig, mae 1.7 miliwn yn dioddef o TBI bob blwyddyn, gyda 270,000 ohonynt yn gyn-filwyr.

Mae therapi bôn-gelloedd a genynnau yn dal i fod o leiaf ddegawd i ffwrdd (~2025) o anafiadau TBI a allai wella a gwella clefyd Parkinson. Tan hynny, mae'n ymddangos bod mewnblaniadau ymennydd tebyg i'r rhai a ddisgrifiwyd yn gynharach yn mynd i'r afael â'r cyflyrau hyn heddiw. Maent eisoes yn cael eu defnyddio i drin epilepsi, clefyd Parkinson, a Alzheimer cleifion, a datblygiadau pellach yn y dechnoleg hon (yn enwedig y rheini wedi'i ariannu gan DARPA) adfer gallu dioddefwyr TBI i greu atgofion newydd ac adfer hen atgofion hirdymor erbyn 2020.

Dileu atgofion i wella'r meddwl

Efallai i chi gael eich twyllo gan rywun yr oeddech yn ei garu, neu efallai eich bod wedi anghofio eich llinellau mewn digwyddiad siarad cyhoeddus mawr; mae gan atgofion negyddol arfer cas o aros yn eich meddwl. Gall atgofion o'r fath naill ai eich dysgu i wneud penderfyniadau gwell, neu gallant eich gwneud yn fwy gofalus rhag cymryd rhai camau penodol.

Ond pan fydd pobl yn profi atgofion mwy trawmatig, megis dod o hyd i gorff rhywun sydd wedi'i lofruddio neu oroesi parth rhyfel, gall yr atgofion hyn droi'n wenwynig - a allai arwain at ffobiâu parhaol, cam-drin sylweddau, a newidiadau negyddol mewn personoliaeth, fel mwy o ymddygiad ymosodol, iselder. , ac ati Cyfeirir at PTSD, er enghraifft, yn aml fel clefyd y cof; mae digwyddiadau trawmatig a’r emosiynau negyddol a deimlir drwyddi draw, yn aros yn sownd yn y presennol gan na all dioddefwyr anghofio a lleihau eu dwyster dros amser.

Dyna pam pan fydd therapïau traddodiadol yn seiliedig ar sgwrsio, cyffuriau, a hyd yn oed yn ddiweddar therapïau rhith-realiti, methu â helpu'r claf i oresgyn ei anhwylder sy'n seiliedig ar gof, efallai y bydd therapyddion a meddygon yn y dyfodol yn rhagnodi tynnu'r cof trawmatig yn gyfan gwbl.

Ydw, dwi'n gwybod, mae hyn yn swnio fel dyfais plot Sci-Fi o'r ffilm, Sunshine tragwyddol y Spotless Mind, ond mae ymchwil i ddileu cof yn symud yn gyflymach nag yr ydych chi'n meddwl.

Mae'r dechneg arweiniol yn gweithio oddi ar ddealltwriaeth newydd o sut mae atgofion eu hunain yn cael eu cofio. Rydych chi'n gweld, yn wahanol i'r hyn y gallai doethineb cyffredin ei ddweud wrthych chi, nid yw atgof byth wedi'i osod mewn carreg. Yn lle hynny, mae'r weithred o gofio cof yn newid y cof ei hun. Er enghraifft, gallai atgof hapus am rywun annwyl droi’n atgof chwerwfelys, hyd yn oed yn boenus, o’i gofio yn ystod eu hangladd.

Ar lefel wyddonol, mae eich ymennydd yn cofnodi atgofion hirdymor fel casgliad o niwronau, synapsau a chemegau. Pan fyddwch chi'n annog eich ymennydd i gofio cof, mae angen iddo ddiwygio'r casgliad hwn mewn ffordd benodol er mwyn i chi allu cofio'r cof dywededig. Ond mae yn ystod hynny ailgyfnerthu cyfnod pan fydd eich cof yn fwyaf agored i gael ei newid neu ei ddileu. A dyna'n union beth mae gwyddonwyr wedi darganfod sut i wneud.

Yn gryno, mae treialon cychwynnol y broses hon yn mynd ychydig fel hyn:

Rydych yn ymweld â chlinig meddygol i gael apwyntiad gyda therapydd arbenigol a thechnegydd labordy;
Byddai'r therapydd wedyn yn gofyn cyfres o gwestiynau i chi i ynysu achos sylfaenol (cof) eich ffobia neu PTSD;
Unwaith y byddwch wedi'ch ynysu, byddai'r therapydd yn eich cadw i feddwl a siarad am y cof hwnnw i gadw'ch meddwl yn canolbwyntio'n weithredol ar y cof a'i emosiynau cysylltiedig;
Yn ystod yr atgof hirfaith hwn, byddai technegydd y labordy yn eich gorfodi i lyncu pilsen neu roi'r cyffur atal cof i chi;
Wrth i'r cof barhau ac i'r cyffur ddechrau, mae'r emosiynau sy'n gysylltiedig â'r cof yn dechrau lleihau a diflannu, ynghyd â manylion dethol y cof (yn dibynnu ar y cyffur a ddefnyddir, efallai na fydd y cof yn diflannu'n llwyr);
Byddwch yn aros y tu mewn i'r ystafell nes bod y cyffur wedi blino'n llwyr, hy pan fydd eich gallu naturiol i ffurfio atgofion tymor byr a hirdymor arferol yn sefydlogi.

Rydym yn gasgliad o atgofion

Er y gall ein cyrff fod yn gasgliad enfawr o gelloedd, mae ein meddyliau yn gasgliad enfawr o atgofion. Mae ein hatgofion yn ffurfio dellt sylfaenol ein personoliaethau a'n golygfeydd byd-eang. Byddai cael gwared ar un atgof—yn bwrpasol neu, yn waeth, yn ddamweiniol—yn cael effaith anrhagweladwy ar ein psyche a sut rydym yn gweithredu yn ein bywydau o ddydd i ddydd.

(Nawr fy mod yn meddwl am y peth, mae'r rhybudd hwn yn swnio'n debyg iawn i'r effaith pili-pala a grybwyllwyd ym mron pob ffilm teithio amser yn ystod y tri degawd diwethaf. Diddorol.)

Am y rheswm hwn, er bod lleihau a thynnu cof yn swnio fel dull therapi cyffrous i helpu dioddefwyr PTSD neu ddioddefwyr trais rhywiol i oresgyn trawma emosiynol eu gorffennol, mae'n bwysig nodi na fydd triniaethau o'r fath byth yn cael eu cynnig yn ysgafn.

Dyna chi, gyda’r tueddiadau a’r offer a amlinellir uchod, bydd diwedd salwch meddwl parhaol a llethol i’w weld yn ein hoes. Rhwng hyn a'r cyffuriau newydd ysgubol, meddygaeth fanwl, a diwedd anafiadau corfforol parhaol a ddisgrifiwyd mewn penodau cynharach, byddech chi'n meddwl bod ein cyfres Dyfodol Iechyd wedi ymdrin â'r cyfan ... wel, ddim cweit. Nesaf, byddwn yn trafod sut olwg fydd ar ysbytai yfory, yn ogystal â chyflwr y system gofal iechyd yn y dyfodol.