Quantumrun

KUVAKrediitti: Quantumrun

Aivojen ymmärtäminen mielisairauden poistamiseksi: Terveyden tulevaisuus P5

David Tal, kustantaja, futuristi
@DavidTalWrites
LinkedIn

Tiistaina 09 - 15:2020

100 miljardia neuronia. 100 biljoonaa synapsia. 400 mailia verisuonia. Aivomme turhaavat tiedettä monimutkaisuudellaan. Itse asiassa ne pysyvät 30 kertaa tehokkaampi kuin meidän nopein supertietokone.

Mutta paljastamalla heidän mysteerinsä avaamme maailman, jossa ei ole pysyviä aivovaurioita ja mielenterveyshäiriöitä. Sen lisäksi pystymme lisäämään älykkyyttämme, poistamaan tuskallisia muistoja, yhdistämään mielemme tietokoneisiin ja jopa yhdistämään mielemme muiden mieliin.

Tiedän, että kaikki kuulostaa hullulta, mutta kun luet eteenpäin, alat ymmärtää, kuinka lähellä olemme läpimurtoja, jotka muuttavat helposti ihmisenä olemisen.

Lopulta ymmärtää aivot

Keskimääräiset aivot ovat tiheä kokoelma hermosoluja (tietoa sisältäviä soluja) ja synapseja (polkuja, jotka mahdollistavat neuronien kommunikoinnin). Mutta kuinka nuo hermosolut ja synapsit kommunikoivat ja kuinka aivojen eri osat vaikuttavat kehosi eri osiin, se on edelleen mysteeri. Meillä ei ole vielä edes tarpeeksi tehokkaita työkaluja ymmärtääksemme tätä elintä täysin. Mikä pahempaa, maailman neurotieteilijillä ei ole edes sovittua yhtenäistä teoriaa aivojen toiminnasta.

Tämä asiaintila johtuu suurelta osin neurotieteen hajautetusta luonteesta, sillä suurin osa aivotutkimuksesta tapahtuu yliopistoissa ja tiedelaitoksissa ympäri maailmaa. Kuitenkin lupaavia uusia aloitteita – kuten Yhdysvallat BRAIN-aloite ja EU Ihmisen aivo-projekti– ovat parhaillaan käynnissä aivotutkimuksen keskittämiseksi sekä tutkimusbudjettien lisäämiseksi ja kohdennetumpien tutkimusdirektiivien myötä.

Yhdessä nämä aloitteet toivovat saavuttavansa massiivisia läpimurtoja neurotieteen Connectomics-tutkimuksessa. liitännät: kattavat kartat yhteyksistä organismin hermostossa. (Periaatteessa tutkijat haluavat ymmärtää, mitä kukin neuroni ja synapsi aivoissasi todella tekee.) Tämän vuoksi eniten huomiota saaviin projekteihin kuuluvat:

optogenetiikka. Tämä viittaa neurotieteen tekniikkaan (liittyy konnekomiikkaan), joka käyttää valoa hermosolujen ohjaamiseen. Englanniksi tämä tarkoittaa tämän sarjan aikaisemmissa luvuissa kuvattujen uusimpien geneettisten muokkaustyökalujen käyttöä laboratorioeläinten aivoissa olevien hermosolujen geneettiseen muokkaamiseen, jotta ne herkistyvät valolle. Tämän ansiosta on helpompi seurata, mitkä hermosolut syttyvät aivoissa aina, kun nämä eläimet liikkuvat tai ajattelevat. Kun tätä tekniikkaa sovelletaan ihmisiin, tutkijat voivat ymmärtää tarkemmin, mitkä aivojen osat hallitsevat ajatuksiasi, tunteitasi ja kehoasi.

Aivojen viivakoodaus. Toinen tekniikka, FISSEQ-viivakoodi, ruiskuttaa aivoihin erityisesti kehitetyn viruksen, joka on suunniteltu painamaan vaarattomasti ainutlaatuisia viivakoodeja tartunnan saaneisiin hermosoluihin. Tämä antaa tutkijoille mahdollisuuden tunnistaa yhteyksiä ja toimintaa yksittäiseen synapsiin asti, mikä mahdollisesti ylittää optogenetiikan.

Koko aivojen kuvantaminen. Sen sijaan, että tunnistettaisiin neuronien ja synapsien toiminta yksittäin, vaihtoehtoinen lähestymistapa on tallentaa ne kaikki samanaikaisesti. Ja hämmästyttävää kyllä, meillä on jo kuvantamistyökalut (varhaiset versiot joka tapauksessa) tätä varten. Huono puoli on, että yksittäisten aivojen kuvantaminen tuottaa jopa 200 teratavua dataa (suunnilleen saman verran kuin Facebook tuottaa päivässä). Ja se kestää vain kunnes kvantitietokoneet Tulemme markkinoille 2020-luvun puolivälin tienoilla, että pystymme käsittelemään koko ison datamäärän helposti.

Geenisekvensointi ja editointi. Kuvattu kohdassa luku kolme, ja tässä yhteydessä sovelletaan aivoihin.

Kaiken kaikkiaan konnektomin kartoittamiseen liittyvää haastetta verrataan vuonna 2001 saavutettuun ihmisen genomin kartoittamiseen. Vaikka se onkin paljon haastavampi, konnektomin lopullinen voitto (2030-luvun alkuun mennessä) tasoittaa tietä suurelle teorialle aivot, jotka yhdistävät neurotieteen alan.

Tämä tuleva ymmärtämisen taso voi johtaa erilaisiin sovelluksiin, kuten täydellisesti mielen ohjaamiin proteettisiin raajoihin, Brain-Computer Interfacen (BCI) edistymiseen, aivojen väliseen viestintään (hei, elektroninen telepatia), tiedon ja taitojen lataaminen aivoihin, Matrix-tyyppinen mielesi lataaminen verkkoon – toimii! Mutta tässä luvussa keskitytään siihen, kuinka tämä mahtava teoria soveltuu aivojen ja mielen parantamiseen.

Ratkaiseva hoito mielenterveysongelmille

Yleisesti ottaen kaikki mielenterveyden häiriöt johtuvat yhdestä geenivirheestä, fyysisistä vammoista ja henkisistä traumoista tai niiden yhdistelmästä. Tulevaisuudessa saat näihin aivosairauksiin räätälöityä hoitoa, joka perustuu teknologian ja hoitotekniikoiden yhdistelmään, joka diagnosoi sinut täydellisesti.

Pääasiassa geneettisistä vioista johtuvia mielenterveyshäiriöitä – mukaan lukien sairaudet, kuten Parkinsonin tauti, ADHD, kaksisuuntainen mielialahäiriö ja skitsofrenia – ei vain diagnosoida paljon aikaisemmin elämässä tulevan, massamarkkinoiden geneettisen testauksen/sekvensoinnin avulla, vaan me tulemme sitten olemaan pystyy muokkaamaan nämä ongelmalliset geenit (ja niitä vastaavat häiriöt) mukautetuilla geeniterapiamenetelmillä.

Fyysisten vammojen aiheuttamia mielenterveyden häiriöitä – mukaan lukien aivotärähdyksiä ja traumaattisia aivovammoja (TBI) työtapaturmissa tai taisteluissa sota-alueilla – nämä sairaudet hoidetaan lopulta yhdistelmällä kantasoluhoitoa, jolla kasvatetaan uudelleen vaurioituneita aivoalueita (kuvattu viimeinen luku), sekä erikoistuneet aivoimplantteja (neuroproteesit).

Erityisesti jälkimmäistä testataan jo aktiivisesti massamarkkinoiden käyttöön vuoteen 2020 mennessä. Käyttämällä syvää aivostimulaatiota (DBS) kutsuttua tekniikkaa, kirurgit implantoivat 1 millimetrin ohuen elektrodin tietylle aivojen alueelle. Kuten sydämentahdistin, nämä implantit stimuloivat aivoja lievällä, tasaisella sähkövirralla katkaisemaan häiritseviä mielenterveyshäiriöitä aiheuttavia negatiivisia palautesilmukoita. He ovat jo todettu onnistuneeksi potilaiden hoidossa, joilla on vaikea OCD, unettomuus ja masennus.

Mutta kun on kyse emotionaalisen trauman aiheuttamista lamauttavista mielenterveyshäiriöistä – mukaan lukien posttraumaattinen stressihäiriö (PTSD), äärimmäiset surun tai syyllisyyden jaksot, pitkäaikainen altistuminen ympäristösi aiheuttamalle stressille ja henkiselle väkivallalle jne. – nämä tilat ovat hankalampi arvoitus. parantaa.

Vaikeiden muistojen rutto

Aivan kuten ei ole olemassa suurta aivoteoriaa, tieteellä ei myöskään ole täydellistä ymmärrystä siitä, kuinka muodostamme muistoja. Tiedämme, että muistot luokitellaan kolmeen yleiseen tyyppiin:

Sensorinen muisti: "Muistan nähneeni auton ohittavan neljä sekuntia sitten; haistanut hot dog -teline kolme sekuntia sitten; kuunnella klassista rock-kappaletta levykaupan ohitse.

Lyhytkestoinen muisti: "Noin kymmenen minuuttia sitten kampanjan kannattaja koputti ovelleni ja keskusteli kanssani siitä, miksi minun pitäisi äänestää Trumpia presidentiksi."

Pitkäaikaismuisti: ”Seitsemän vuotta sitten kävin euromatkalla kahden kaverin kanssa. Kerran muistan, että pääsin huipulle Amsterdamissa ja päädyin sitten jotenkin Pariisiin seuraavana päivänä. Paras aika ikinä.”

Näistä kolmesta muistityypistä pitkäaikaiset muistit ovat monimutkaisimpia; ne sisältävät alaluokkia, kuten implisiittinen muisti ja eksplisiittinen muisti, joista jälkimmäinen voidaan jakaa edelleen semanttinen muisti, episodinen muistija mikä tärkeintä, tunnemuistoja. Tämän monimutkaisuuden vuoksi ne voivat aiheuttaa niin paljon vahinkoa.

Kyvyttömyys tallentaa ja käsitellä pitkiä muistoja kunnolla on tärkein syy monien psyykkisten häiriöiden taustalla. Tästä syystä psykologisten häiriöiden parantamisen tulevaisuus edellyttää joko pitkäaikaisten muistojen palauttamista tai potilaiden auttamista hallitsemaan tai poistamaan kokonaan haitallisia pitkäaikaismuistoja.

Muistojen palauttaminen mielen parantamiseksi

Tähän mennessä TBI:sta tai geneettisistä sairauksista, kuten Parkinsonin taudista, kärsiville on ollut vain vähän tehokkaita hoitoja, joissa on tarkoitus palauttaa (tai pysäyttää jatkuva) pitkäaikaiset muistot. Pelkästään Yhdysvalloissa TBI:sta kärsii vuosittain 1.7 miljoonaa ihmistä, joista 270,000 XNUMX on sotilasveteraaneja.

Kantasolu- ja geeniterapia on vielä ainakin kymmenen vuoden päässä (~2025) mahdollisesti paranevista TBI-vammoista ja Parkinsonin taudin paranemisesta. Siihen asti aiemmin kuvattujen kaltaiset aivoimplantit näyttävät käsittelevän näitä sairauksia nykyään. Niitä käytetään jo epilepsian, Parkinsonin ja Alzheimerin potilaat ja tämän tekniikan jatkokehitys (erityisesti ne rahoittaa DARPA) voisi palauttaa TBI-potilaiden kyvyn luoda uusia ja palauttaa vanhoja pitkäaikaisia muistoja vuoteen 2020 mennessä.

Muistojen poistaminen mielen parantamiseksi

Ehkä joku, jota rakastat, petti sinua tai unohdit linjasi suuressa julkisessa puhetapahtumassa; negatiivisilla muistoilla on ilkeä tapa viipyä mielessäsi. Tällaiset muistot voivat joko opettaa sinua tekemään parempia päätöksiä tai ne voivat tehdä sinusta varovaisemman tiettyjen toimien suhteen.

Mutta kun ihmiset kokevat traumaattisempia muistoja, kuten rakkaansa murhatun ruumiin löytäminen tai sota-alueelta selviäminen, nämä muistot voivat muuttua myrkyllisiksi – mahdollisesti johtaa pysyviin foboihin, päihteiden väärinkäyttöön ja negatiivisiin persoonallisuuden muutoksiin, kuten lisääntyneeseen aggressioon, masennukseen. jne. Esimerkiksi PTSD:tä kutsutaan usein muistisairaudeksi; traumaattiset tapahtumat ja kaikkialla koetut negatiiviset tunteet jäävät jumissa nykyhetkeen, koska kärsijät eivät voi unohtaa ja vähentää intensiteettiään ajan myötä.

Tästä syystä kun perinteiset keskustelupohjaiset hoidot, huumeet ja jopa viime aikoina virtuaalitodellisuuteen perustuvat terapiat, jotka eivät auta potilasta selviämään muistiin perustuvasta häiriöstään, tulevat terapeutit ja lääkärit voivat määrätä traumaattisen muistin poistamisen kokonaan.

Kyllä, tiedän, tämä kuulostaa elokuvan sci-fi-juonilaitteelta, Eternal Sunshine of Tahraton mieli, mutta muistin poistamisen tutkimus etenee nopeammin kuin uskotkaan.

Johtava tekniikka saa aikaan uuden ymmärryksen siitä, kuinka muistot itse muistavat. Toisin kuin yleinen viisaus saattaa kertoa, muistoa ei ole koskaan hakattu kiveen. Sen sijaan muiston muistaminen muuttaa itse muistia. Esimerkiksi onnellinen muisto rakkaasta voi muuttua pysyvästi katkeraksi, jopa kipeäksi muistoksi, jos se muistetaan hautajaisissa.

Tieteellisellä tasolla aivosi tallentavat pitkäaikaisia muistoja neuronien, synapsien ja kemikaalien kokoelmana. Kun kehotat aivojasi muistamaan muiston, sen on uudistettava tämä kokoelma tietyllä tavalla, jotta voit muistaa mainitun muiston. Mutta se on sen aikana tiivistys vaihe, jolloin muistisi on alttiina muuttamiselle tai pyyhkimiselle. Ja juuri sen tutkijat ovat havainneet, kuinka tehdä.

Lyhyesti sanottuna tämän prosessin ensimmäiset kokeilut menevät vähän näin:

Vieraat lääkäriasemalla tapaamista varten erikoistuneen terapeutin ja laboratorioteknikon kanssa;
Tämän jälkeen terapeutti kysyy sinulta sarjan kysymyksiä eristääkseen fobiasi tai PTSD:si perimmäisen syyn (muistin);
Eristettyäsi terapeutti sai sinut ajattelemaan ja puhumaan tästä muistista pitääkseen mielesi aktiivisesti keskittyneenä muistiin ja siihen liittyviin tunteisiin;
Tämän pitkittyneen muistin aikana laboratorioteknikko pyysi sinua nielemään pillerin tai pistämään sinulle muistia estävää lääkettä;
Muistelun jatkuessa ja huumeen iskeytyessä muistiin liittyvät tunteet alkavat vähentyä ja haalistua muistin valikoitujen yksityiskohtien ohella (käytetystä lääkkeestä riippuen muisti ei välttämättä katoa kokonaan);
Oleskelet huoneessa, kunnes lääkeaine loppuu kokonaan, eli kun luonnollinen kykysi muodostaa normaaleja lyhyt- ja pitkäkestoisia muistoja tasaantuu.

Olemme kokoelma muistoja

Vaikka ruumiimme voi olla jättimäinen kokoelma soluja, mielemme on jättimäinen kokoelma muistoja. Muistomme muodostavat persoonallisuutemme ja maailmankuvamme hilan. Yhden muiston poistamisella – tarkoituksella tai pahempaa, vahingossa – olisi arvaamaton vaikutus psyykeemme ja siihen, miten toimimme jokapäiväisessä elämässämme.

(Nyt kun ajattelen sitä, tämä varoitus kuulostaa hyvin samanlaiselta kuin se perhosefekti, joka mainittiin melkein jokaisessa aikamatkaelokuvassa viimeisen kolmen vuosikymmenen aikana. Mielenkiintoista.)

Tästä syystä, vaikka muistin minimoiminen ja poistaminen kuulostaa jännittävältä terapiamenetelmältä, joka auttaa PTSD-potilaita tai raiskauksen uhreja voittamaan menneisyytensä emotionaalisen trauman, on tärkeää huomata, että tällaisia hoitoja ei koskaan tarjota kevyesti.

Siinä se on, yllä kuvatuilla trendeillä ja työkaluilla pysyvien ja lamauttavien mielisairauksien loppu nähdään elinaikanamme. Tämän ja aikaisemmissa luvuissa kuvattujen uusien huippulääkkeiden, tarkkuuslääketieteen ja pysyvien fyysisten vammojen päättymisen välissä voisi luulla, että Future of Health -sarjamme on kattanut kaiken… no, ei aivan. Seuraavaksi keskustelemme siitä, miltä huomisen sairaalat näyttävät, sekä terveydenhuoltojärjestelmän tulevaisuuden tilasta.