Quantumrun

ΠΙΣΤΩΣΗ ΕΙΚΟΝΑΣ: Quantumrun

Κατανόηση του εγκεφάλου για τη διαγραφή ψυχικών ασθενειών: Μέλλον της Υγείας P5

David Tal, Εκδότης, Μελλοντολόγος
@DavidTalWrites
LinkedIn

Τρίτη, 09/15/2020 - 05:34

100 δισεκατομμύρια νευρώνες. 100 τρισεκατομμύρια συνάψεις. 400 μίλια αιμοφόρων αγγείων. Ο εγκέφαλός μας απογοητεύει την επιστήμη με την πολυπλοκότητά τους. Στην πραγματικότητα, παραμένουν φορές 30 πιο δυνατό από τον πιο γρήγορο μας υπερυπολογιστής.

Αλλά ξεκλειδώνοντας το μυστήριο τους, ανοίγουμε έναν κόσμο απαλλαγμένο από μόνιμους εγκεφαλικούς τραυματισμούς και ψυχικές διαταραχές. Επιπλέον, θα είμαστε σε θέση να αυξήσουμε τη νοημοσύνη μας, να διαγράψουμε επώδυνες αναμνήσεις, να συνδέσουμε το μυαλό μας με τους υπολογιστές και ακόμη και να συνδέσουμε το μυαλό μας με το μυαλό των άλλων.

Ξέρω ότι όλα αυτά ακούγονται τρελά, αλλά καθώς διαβάζετε, θα αρχίσετε να καταλαβαίνετε πόσο κοντά είμαστε σε ανακαλύψεις που θα αλλάξουν εύκολα αυτό που σημαίνει να είσαι άνθρωπος.

Επιτέλους κατανόηση του εγκεφάλου

Ο μέσος εγκέφαλος είναι μια πυκνή συλλογή νευρώνων (κύτταρα που περιέχουν δεδομένα) και συνάψεων (μονοπάτια που επιτρέπουν στους νευρώνες να επικοινωνούν). Αλλά το πώς ακριβώς αυτοί οι νευρώνες και οι συνάψεις επικοινωνούν και πώς διαφορετικά μέρη του εγκεφάλου επηρεάζουν διαφορετικά μέρη του σώματός σας, αυτό παραμένει ένα μυστήριο. Δεν έχουμε ακόμη αρκετά ισχυρά εργαλεία για να κατανοήσουμε πλήρως αυτό το όργανο. Ακόμη χειρότερα, οι νευροεπιστήμονες του κόσμου δεν έχουν καν μια συμφωνημένη ενοποιημένη θεωρία για το πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος.

Αυτή η κατάσταση των πραγμάτων οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στην αποκεντρωμένη φύση της νευροεπιστήμης, καθώς οι περισσότερες έρευνες στον εγκέφαλο γίνονται σε πανεπιστήμια και επιστημονικά ιδρύματα σε όλο τον κόσμο. Ωστόσο, υποσχόμενες νέες πρωτοβουλίες—όπως οι ΗΠΑ πρωτοβουλία BRAIN και ΕΕ Πρόγραμμα ανθρώπινου εγκεφάλου— βρίσκονται τώρα σε εξέλιξη για τη συγκέντρωση της έρευνας στον εγκέφαλο, μαζί με μεγαλύτερους προϋπολογισμούς για την έρευνα και πιο εστιασμένες ερευνητικές οδηγίες.

Μαζί, αυτές οι πρωτοβουλίες ελπίζουν να κάνουν τεράστιες ανακαλύψεις στον τομέα της νευροεπιστήμης της Connectomics - τη μελέτη του συνδέσεις: περιεκτικοί χάρτες των συνδέσεων μέσα στο νευρικό σύστημα ενός οργανισμού. (Βασικά, οι επιστήμονες θέλουν να καταλάβουν τι κάνει πραγματικά κάθε νευρώνας και σύναψη μέσα στον εγκέφαλό σας.) Για το σκοπό αυτό, τα έργα που τραβούν τη μεγαλύτερη προσοχή περιλαμβάνουν:

Οπτογενετική. Αυτό αναφέρεται σε μια τεχνική νευροεπιστήμης (που σχετίζεται με τη συνδενομική) που χρησιμοποιεί το φως για τον έλεγχο των νευρώνων. Στα αγγλικά, αυτό σημαίνει τη χρήση των πιο πρόσφατων εργαλείων γενετικής επεξεργασίας που περιγράφηκαν σε προηγούμενα κεφάλαια αυτής της σειράς για τη γενετική μηχανική των νευρώνων μέσα στον εγκέφαλο των ζώων εργαστηρίου, ώστε να ευαισθητοποιηθούν στο φως. Αυτό διευκολύνει την παρακολούθηση των νευρώνων που πυροδοτούνται μέσα στον εγκέφαλο κάθε φορά που αυτά τα ζώα κινούνται ή σκέφτονται. Όταν εφαρμόζεται σε ανθρώπους, αυτή η τεχνολογία θα επιτρέψει στους επιστήμονες να κατανοήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια ποια μέρη του εγκεφάλου ελέγχουν τις σκέψεις, τα συναισθήματα και το σώμα σας.

Barcoding του εγκεφάλου. Μια άλλη τεχνική, Barcoding FISSEQ, εγχέει στον εγκέφαλο έναν ειδικά κατασκευασμένο ιό που έχει σχεδιαστεί για να αποτυπώνει ακίνδυνα μοναδικούς γραμμωτούς κώδικες στους μολυσμένους νευρώνες. Αυτό θα επιτρέψει στους επιστήμονες να εντοπίσουν τις συνδέσεις και τη δραστηριότητα μέχρι την ατομική σύναψη, δυνητικά υπερτερώντας της οπτογενετικής.

Απεικόνιση ολόκληρου του εγκεφάλου. Αντί να αναγνωρίζουμε τη λειτουργία των νευρώνων και των συνάψεων μεμονωμένα, μια εναλλακτική προσέγγιση είναι η καταγραφή όλων ταυτόχρονα. Και αρκετά εκπληκτικά, έχουμε ήδη τα εργαλεία απεικόνισης (πρώιμες εκδόσεις ούτως ή άλλως) για να το κάνουμε αυτό. Το μειονέκτημα είναι ότι η απεικόνιση ενός μεμονωμένου εγκεφάλου παράγει έως και 200 terabytes δεδομένων (περίπου αυτά που παράγει το Facebook σε μια μέρα). Και θα είναι μόνο μέχρι κβαντικούς υπολογιστές εισέλθουμε στην αγορά, γύρω στα μέσα της δεκαετίας του 2020, ώστε να μπορούμε να επεξεργαζόμαστε πλήρως αυτόν τον όγκο μεγάλων δεδομένων εύκολα.

Γονιδιακή αλληλουχία και επεξεργασία. Περιγράφεται στο κεφάλαιο τρίτο, και σε αυτό το πλαίσιο, εφαρμόζεται στον εγκέφαλο.

Συνολικά, η πρόκληση της χαρτογράφησης του connectome συγκρίνεται με αυτή της χαρτογράφησης του ανθρώπινου γονιδιώματος, που επιτεύχθηκε το 2001. Αν και είναι πολύ πιο προκλητική, η τελική ανταμοιβή του connectome (στις αρχές της δεκαετίας του 2030) θα ανοίξει το δρόμο σε μια μεγάλη θεωρία του εγκέφαλος που θα ενώσει το πεδίο της νευροεπιστήμης.

Αυτό το μελλοντικό επίπεδο κατανόησης μπορεί να οδηγήσει σε μια ποικιλία εφαρμογών, όπως τέλεια ελεγχόμενα από το μυαλό προσθετικά μέλη, προόδους στη διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή (BCI), επικοινωνία εγκεφάλου με εγκέφαλο (γεια, ηλεκτρονική τηλεπάθεια), μεταφόρτωση γνώσεων και δεξιοτήτων στον εγκέφαλο, Η μεταφόρτωση του μυαλού σας στον Ιστό μοιάζει με Matrix—η δουλειά! Αλλά για αυτό το κεφάλαιο, ας εστιάσουμε στο πώς αυτή η μεγάλη θεωρία θα εφαρμοστεί στη θεραπεία του εγκεφάλου και του νου.

Αποφασιστική θεραπεία για ψυχικές ασθένειες

Σε γενικές γραμμές, όλες οι ψυχικές διαταραχές προέρχονται από ένα ή συνδυασμό γονιδιακών ελαττωμάτων, σωματικών βλαβών και συναισθηματικού τραύματος. Στο μέλλον, θα λαμβάνετε εξατομικευμένη θεραπεία για αυτές τις παθήσεις του εγκεφάλου με βάση έναν συνδυασμό τεχνολογίας και τεχνικών θεραπείας που θα σας κάνουν τέλεια τη διάγνωση.

Για ψυχικές διαταραχές που προκαλούνται κυρίως από γενετικά ελαττώματα—συμπεριλαμβανομένων ασθενειών όπως η νόσος του Πάρκινσον, η ΔΕΠ-Υ, η διπολική διαταραχή και η σχιζοφρένεια—αυτές όχι μόνο θα διαγνωστούν πολύ νωρίτερα στη ζωή μέχρι το μέλλον, γενετικός έλεγχος/αλληλουχία μαζικής αγοράς, αλλά θα σε θέση να επεξεργαστεί αυτά τα ενοχλητικά γονίδια (και τις αντίστοιχες διαταραχές τους) χρησιμοποιώντας προσαρμοσμένες διαδικασίες γονιδιακής θεραπείας.

Για ψυχικές διαταραχές που προκαλούνται από σωματικούς τραυματισμούς - συμπεριλαμβανομένων των διάσεισης και των τραυματικών εγκεφαλικών κακώσεων (TBI) από ατυχήματα στο χώρο εργασίας ή μάχη σε εμπόλεμες ζώνες - αυτές οι καταστάσεις θα αντιμετωπιστούν τελικά μέσω ενός συνδυασμού θεραπείας με βλαστοκύτταρα για την αναγέννηση τραυματισμένων περιοχών του εγκεφάλου (περιγράφεται στο τελευταίο κεφάλαιο), καθώς και εξειδικευμένα εμφυτεύματα εγκεφάλου (νευροπροσθετικά).

Το τελευταίο, συγκεκριμένα, δοκιμάζεται ήδη ενεργά για χρήση στη μαζική αγορά έως το 2020. Χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται βαθιά εγκεφαλική διέγερση (DBS), οι χειρουργοί εμφυτεύουν ένα λεπτό ηλεκτρόδιο 1 χιλιοστού σε μια συγκεκριμένη περιοχή του εγκεφάλου. Παρόμοια με έναν βηματοδότη, αυτά τα εμφυτεύματα διεγείρουν τον εγκέφαλο με μια ήπια, σταθερή ροή ηλεκτρισμού για να διακόψουν τους βρόχους αρνητικής ανάδρασης που προκαλούν διασπαστικές ψυχικές διαταραχές. Έχουν ήδη βρέθηκε επιτυχημένη στη θεραπεία ασθενών με σοβαρή ΙΨΔ, αϋπνία και κατάθλιψη.

Αλλά όταν πρόκειται για παραλυτικές ψυχικές διαταραχές που προκαλούνται από συναισθηματικό τραύμα—συμπεριλαμβανομένης της διαταραχής μετατραυματικού στρες (PTSD), ακραίων περιόδων θλίψης ή ενοχής, παρατεταμένης έκθεσης στο στρες και ψυχικής κακοποίησης από το περιβάλλον σας κ.λπ.—αυτές οι συνθήκες είναι πιο δύσκολο παζλ να θεραπεύσει.

Η μάστιγα των ενοχλητικών αναμνήσεων

Ακριβώς όπως δεν υπάρχει μεγάλη θεωρία για τον εγκέφαλο, η επιστήμη επίσης δεν έχει πλήρη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο σχηματίζουμε αναμνήσεις. Αυτό που γνωρίζουμε είναι ότι οι μνήμες ταξινομούνται σε τρεις γενικούς τύπους:

Αισθητηριακή μνήμη: «Θυμάμαι ότι είδα αυτό το αυτοκίνητο να περνάει πριν από τέσσερα δευτερόλεπτα. Μυρίζοντας εκείνη τη στάση χοτ-ντογκ πριν από τρία δευτερόλεπτα. ακούγοντας ένα κλασικό ροκ τραγούδι περνώντας από το δισκοπωλείο».

Βραχυπρόθεσμη μνήμη: «Πριν από περίπου δέκα λεπτά, ένας υποστηρικτής της εκστρατείας μου χτύπησε την πόρτα και μίλησε μαζί μου για το γιατί πρέπει να ψηφίσω τον Τραμπ για πρόεδρο».

Μακροπρόθεσμη μνήμη: «Πριν από επτά χρόνια, πήγα ένα ταξίδι στο ευρώ με δύο φίλους. Μια φορά, θυμάμαι ότι έπεσα πάνω από τα ψάρια στο Άμστερνταμ και μετά με κάποιο τρόπο κατέληξα στο Παρίσι την επόμενη μέρα. Η καλύτερη στιγμή ποτέ.»

Από αυτούς τους τρεις τύπους μνήμης, οι μακροπρόθεσμες μνήμες είναι οι πιο περίπλοκες. περιέχουν υποκατηγορίες όπως άρρητη μνήμη και ρητή μνήμη, το τελευταίο από τα οποία μπορεί να αναλυθεί περαιτέρω κατά σημασιολογική μνήμη, επεισοδιακή μνήμηκαι το πιο σημαντικό, συναισθηματικές αναμνήσεις. Αυτή η πολυπλοκότητα είναι ο λόγος που μπορούν να προκαλέσουν τόση ζημιά.

Η αδυναμία σωστής καταγραφής και επεξεργασίας μακροχρόνιων αναμνήσεων είναι ο κύριος λόγος πίσω από πολλές ψυχολογικές διαταραχές. Αυτός είναι επίσης ο λόγος που το μέλλον της θεραπείας ψυχολογικών διαταραχών θα περιλαμβάνει είτε την αποκατάσταση μακροπρόθεσμων αναμνήσεων είτε τη βοήθεια των ασθενών να διαχειριστούν ή να διαγράψουν εντελώς ενοχλητικές μακροπρόθεσμες αναμνήσεις.

Επαναφορά αναμνήσεων για θεραπεία του μυαλού

Μέχρι τώρα, υπήρξαν λίγες αποτελεσματικές θεραπείες για τους πάσχοντες από TBI ή γενετικές διαταραχές όπως η νόσος του Πάρκινσον, όπου πρόκειται για αποκατάσταση χαμένων (ή διακοπής της συνεχιζόμενης απώλειας) μακροπρόθεσμων αναμνήσεων. Μόνο στις ΗΠΑ, 1.7 εκατομμύρια πάσχουν από ΤΒΙ κάθε χρόνο, 270,000 από τους οποίους είναι βετεράνοι του στρατού.

Η θεραπεία με βλαστοκύτταρα και γονιδιακή θεραπεία απέχει ακόμη τουλάχιστον μια δεκαετία (~2025) από τη δυνητική επούλωση τραυματισμών TBI και τη θεραπεία της νόσου του Πάρκινσον. Μέχρι τότε, τα εγκεφαλικά εμφυτεύματα παρόμοια με αυτά που περιγράφηκαν προηγουμένως φαίνεται να αντιμετωπίζουν αυτές τις καταστάσεις σήμερα. Χρησιμοποιούνται ήδη για τη θεραπεία της επιληψίας, της νόσου του Πάρκινσον και Αλτσχάιμερ ασθενείς και περαιτέρω εξελίξεις αυτής της τεχνολογίας (ειδικά εκείνοι χρηματοδοτείται από την DARPA) θα μπορούσε να αποκαταστήσει την ικανότητα των ασθενών με TBI να δημιουργούν νέες και να αποκαθιστούν παλιές μακροπρόθεσμες αναμνήσεις έως το 2020.

Διαγραφή αναμνήσεων για να θεραπεύσει το μυαλό

Ίσως σας απατήσει κάποιος που αγαπήσατε ή ίσως ξεχάσατε τις γραμμές σας σε μια σημαντική εκδήλωση δημόσιας ομιλίας. Οι αρνητικές αναμνήσεις έχουν μια άσχημη συνήθεια να μένουν στο μυαλό σας. Τέτοιες αναμνήσεις μπορούν είτε να σας διδάξουν να παίρνετε καλύτερες αποφάσεις είτε να σας κάνουν πιο προσεκτικούς να κάνετε συγκεκριμένες ενέργειες.

Αλλά όταν οι άνθρωποι βιώνουν πιο τραυματικές αναμνήσεις, όπως η εύρεση του δολοφονημένου σώματος ενός αγαπημένου προσώπου ή η επιβίωσή τους σε μια εμπόλεμη ζώνη, αυτές οι αναμνήσεις μπορεί να γίνουν τοξικές - ενδεχομένως να οδηγήσουν σε μόνιμες φοβίες, κατάχρηση ουσιών και αρνητικές αλλαγές στην προσωπικότητα, όπως αυξημένη επιθετικότητα, κατάθλιψη , κ.λπ. Το PTSD, για παράδειγμα, αναφέρεται συχνά ως ασθένεια της μνήμης. Τα τραυματικά περιστατικά και τα αρνητικά συναισθήματα που νιώθετε σε όλη τη διάρκεια, παραμένουν κολλημένα στο παρόν καθώς οι πάσχοντες δεν μπορούν να ξεχάσουν και να μειώσουν την έντασή τους με την πάροδο του χρόνου.

Γι 'αυτό όταν παραδοσιακές θεραπείες με βάση τη συνομιλία, φάρμακα, ακόμη και πρόσφατες θεραπείες βασισμένες στην εικονική πραγματικότητα, αποτυγχάνουν να βοηθήσουν τον ασθενή να ξεπεράσει τη διαταραχή που βασίζεται στη μνήμη, οι μελλοντικοί θεραπευτές και οι γιατροί μπορεί να συνταγογραφήσουν την εξάλειψη της τραυματικής μνήμης συνολικά.

Ναι, ξέρω, αυτό ακούγεται σαν συσκευή πλοκής επιστημονικής φαντασίας από την ταινία, Αιώνια ηλιοφάνεια του πεντακάθαρου μυαλού, αλλά η έρευνα για τη διαγραφή μνήμης προχωρά πιο γρήγορα από όσο νομίζετε.

Η κορυφαία τεχνική λειτουργεί από μια νέα κατανόηση του τρόπου με τον οποίο απομνημονεύονται οι ίδιες οι αναμνήσεις. Βλέπετε, σε αντίθεση με ό,τι μπορεί να σας πει η κοινή σοφία, μια ανάμνηση δεν σβήνει ποτέ. Αντίθετα, η πράξη της ανάμνησης μιας μνήμης αλλάζει την ίδια τη μνήμη. Για παράδειγμα, μια χαρούμενη ανάμνηση ενός αγαπημένου προσώπου θα μπορούσε μόνιμα να μετατραπεί σε μια γλυκόπικρη, ακόμη και οδυνηρή, ανάμνηση εάν τη θυμόμαστε κατά τη διάρκεια της κηδείας τους.

Σε επιστημονικό επίπεδο, ο εγκέφαλός σας καταγράφει τις μακροπρόθεσμες αναμνήσεις ως μια συλλογή νευρώνων, συνάψεων και χημικών ουσιών. Όταν προτρέπετε τον εγκέφαλό σας να θυμηθεί μια ανάμνηση, πρέπει να αναμορφώσει αυτή τη συλλογή με συγκεκριμένο τρόπο για να θυμάστε την εν λόγω μνήμη. Αλλά είναι κατά τη διάρκεια αυτού ανασυγκρότηση φάση κατά την οποία η μνήμη σας είναι πιο ευάλωτη στο να αλλοιωθεί ή να διαγραφεί. Και αυτό ακριβώς ανακάλυψαν οι επιστήμονες πώς να κάνουν.

Με λίγα λόγια, οι αρχικές δοκιμές αυτής της διαδικασίας είναι κάπως έτσι:

Επισκέπτεστε μια ιατρική κλινική για ένα ραντεβού με έναν εξειδικευμένο θεραπευτή και τεχνικό εργαστηρίου.
Στη συνέχεια, ο θεραπευτής θα σας κάνει μια σειρά ερωτήσεων για να απομονώσει τη βασική αιτία (μνήμη) της φοβίας σας ή του PTSD.
Μόλις απομονωθείτε, ο θεραπευτής θα σας κρατούσε να σκέφτεστε και να μιλάτε για αυτή τη μνήμη για να κρατήσει το μυαλό σας ενεργά εστιασμένο στη μνήμη και στα συναφή συναισθήματά της.
Κατά τη διάρκεια αυτής της παρατεταμένης ανάμνησης, ο τεχνικός του εργαστηρίου θα σας ζητούσε να καταπιείτε ένα χάπι ή να σας κάνει ένεση με το φάρμακο που αναστέλλει τη μνήμη.
Καθώς η ανάμνηση συνεχίζεται και το φάρμακο ξεκινά, τα συναισθήματα που σχετίζονται με τη μνήμη αρχίζουν να μειώνονται και να εξασθενούν, παράλληλα με τις επιλεγμένες λεπτομέρειες της μνήμης (ανάλογα με το φάρμακο που χρησιμοποιείται, η μνήμη μπορεί να μην εξαφανιστεί εντελώς).
Μένετε μέσα στο δωμάτιο μέχρι να εξαφανιστεί τελείως το φάρμακο, δηλαδή όταν σταθεροποιηθεί η φυσική σας ικανότητα να σχηματίζετε φυσιολογικές βραχυπρόθεσμες και μακροπρόθεσμες αναμνήσεις.

Είμαστε μια συλλογή αναμνήσεων

Ενώ το σώμα μας μπορεί να είναι μια τεράστια συλλογή κυττάρων, το μυαλό μας είναι μια τεράστια συλλογή αναμνήσεων. Οι αναμνήσεις μας αποτελούν το υποκείμενο πλέγμα των προσωπικοτήτων και των κοσμοθεωριών μας. Η αφαίρεση μιας και μόνο ανάμνησης - σκόπιμα ή, χειρότερα, τυχαία - θα είχε απρόβλεπτη επίδραση στον ψυχισμό μας και στο πώς λειτουργούμε στην καθημερινή μας ζωή.

(Τώρα που το σκέφτομαι, αυτή η προειδοποίηση μοιάζει πολύ με το φαινόμενο της πεταλούδας που αναφέρεται σχεδόν σε κάθε ταινία ταξιδιού στο χρόνο των τελευταίων τριών δεκαετιών. Ενδιαφέρον.)

Για αυτόν τον λόγο, ενώ η ελαχιστοποίηση και η αφαίρεση μνήμης ακούγεται σαν μια συναρπαστική θεραπευτική προσέγγιση για να βοηθήσει τους πάσχοντες από PTSD ή τα θύματα βιασμού να ξεπεράσουν το συναισθηματικό τραύμα του παρελθόντος τους, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τέτοιες θεραπείες δεν θα προσφέρονται ποτέ επιπόλαια.

Να το έχετε, με τις τάσεις και τα εργαλεία που περιγράφονται παραπάνω, το τέλος της μόνιμης και ακρωτηριαστικής ψυχικής ασθένειας θα φανεί στη ζωή μας. Μεταξύ αυτού και των υπερπαραγωγικών νέων φαρμάκων, της ιατρικής ακριβείας και του τέλους των μόνιμων σωματικών τραυματισμών που περιγράφηκαν σε προηγούμενα κεφάλαια, θα νομίζατε ότι η σειρά μας Future of Health τα έχει καλύψει όλα… καλά, όχι αρκετά. Στη συνέχεια, θα συζητήσουμε πώς θα είναι τα αυριανά νοσοκομεία, καθώς και τη μελλοντική κατάσταση του συστήματος υγειονομικής περίθαλψης.