Aju mõistmine vaimuhaiguste kustutamiseks: tervise tulevik P5

100 miljardit neuronit. 100 triljonit sünapsi. 400 miili veresooni. Meie aju valmistab teadusele meelehärmi oma keerukusega. Tegelikult jäävad 30 korda võimsam kui meie kiireim superarvuti.

Kuid avades nende saladuse, avame maailma, kus pole püsivaid ajukahjustusi ega vaimseid häireid. Veelgi enam, me suudame suurendada oma intelligentsust, kustutada valusaid mälestusi, ühendada oma mõtted arvutitega ja isegi ühendada oma mõtted teiste meeltega.

Ma tean, see kõik kõlab hullumeelselt, kuid edasi lugedes hakkate mõistma, kui lähedal oleme läbimurretele, mis muudavad kergesti inimeseks olemise tähendust.

Lõpuks ometi aju mõistmine

Keskmine aju on neuronite (andmeid sisaldavad rakud) ja sünapside (teed, mis võimaldavad neuronitel suhelda) tihe kogum. Kuid täpselt see, kuidas need neuronid ja sünapsid suhtlevad ja kuidas erinevad ajuosad teie keha erinevaid osi mõjutavad, jääb saladuseks. Meil pole veel isegi piisavalt võimsaid tööriistu, et seda organit täielikult mõista. Mis veelgi hullem, maailma neuroteadlastel pole isegi kokkulepitud ühtset teooriat aju toimimise kohta.

Asjade selline seis on suuresti tingitud neuroteaduse detsentraliseeritud olemusest, kuna enamik ajuuuringuid toimub ülikoolides ja teadusinstituutides üle kogu maailma. Kuid paljutõotavad uued algatused – nagu USA BRAIN algatus ja EL Inimese aju projekt— on praegu käimas aju-uuringute tsentraliseerimine koos suuremate teaduseelarvete ja sihipärasemate teadusuuringute direktiividega.

Üheskoos loodavad need algatused saavutada tohutuid läbimurdeid neuroteaduse valdkonnas Connectomics - uuringus ühendused: põhjalikud kaardid seostest organismi närvisüsteemis. (Põhimõtteliselt tahavad teadlased mõista, mida iga neuron ja sünaps teie ajus tegelikult teeb.) Selleks on projektid, mis saavad kõige rohkem tähelepanu, järgmised:

Optogeneetika. See viitab neuroteaduse tehnikale (seotud konnekoomikaga), mis kasutab neuronite juhtimiseks valgust. Inglise keeles tähendab see selle sarja varasemates peatükkides kirjeldatud uusimate geneetilise redigeerimise tööriistade kasutamist laboriloomade ajus olevate neuronite geneetiliseks muundamiseks, et need muutuksid valgustundlikuks. Nii on lihtsam jälgida, millised neuronid ajus süttivad, kui need loomad liiguvad või mõtlevad. Inimestele rakendades võimaldab see tehnoloogia teadlastel täpsemalt mõista, millised ajuosad juhivad teie mõtteid, emotsioone ja keha.

Aju vöötkodeerimine. Teine tehnika, FISSEQ vöötkood, süstib ajju spetsiaalselt väljatöötatud viirust, mis on loodud nakatunud neuronitesse ainulaadsete vöötkoodide kahjutuks jäljendamiseks. See võimaldab teadlastel tuvastada seoseid ja aktiivsust kuni individuaalse sünapsini, mis võib optogeneetikat ületada.

Kogu aju pildistamine. Selle asemel, et tuvastada neuronite ja sünapside funktsioonid eraldi, on alternatiivne lähenemisviis nende kõigi samaaegne salvestamine. Ja hämmastaval kombel on meil selleks juba pilditööriistad (igatahes varased versioonid). Negatiivne külg on see, et üksiku aju pildistamine genereerib kuni 200 terabaiti andmeid (umbes nii palju kui Facebook genereerib päevas). Ja see on ainult kuni kvantarvutid 2020. aastate keskpaiga paiku turule sisenema, et suudame seda suurt hulka andmeid hõlpsasti täielikult töödelda.

Geenide järjestamine ja redigeerimine. Kirjeldatud aastal kolmas peatükkja selles kontekstis rakendatud ajule.

Üldiselt võrreldakse konnekoomi kaardistamise väljakutset inimese genoomi kaardistamise väljakutsega, mis saavutati 2001. aastal. Kuigi see on palju keerulisem, sillutab konnektoomi lõplik tasumine (2030. aastate alguseks) teed suure teooriale aju, mis ühendab neuroteaduse valdkonna.

See tulevane mõistmise tase võib viia mitmesuguste rakendusteni, nagu täiuslikult mõistusega juhitavad proteesid, aju-arvuti liidese (BCI) edusammud, ajudevaheline suhtlus (tere, elektrooniline telepaatia), teadmiste ja oskuste üleslaadimine ajju, Maatriksitaoline oma mõtete üleslaadimine veebi – toimib! Kuid selle peatüki puhul keskendume sellele, kuidas see suurejooneline teooria aju ja vaimu tervendamiseks rakendub.

Vaimuhaiguste otsustav ravi

Üldiselt tulenevad kõik vaimsed häired ühest geenidefektist, füüsilistest vigastustest ja emotsionaalsest traumast või nende kombinatsioonist. Tulevikus saate nende ajuhaiguste jaoks kohandatud ravi, mis põhineb tehnoloogia ja ravimeetodite kombinatsioonil, mis paneb teid täiuslikult diagnoosima.

Peamiselt geneetilistest defektidest põhjustatud psüühikahäirete puhul (sealhulgas sellised haigused nagu Parkinsoni tõbi, ADHD, bipolaarne häire ja skisofreenia) ei diagnoosita neid mitte ainult palju varem elus tulevase massituru geneetilise testimise/sekveneerimisega, vaid ka siis suudab kohandatud geeniteraapia protseduure kasutades neid tülikaid geene (ja nende vastavaid häireid) välja redigeerida.

Füüsilistest vigastustest põhjustatud psüühikahäirete puhul (sh põrutused ja traumaatilised ajuvigastused (TBI), mis on põhjustatud tööõnnetustest või lahingutegevusest sõjatsoonides) ravitakse neid seisundeid lõpuks tüvirakuteraapia kombinatsiooniga, et taastada vigastatud ajupiirkonnad (kirjeldatud viimane peatükk), samuti spetsiaalsed ajuimplantaadid (neuroproteesid).

Eelkõige viimast testitakse juba aktiivselt massiturul kasutamiseks aastaks 2020. Kasutades tehnikat, mida nimetatakse sügavaks aju stimulatsiooniks (DBS), implanteerivad kirurgid 1-millimeetrise õhukese elektroodi kindlasse ajupiirkonda. Sarnaselt südamestimulaatoriga stimuleerivad need implantaadid aju kerge ja ühtlase elektrivooluga, et katkestada negatiivsed tagasisideahelad, mis põhjustavad häirivaid vaimseid häireid. Nad on juba õnnestunud raske OCD, unetuse ja depressiooniga patsientide ravis.  

Kuid mis puudutab emotsionaalsest traumast põhjustatud halvavaid psüühikahäireid – sealhulgas traumajärgne stressihäire (PTSD), äärmuslikud leina- või süüperioodid, pikaajaline kokkupuude keskkonnast põhjustatud stressi ja vaimse väärkohtlemisega jne –, on need seisundid keerulisem mõistatus. ravida.

Tülikate mälestuste katk

Nii nagu puudub suur aju teooria, pole ka teadusel täielikku arusaama sellest, kuidas me mälestusi moodustame. Mida me teame, on see, et mälestused jagunevad kolme tüüpi:

Sensoorne mälu: “Mäletan, et nägin seda autot neli sekundit tagasi mööda sõitmas; kolm sekundit tagasi selle hot dogi staadi lõhna tundes; kuuldes plaadipoest möödudes klassikalist rokilaulu.

Lühiajaline mälu: "Umbes kümme minutit tagasi koputas mu uksele kampaania toetaja ja rääkis minuga, miks ma peaksin Trumpi presidendiks hääletama."

Pikaajaline mälu: “Seitse aastat tagasi käisin kahe sõbraga euroreisil. Kunagi mäletan, et sain Amsterdamis hoo sisse ja siis järgmisel päeval kuidagi Pariisi. Parim aeg üldse.”

Nendest kolmest mälutüübist on pikaajalised mälud kõige keerulisemad; need sisaldavad alamklasse nagu kaudne mälu ja selgesõnaline mälu, millest viimast saab edasi jaotada semantiline mälu, episoodiline mäluja mis kõige tähtsam, emotsionaalsed mälestused. Selle keerukuse tõttu võivad need nii palju kahju tekitada.

Suutmatus korralikult salvestada ja töödelda pikaajalisi mälestusi on paljude psühholoogiliste häirete peamine põhjus. See on ka põhjus, miks psühholoogiliste häirete ravimise tulevik hõlmab kas pikaajaliste mälestuste taastamist või patsientide abistamist tülikate pikaajaliste mälestuste haldamisel või nende täielikul kustutamisel.

Mälestuste taastamine meele tervendamiseks

Siiani on TBI või geneetiliste häirete, näiteks Parkinsoni tõve all kannatavate inimeste jaoks olnud vähe tõhusaid ravimeetodeid, mille eesmärk on taastada (või peatada) kadunud pikaajaliste mälestuste kaotus. Ainuüksi USA-s põeb TBI igal aastal 1.7 miljonit inimest, kellest 270,000 XNUMX on sõjaväeveteranid.

Tüviraku- ja geeniteraapia on veel vähemalt kümne aasta kaugusel (~2025) potentsiaalselt paranenud TBI vigastustest ja Parkinsoni tõve ravimisest. Kuni selle ajani näivad varem kirjeldatud ajuimplantaadid tänapäeval neid tingimusi lahendavat. Neid kasutatakse juba epilepsia, Parkinsoni tõve ja Alzheimeri patsiendid ja selle tehnoloogia edasiarendused (eriti need rahastab DARPA) võiks 2020. aastaks taastada TBI-haigete võime luua uusi ja taastada vanu pikaajalisi mälestusi.

Mälestuste kustutamine meele tervendamiseks

Võib-olla pettis sind keegi, keda sa armastad, või unustasid sa oma read mõnel suurel avalikul esinemisel; negatiivsetel mälestustel on vastik komme teie meeles püsida. Sellised mälestused võivad kas õpetada teid tegema paremaid otsuseid või muudavad teid teatud toimingute tegemisel ettevaatlikumaks.

Kuid kui inimesed kogevad traumaatilisemaid mälestusi, nagu lähedase mõrvatud surnukeha leidmine või sõjatsoonis ellujäämine, võivad need mälestused muutuda mürgiseks, mis võib põhjustada püsivaid foobiaid, ainete kuritarvitamist ja negatiivseid muutusi isiksuses, nagu suurenenud agressiivsus, depressioon. jne. Näiteks PTSD-d nimetatakse sageli mäluhaiguseks; traumaatilised vahejuhtumid ja läbivalt kogetud negatiivsed emotsioonid jäävad olevikku kinni, sest kannatajad ei suuda unustada ega aja jooksul oma intensiivsust vähendada.

Sellepärast, kui traditsioonilised vestluspõhised ravimeetodid, ravimid ja isegi hiljutised virtuaalreaalsusel põhinevad teraapiad, ei aita patsiendil mälupõhisest häirest üle saada, võivad tulevased terapeudid ja arstid määrata traumaatilise mälu täieliku eemaldamise.

Jah, ma tean, see kõlab nagu ulmeline süžeeseade filmist, Eternal Sunshine of Spotless Mind, kuid mälu kustutamise uurimine liigub kiiremini, kui arvate.

Juhtiv tehnika loob uue arusaama sellest, kuidas mälestusi mäletatakse. Näete, erinevalt sellest, mida tavaline tarkus teile võib öelda, pole mälestus kunagi kivisse raiutud. Selle asemel muudab mälestuse meeldejätmine mälu ennast. Näiteks võib õnnelik mälestus lähedasest muutuda jäädavalt kibedaks, isegi valusaks mälestuseks, kui seda meenutada nende matustel.

Teaduslikul tasandil salvestab teie aju pikaajalisi mälestusi neuronite, sünapside ja kemikaalide kogumina. Kui palute oma ajul mälestust meelde jätta, peab ta seda kogu konkreetsel viisil reformima, et saaksite seda mälu meelde jätta. Aga see on selle ajal tihendamine faasis, mil teie mälu on muutmise või kustutamise suhtes kõige haavatavam. Ja just seda on teadlased avastanud, kuidas seda teha.

Lühidalt öeldes kulgevad selle protsessi esialgsed katsed umbes nii:

• Külastate meditsiinikliinikut spetsialiseerunud terapeudi ja laboritehniku ​​vastuvõtule;

• Seejärel esitab terapeut teile rea küsimusi, et eraldada teie foobia või PTSD algpõhjus (mälu);

• Kui olete isoleeritud, hoiaks terapeut teid sellest mälestusest mõtlemas ja rääkimas, et hoida teie meel aktiivselt keskendunud mälule ja sellega seotud emotsioonidele;

• Selle pikaajalise mäletamise ajal laseb laboritehnik teil tableti alla neelata või teile mälu inhibeerivat ravimit süstida;

• Meenutamise jätkudes ja uimasti mõjul hakkavad mäluga seotud emotsioonid vähenema ja hääbuma koos mälu valitud detailidega (olenevalt kasutatavast ravimist ei pruugi mälu täielikult kaduda);

• Te viibite ruumis, kuni ravim on täielikult taandunud, st kui teie loomulik võime moodustada normaalseid lühi- ja pikaajalisi mälestusi stabiliseerub.

Oleme mälestuste kogu

Kuigi meie keha võib olla hiiglaslik rakkude kogum, on meie meel hiiglaslik mälestuste kogu. Meie mälestused moodustavad meie isiksuste ja maailmavaadete alusvõre. Üksiku mälestuse eemaldamine – sihilikult või, mis veelgi hullem, kogemata – avaldaks ettearvamatut mõju meie psüühikale ja sellele, kuidas me oma igapäevaelus toimime.

(Kui nüüd järele mõelda, kõlab see hoiatus väga sarnaselt liblikaefektiga, mida mainiti peaaegu kõigis viimase kolme aastakümne ajarännakute filmides. Huvitav.)

Sel põhjusel, kuigi mälu minimeerimine ja eemaldamine kõlab põneva ravimeetodina, mis aitab PTSD-ga patsientidel või vägistamisohvritel oma mineviku emotsionaalsest traumast üle saada, on oluline märkida, et sellist ravi ei pakuta kunagi kergekäeliselt.

Siin on see, ülalkirjeldatud suundumuste ja tööriistade abil on meie eluajal näha püsivate ja sandistava vaimuhaiguse lõppu. Selle ja varasemates peatükkides kirjeldatud uute ravimite, täppismeditsiini ja püsivate füüsiliste vigastuste lõppemise vahel võib arvata, et meie sari Future of Health on seda kõike hõlmanud… noh, mitte päris. Järgmisena arutleme selle üle, millised näevad välja homsed haiglad, aga ka tervishoiusüsteemi tuleviku seisu üle.

Terviseseriaalide tulevik

Tervishoid läheneb revolutsioonile: tervise tulevik P1

Homsed pandeemiad ja nende vastu võitlemiseks loodud superravimid: tervise tulevik P2

Täpne tervishoid puudutab teie genoomi: tervise tulevik P3

Püsivate kehavigastuste ja puude lõpp: tervise tulevik P4

Kogege homset tervishoiusüsteemi: tervise tulevik P6

Vastutus oma kvantifitseeritud tervise eest: tervise tulevik P7