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Das Gehirn verstehen, um Geisteskrankheiten auszulöschen: Zukunft der Gesundheit P5

David Tal, Verleger, Futurist
@DavidTalWrites
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Di, 09 / 15 / 2020 - 05: 34

100 Milliarden Neuronen. 100 Billionen Synapsen. 400 Meilen von Blutgefäßen. Unsere Gehirne frustrieren die Wissenschaft mit ihrer Komplexität. Tatsächlich bleiben sie 30 mal stärker als unsere schnellsten Supercomputer.

Aber indem wir ihr Geheimnis lüften, eröffnen wir eine Welt frei von dauerhaften Hirnverletzungen und psychischen Störungen. Darüber hinaus werden wir in der Lage sein, unsere Intelligenz zu steigern, schmerzhafte Erinnerungen zu löschen, unseren Verstand mit Computern zu verbinden und sogar unseren Verstand mit dem Verstand anderer zu verbinden.

Ich weiß, das klingt alles verrückt, aber wenn Sie weiterlesen, werden Sie allmählich verstehen, wie nah wir an Durchbrüchen sind, die leicht verändern werden, was es bedeutet, ein Mensch zu sein.

Endlich das Gehirn verstehen

Das durchschnittliche Gehirn ist eine dichte Ansammlung von Neuronen (Zellen, die Daten enthalten) und Synapsen (Wege, die Neuronen die Kommunikation ermöglichen). Aber wie genau diese Neuronen und Synapsen kommunizieren und wie verschiedene Teile des Gehirns verschiedene Teile Ihres Körpers beeinflussen, das bleibt ein Rätsel. Wir haben noch nicht einmal Werkzeuge, die stark genug sind, um dieses Organ vollständig zu verstehen. Schlimmer noch, die Neurowissenschaftler der Welt haben nicht einmal eine vereinbarte einheitliche Theorie darüber, wie das Gehirn funktioniert.

Dieser Zustand ist größtenteils auf die dezentrale Natur der Neurowissenschaften zurückzuführen, da die meisten Hirnforschungen an Universitäten und wissenschaftlichen Instituten auf der ganzen Welt stattfinden. Allerdings vielversprechende neue Initiativen – wie die USA BRAIN-Initiative und EU Human Brain Project– sind jetzt im Gange, um die Hirnforschung zusammen mit größeren Forschungsbudgets und gezielteren Forschungsrichtlinien zu zentralisieren.

Gemeinsam hoffen diese Initiativen auf massive Durchbrüche im neurowissenschaftlichen Bereich der Connectomics – der Erforschung von Connectome: Umfassende Karten von Verbindungen innerhalb des Nervensystems eines Organismus. (Grundsätzlich möchten Wissenschaftler verstehen, was jedes Neuron und jede Synapse in Ihrem Gehirn wirklich tut.) Zu diesem Zweck erhalten folgende Projekte die meiste Aufmerksamkeit:

Optogenetik. Dies bezieht sich auf eine neurowissenschaftliche Technik (verwandt mit Connectomics), die Licht verwendet, um Neuronen zu steuern. Auf Englisch bedeutet dies, die neuesten genetischen Bearbeitungswerkzeuge zu verwenden, die in früheren Kapiteln dieser Serie beschrieben wurden, um Neuronen im Gehirn von Labortieren gentechnisch zu manipulieren, damit sie für Licht sensibilisiert werden. Dies macht es einfacher zu überwachen, welche Neuronen im Gehirn feuern, wenn sich diese Tiere bewegen oder denken. Bei der Anwendung auf den Menschen wird diese Technologie es Wissenschaftlern ermöglichen, genauer zu verstehen, welche Teile des Gehirns Ihre Gedanken, Emotionen und Ihren Körper steuern.

Barcodes im Gehirn. Eine andere Technik, FISSEQ-Barcodierung, injiziert dem Gehirn einen speziell konstruierten Virus, der entwickelt wurde, um auf harmlose Weise eindeutige Barcodes in die infizierten Neuronen einzuprägen. Dies wird es den Wissenschaftlern ermöglichen, Verbindungen und Aktivitäten bis hin zu einzelnen Synapsen zu identifizieren, was möglicherweise die Optogenetik übertrifft.

Bildgebung des gesamten Gehirns. Anstatt die Funktion von Neuronen und Synapsen einzeln zu identifizieren, besteht ein alternativer Ansatz darin, sie alle gleichzeitig aufzuzeichnen. Und erstaunlicherweise haben wir bereits die Imaging-Tools (jedenfalls frühe Versionen) dafür. Der Nachteil ist, dass die Bildgebung eines einzelnen Gehirns bis zu 200 Terabyte an Daten generiert (ungefähr das, was Facebook an einem Tag generiert). Und es wird nur bis sein Quantencomputer Mitte der 2020er Jahre auf den Markt kommen, dass wir in der Lage sein werden, diese Menge an Big Data problemlos vollständig zu verarbeiten.

Gensequenzierung und -bearbeitung. Beschrieben in Kapitel drei, und in diesem Zusammenhang auf das Gehirn angewendet.

Insgesamt wird die Herausforderung, das Konnektom zu kartieren, mit der Kartierung des menschlichen Genoms verglichen, die bereits 2001 bewältigt wurde. Obwohl es weitaus schwieriger ist, wird die letztendliche Auszahlung des Konnektoms (bis Anfang der 2030er Jahre) den Weg zu einer großen Theorie der ebnen Gehirn, das das Feld der Neurowissenschaften vereinen wird.

Dieses zukünftige Verständnisniveau kann zu einer Vielzahl von Anwendungen führen, wie perfekt gedankengesteuerte Prothesen, Fortschritte in der Gehirn-Computer-Schnittstelle (BCI), Gehirn-zu-Gehirn-Kommunikation (Hallo, elektronische Telepathie), Wissen und Fähigkeiten ins Gehirn hochladen, Matrix-ähnliches Hochladen Ihres Geistes ins Web – das funktioniert! Aber konzentrieren wir uns in diesem Kapitel darauf, wie diese große Theorie auf die Heilung des Gehirns und des Geistes angewendet werden kann.

Entscheidende Behandlung für psychische Erkrankungen

Im Allgemeinen beruhen alle psychischen Störungen auf einem oder einer Kombination von Gendefekten, körperlichen Verletzungen und emotionalen Traumata. In Zukunft erhalten Sie eine maßgeschneiderte Behandlung für diese Gehirnerkrankungen, die auf einer Kombination von Technologie und Therapietechniken basiert, die Sie perfekt diagnostizieren.

Psychische Störungen, die überwiegend durch genetische Defekte verursacht werden – einschließlich Krankheiten wie Parkinson, ADHS, bipolare Störung und Schizophrenie – werden nicht nur viel früher im Leben durch genetische Tests/Sequenzierungen auf dem Massenmarkt diagnostiziert, sondern wir werden es dann sein in der Lage, diese störenden Gene (und die entsprechenden Störungen) mit maßgeschneiderten Gentherapieverfahren herauszuschneiden.

Bei psychischen Störungen, die durch körperliche Verletzungen verursacht werden – einschließlich Gehirnerschütterungen und traumatischen Hirnverletzungen (TBI) durch Arbeitsunfälle oder Kämpfe in Kriegsgebieten – werden diese Zustände schließlich durch eine Kombination aus Stammzellentherapie behandelt, um verletzte Bereiche des Gehirns nachwachsen zu lassen (beschrieben in der letztes Kapitel) sowie spezialisierte Gehirnimplantate (Neuroprothetik).

Insbesondere letzteres wird bereits aktiv für den Massenmarkteinsatz bis 2020 getestet. Mit einer Technik namens Deep Brain Stimulation (DBS) implantieren Chirurgen eine 1 Millimeter dünne Elektrode in einen bestimmten Bereich des Gehirns. Ähnlich wie ein Herzschrittmacher stimulieren diese Implantate das Gehirn mit einem leichten, stetigen Stromfluss, um negative Rückkopplungsschleifen zu unterbrechen, die störende psychische Störungen verursachen. Das haben sie schon erfolgreich gefunden bei der Behandlung von Patienten mit schwerer Zwangsstörung, Schlaflosigkeit und Depression.

Aber wenn es um diese lähmenden psychischen Störungen geht, die durch emotionale Traumata verursacht werden – einschließlich posttraumatischer Belastungsstörung (PTBS), extremer Trauer- oder Schuldgefühle, längerer Belastung durch Stress und psychischem Missbrauch durch Ihre Umgebung usw. – sind diese Zustände ein kniffligeres Rätsel zu heilen.

Die Plage lästiger Erinnerungen

So wie es keine große Theorie des Gehirns gibt, hat die Wissenschaft auch kein vollständiges Verständnis davon, wie wir Erinnerungen bilden. Was wir wissen, ist, dass Erinnerungen in drei allgemeine Typen eingeteilt werden:

Sensorisches Gedächtnis: „Ich erinnere mich, dass ich das Auto vor vier Sekunden vorbeifahren sah; den Hot-Dog-Stand vor drei Sekunden riechen; einen klassischen Rocksong hören, während Sie am Plattenladen vorbeigehen.“

Kurzzeitgedächtnis: „Vor ungefähr zehn Minuten klopfte ein Wahlkampfunterstützer an meine Tür und sprach mit mir darüber, warum ich Trump zum Präsidenten wählen sollte.“

Langzeitgedächtnis: „Vor sieben Jahren habe ich mit zwei Kumpels eine Europareise gemacht. Ich erinnere mich, dass ich einmal in Amsterdam von Pilzen high wurde und am nächsten Tag irgendwie in Paris gelandet bin. Die beste Zeit."

Von diesen drei Gedächtnistypen sind Langzeitgedächtnisse die komplexesten; sie enthalten Unterklassen wie implizite Erinnerung und explizite Erinnerung, wobei letztere weiter aufgeschlüsselt werden können durch semantisches Gedächtnis, episodisches Gedächtnis, und am wichtigsten, emotionale Erinnerungen. Diese Komplexität ist der Grund, warum sie so viel Schaden anrichten können.

Die Unfähigkeit, Langzeiterinnerungen richtig aufzuzeichnen und zu verarbeiten, ist der Hauptgrund für viele psychische Störungen. Aus diesem Grund wird die Zukunft der Heilung von psychischen Störungen entweder die Wiederherstellung von Langzeiterinnerungen oder die Unterstützung von Patienten bei der Bewältigung oder vollständigen Löschung problematischer Langzeiterinnerungen beinhalten.

Erinnerungen wiederherstellen, um den Geist zu heilen

Bisher gab es nur wenige wirksame Behandlungen für Patienten mit TBI oder genetischen Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit, bei denen es darum geht, verlorene Langzeiterinnerungen wiederherzustellen (oder den anhaltenden Verlust zu stoppen). Allein in den USA leiden jedes Jahr 1.7 Millionen an SHT, davon 270,000 Militärveteranen.

Stammzell- und Gentherapie sind noch mindestens ein Jahrzehnt (~2025) von einer möglichen Heilung von TBI-Verletzungen und der Heilung von Parkinson entfernt. Bis dahin scheinen Gehirnimplantate, die den zuvor beschriebenen ähneln, diese Bedingungen heute anzugehen. Sie werden bereits zur Behandlung von Epilepsie, Parkinson und Alzheimer Patienten und Weiterentwicklungen dieser Technologie (insbesondere solche finanziert von DARPA) könnte bis 2020 die Fähigkeit von SHT-Betroffenen wiederherstellen, neue zu schaffen und alte Langzeiterinnerungen wiederherzustellen.

Erinnerungen löschen, um den Geist zu heilen

Vielleicht wurden Sie von jemandem betrogen, den Sie liebten, oder vielleicht haben Sie bei einer großen öffentlichen Rede Ihren Text vergessen; negative Erinnerungen haben die unangenehme Angewohnheit, in deinem Kopf zu verweilen. Solche Erinnerungen können Sie entweder lehren, bessere Entscheidungen zu treffen, oder sie können Sie vorsichtiger machen, bestimmte Maßnahmen zu ergreifen.

Aber wenn Menschen traumatischere Erinnerungen erleben, wie das Auffinden der ermordeten Leiche eines geliebten Menschen oder das Überleben eines Kriegsgebiets, können diese Erinnerungen giftig werden – was möglicherweise zu dauerhaften Phobien, Drogenmissbrauch und negativen Persönlichkeitsveränderungen wie erhöhter Aggression oder Depression führt , usw. PTBS wird zum Beispiel oft als Krankheit des Gedächtnisses bezeichnet; traumatische Ereignisse und die durchgehend gefühlten negativen Emotionen bleiben in der Gegenwart stecken, da die Betroffenen ihre Intensität mit der Zeit nicht vergessen können und nachlassen.

Aus diesem Grund werden traditionelle Gesprächstherapien, Medikamente und sogar neuere verwendet Virtual-Reality-basierte Therapien, dem Patienten nicht helfen können, seine gedächtnisbasierte Störung zu überwinden, können zukünftige Therapeuten und Ärzte die vollständige Entfernung der traumatischen Erinnerung verschreiben.

Ja, ich weiß, das klingt wie ein Sci-Fi-Plot-Gerät aus dem Film, Eternal Sunshine der Spotless Mind, aber die Erforschung der Gedächtnislöschung schreitet schneller voran, als Sie denken.

Die führende Technik arbeitet an einem neuen Verständnis davon, wie Erinnerungen selbst erinnert werden. Sie sehen, im Gegensatz zu dem, was die allgemeine Weisheit Ihnen sagen könnte, ist eine Erinnerung nie in Stein gemeißelt. Stattdessen verändert der Akt des Erinnerns an eine Erinnerung die Erinnerung selbst. Zum Beispiel könnte sich eine glückliche Erinnerung an einen geliebten Menschen dauerhaft in eine bittersüße, sogar schmerzhafte Erinnerung verwandeln, wenn man sich während ihrer Beerdigung daran erinnert.

Auf wissenschaftlicher Ebene zeichnet Ihr Gehirn Langzeiterinnerungen als eine Ansammlung von Neuronen, Synapsen und Chemikalien auf. Wenn Sie Ihr Gehirn auffordern, sich an eine Erinnerung zu erinnern, muss es diese Sammlung auf eine bestimmte Weise umgestalten, damit Sie sich an diese Erinnerung erinnern können. Aber es ist währenddessen reconsolidation Phase, in der Ihr Gedächtnis am anfälligsten für Veränderungen oder Löschungen ist. Und genau das haben Wissenschaftler entdeckt.

Kurz gesagt, erste Versuche dieses Prozesses laufen in etwa so ab:

Sie besuchen eine medizinische Klinik für einen Termin mit einem spezialisierten Therapeuten und Labortechniker;
Der Therapeut würde Ihnen dann eine Reihe von Fragen stellen, um die Grundursache (Erinnerung) Ihrer Phobie oder PTBS zu isolieren;
Einmal isoliert, würde der Therapeut Sie dazu bringen, über diese Erinnerung nachzudenken und darüber zu sprechen, um Ihren Geist aktiv auf die Erinnerung und die damit verbundenen Emotionen zu konzentrieren;
Während dieser verlängerten Erinnerung lässt Sie der Labortechniker eine Pille schlucken oder Ihnen das gedächtnishemmende Medikament injizieren;
Wenn die Erinnerung weitergeht und das Medikament einsetzt, beginnen die mit der Erinnerung verbundenen Emotionen zu schwinden und zu verblassen, zusammen mit den ausgewählten Details der Erinnerung (je nach verwendetem Medikament verschwindet die Erinnerung möglicherweise nicht vollständig);
Sie bleiben im Raum, bis das Medikament vollständig nachlässt, dh bis sich Ihre natürliche Fähigkeit, ein normales Kurz- und Langzeitgedächtnis zu bilden, stabilisiert hat.

Wir sind eine Sammlung von Erinnerungen

Während unser Körper eine riesige Ansammlung von Zellen sein mag, ist unser Geist eine riesige Ansammlung von Erinnerungen. Unsere Erinnerungen bilden das zugrunde liegende Gitter unserer Persönlichkeiten und Weltanschauungen. Das Entfernen einer einzigen Erinnerung – absichtlich oder, schlimmer noch, versehentlich – hätte unvorhersehbare Auswirkungen auf unsere Psyche und darauf, wie wir in unserem täglichen Leben funktionieren.

(Jetzt, wo ich darüber nachdenke, klingt diese Warnung sehr ähnlich wie der Schmetterlingseffekt, der in fast jedem Zeitreisefilm der letzten drei Jahrzehnte erwähnt wurde. Interessant.)

Aus diesem Grund, während die Minimierung und Entfernung von Erinnerungen wie ein spannender Therapieansatz klingt, um PTBS-Kranken oder Vergewaltigungsopfern zu helfen, das emotionale Trauma ihrer Vergangenheit zu überwinden, ist es wichtig zu beachten, dass solche Behandlungen niemals leichtfertig angeboten werden.

Da haben Sie es, mit den oben skizzierten Trends und Werkzeugen wird das Ende dauerhafter und lähmender Geisteskrankheiten zu unseren Lebzeiten zu sehen sein. Zwischen diesem und den in früheren Kapiteln beschriebenen Blockbuster neuen Medikamenten, Präzisionsmedizin und dem Ende der dauerhaften körperlichen Verletzungen könnte man meinen, dass unsere Serie „Future of Health“ alles abgedeckt hat … nun, nicht ganz. Als nächstes werden wir diskutieren, wie die Krankenhäuser von morgen aussehen werden, sowie den zukünftigen Zustand des Gesundheitssystems.