Razumijevanje mozga za brisanje mentalnih bolesti: budućnost zdravlja P5

100 milijardi neurona. 100 bilijuna sinapsi. 400 milja krvnih žila. Naši mozgovi frustriraju znanost svojom složenošću. Zapravo, ostaju 30 puta moćniji od našeg najbržeg superračunalo.

Ali otključavajući njihovu misteriju, otvaramo svijet bez trajnih ozljeda mozga i mentalnih poremećaja. Više od toga, moći ćemo povećati svoju inteligenciju, izbrisati bolna sjećanja, povezati svoje umove s računalima, pa čak i povezati svoje umove s umovima drugih.

Znam, sve to zvuči ludo, ali dok budete čitali, počet ćete shvaćati koliko smo blizu otkrića koja će lako promijeniti ono što znači biti čovjek.

Napokon razumijevanje mozga

Prosječan mozak je gusta zbirka neurona (stanica koje sadrže podatke) i sinapsi (putova koji neuronima omogućuju komunikaciju). Ali kako točno ti neuroni i sinapse komuniciraju i kako različiti dijelovi mozga utječu na različite dijelove vašeg tijela, to ostaje misterij. Još nemamo dovoljno moćne alate da u potpunosti razumijemo ovaj organ. Još gore, svjetski neuroznanstvenici čak nemaju dogovorenu jedinstvenu teoriju o tome kako mozak funkcionira.

Ovakvo stanje uglavnom je posljedica decentralizirane prirode neuroznanosti, jer se većina istraživanja mozga odvija na sveučilištima i znanstvenim institutima diljem svijeta. Međutim, obećavajući nove inicijative — poput SAD-a Inicijativa BRAIN i EU Ljudski mozak Projekt— sada su u tijeku centralizacija istraživanja mozga, zajedno s većim proračunima za istraživanje i usmjerenijim istraživačkim smjernicama.

Zajedno, ove se inicijative nadaju da će napraviti veliki napredak u polju neuroznanosti Connectomics-proučavanje konektomi: sveobuhvatne karte veza unutar živčanog sustava organizma. (U osnovi, znanstvenici žele razumjeti što svaki neuron i sinapsa unutar vašeg mozga stvarno rade.) U tu svrhu, projekti koji privlače najviše pozornosti uključuju:

Optogenetics. Ovo se odnosi na neuroznanstvenu tehniku ​​(povezanu s konektomikom) koja koristi svjetlost za kontrolu neurona. Na engleskom to znači korištenje najnovijih alata za genetsko uređivanje opisanih u prethodnim poglavljima ove serije za genetski inženjering neurona unutar mozga laboratorijskih životinja, tako da postanu osjetljivi na svjetlo. To olakšava praćenje neurona koji se aktiviraju u mozgu svaki put kad se ove životinje kreću ili razmišljaju. Kada se primijeni na ljude, ova će tehnologija omogućiti znanstvenicima da preciznije razumiju koji dijelovi mozga kontroliraju vaše misli, emocije i tijelo.

Barkodiranje mozga. Druga tehnika, FISSEQ barkodiranje, ubrizgava u mozak posebno konstruirani virus dizajniran da bezopasno utisne jedinstvene crtične kodove u zaražene neurone. To će omogućiti znanstvenicima da identificiraju veze i aktivnosti sve do pojedinačne sinapse, potencijalno nadmašujući optogenetiku.

Snimanje cijelog mozga. Umjesto identificiranja funkcije neurona i sinapsi pojedinačno, alternativni pristup je njihovo snimanje svih istovremeno. I dovoljno nevjerojatno, već imamo alate za izradu slika (ionako rane verzije) za to. Loša strana je to što snimanje pojedinačnog mozga generira do 200 terabajta podataka (otprilike koliko Facebook generira u jednom danu). I bit će samo do kvantna računala uđemo na tržište, oko sredine 2020-ih, da ćemo moći u potpunosti lako obraditi tu količinu velikih podataka.

Sekvenciranje i uređivanje gena. Opisano u treće poglavlje, iu ovom kontekstu, primijenjeno na mozak.

Sveukupno, izazov mapiranja konektoma uspoređuje se s izazovom mapiranja ljudskog genoma, postignutog 2001. Iako je daleko veći izazov, konačna dobit konektoma (do ranih 2030-ih) otvorit će put velikoj teoriji o mozga koji će objediniti polje neuroznanosti.

Ova buduća razina razumijevanja može dovesti do raznih primjena, kao što su savršeno umno kontrolirani protetski udovi, napredak u sučelju mozak-računalo (BCI), komunikacija mozak-mozak (zdravo, elektronička telepatija), učitavanje znanja i vještina u mozak, Prijenos vašeg uma na web poput Matrixa - radi! Ali za ovo poglavlje, usredotočimo se na to kako će se ova velika teorija primijeniti na iscjeljivanje mozga i uma.

Odlučan tretman za mentalne bolesti

Općenito govoreći, svi mentalni poremećaji proizlaze iz jednog ili kombinacije genskih defekata, fizičkih ozljeda i emocionalnih trauma. U budućnosti ćete dobiti prilagođeni tretman za ova stanja mozga na temelju kombinacije tehnologije i terapijskih tehnika koje će vam savršeno dijagnosticirati.

Za mentalne poremećaje uzrokovane pretežno genetskim defektima—uključujući bolesti poput Parkinsonove bolesti, ADHD-a, bipolarnog poremećaja i shizofrenije—ne samo da će se dijagnosticirati mnogo ranije u životu budućim genetskim testiranjem/sekvenciranjem na masovnom tržištu, nego ćemo tada biti u mogućnosti urediti ove problematične gene (i njihove odgovarajuće poremećaje) koristeći prilagođene postupke genske terapije.

Za mentalne poremećaje uzrokovane tjelesnim ozljedama—uključujući potrese i traumatske ozljede mozga (TBI) uzrokovane nesrećama na radnom mjestu ili u borbi u ratnim zonama—ovi će se uvjeti na kraju liječiti kombinacijom terapije matičnim stanicama za ponovni rast ozlijeđenih područja mozga (opisano u posljednje poglavlje), kao i specijalizirani moždani implantati (neuroprotetika).

Konkretno, potonji se već aktivno testira za upotrebu na masovnom tržištu do 2020. Koristeći tehniku ​​nazvanu duboka moždana stimulacija (DBS), kirurzi ugrađuju elektrodu debljine 1 milimetar u određeno područje mozga. Slično pacemakeru, ovi implantati stimuliraju mozak blagim, stabilnim protokom električne energije kako bi se prekinule negativne povratne sprege koje uzrokuju ometajuće mentalne poremećaje. Već jesu proglašen uspješnim u liječenju pacijenata s teškim OKP-om, nesanicom i depresijom.  

Ali kada je riječ o onim paralizirajućim mentalnim poremećajima uzrokovanim emocionalnom traumom—uključujući posttraumatski stresni poremećaj (PTSP), ekstremna razdoblja tuge ili krivnje, produljenu izloženost stresu i mentalnom zlostavljanju od strane vaše okoline itd.—ovi su uvjeti teža zagonetka izliječiti.

Pošast mučnih sjećanja

Kao što ne postoji velika teorija o mozgu, znanost također nema potpuno razumijevanje o tome kako formiramo sjećanja. Ono što znamo je da su sjećanja klasificirana u tri općenite vrste:

Senzorno pamćenje: “Sjećam se da sam vidio taj auto kako prolazi prije četiri sekunde; mirisati onaj kiosk s hrenovkama prije tri sekunde; slušajući klasičnu rock pjesmu dok prolazim pored trgovine ploča.”

Kratkotrajno pamćenje: “Prije desetak minuta, pobornik kampanje pokucao mi je na vrata i razgovarao sa mnom o tome zašto bih trebao glasati za Trumpa za predsjednika.”

Dugoročna memorija: “Prije sedam godina išao sam na Europutovanje s dva prijatelja. Jednom se sjećam da sam se napušio gljivama u Amsterdamu i onda sam sljedeći dan nekako završio u Parizu. Najbolji provod ikada.”

Od ova tri tipa pamćenja, dugoročna sjećanja su najsloženija; sadrže podklase poput implicitno pamćenje i eksplicitno pamćenje, od kojih se potonji mogu dalje raščlaniti na semantičko pamćenje, epizodno pamćenje, i najvažnije, emocionalna sjećanja. Ova složenost je razlog zašto mogu uzrokovati toliku štetu.

Nemogućnost pravilnog bilježenja i obrade dugoročnih sjećanja glavni je razlog mnogih psihičkih poremećaja. To je također razlog zašto će budućnost liječenja psiholoških poremećaja uključivati ​​ili vraćanje dugoročnih sjećanja ili pomoć pacijentima u upravljanju ili potpunom brisanju problematičnih dugoročnih sjećanja.

Obnavljanje sjećanja za liječenje uma

Do sada je bilo nekoliko učinkovitih tretmana za oboljele od TBI-a ili genetskih poremećaja poput Parkinsonove bolesti, gdje se radi o vraćanju izgubljenih (ili zaustavljanju tekućeg gubitka) dugoročnih sjećanja. Samo u SAD-u svake godine 1.7 milijuna oboli od TBI-a, od kojih su 270,000 XNUMX vojni veterani.

Terapija matičnim stanicama i genska terapija još su barem jedno desetljeće udaljene (~2025.) od potencijalnog zacjeljivanja TBI ozljeda i Parkinsonove bolesti. Do tada, moždani implantati slični onima koji su ranije opisani izgleda da danas rješavaju ova stanja. Već se koriste za liječenje epilepsije, Parkinsonove bolesti i Alzheimerova pacijenata i daljnji razvoj ove tehnologije (osobito onih financira DARPA) mogao bi obnoviti sposobnost oboljelih od TBI-a da stvaraju nova i obnavljaju stara dugoročna sjećanja do 2020.

Brisanje sjećanja za liječenje uma

Možda vas je prevario netko koga ste voljeli ili ste možda zaboravili svoje riječi na velikom javnom govoru; negativna sjećanja imaju gadnu naviku zadržavanja u vašem umu. Takva vas sjećanja mogu ili naučiti da donosite bolje odluke ili vas mogu učiniti opreznijima u poduzimanju određenih radnji.

Ali kada ljudi dožive traumatičnija sjećanja, kao što je pronalaženje ubijenog tijela voljene osobe ili preživljavanje ratne zone, ta sjećanja mogu postati toksična - što potencijalno dovodi do trajnih fobija, zlouporabe supstanci i negativnih promjena u osobnosti, poput povećane agresije, depresije itd. PTSP se, na primjer, često naziva bolešću pamćenja; traumatični incidenti i negativne emocije koje se kroz njih osjećaju ostaju zaglavljeni u sadašnjosti jer oboljeli ne mogu zaboraviti i vremenom smanjuju njihov intenzitet.

Zato kada tradicionalne terapije na temelju razgovora, lijekovi, pa čak i nedavne terapije temeljene na virtualnoj stvarnosti, ne uspiju pomoći pacijentu da prevlada svoj poremećaj temeljen na pamćenju, budući terapeuti i liječnici mogu propisati potpuno uklanjanje traumatskog sjećanja.

Da, znam, ovo zvuči kao Sci-Fi zaplet iz filma, Vječni sjaj nepobjedivog uma, ali istraživanje brisanja sjećanja napreduje brže nego što mislite.

Vodeća tehnika radi na novom razumijevanju kako se sjećanja sama pamte. Vidite, za razliku od onoga što bi vam uobičajena mudrost mogla reći, sjećanje nikada nije uklesano u kamen. Umjesto toga, čin prisjećanja sjećanja mijenja samo sjećanje. Na primjer, sretno sjećanje na voljenu osobu moglo bi se zauvijek pretvoriti u gorko-slatko, čak i bolno sjećanje ako ga se prisjetimo tijekom pogreba.

Na znanstvenoj razini, vaš mozak bilježi dugoročna sjećanja kao skup neurona, sinapsi i kemikalija. Kada potaknete svoj mozak da se prisjeti uspomene, on mora reformirati ovu zbirku na specifičan način da biste se vi toga prisjetili. Ali tijekom toga je ponovna konsolidacija faza kada je vaše pamćenje najosjetljivije na promjenu ili brisanje. I upravo su to znanstvenici otkrili kako učiniti.

Ukratko, početna ispitivanja ovog procesa idu otprilike ovako:

• Posjećujete medicinsku kliniku radi dogovora sa specijaliziranim terapeutom i laboratorijskim tehničarom;

• Terapeut bi vam zatim postavio niz pitanja kako bi izolirao glavni uzrok (sjećanje) vaše fobije ili PTSP-a;

• Nakon izolacije, terapeut bi vas nastavio razmišljati i razgovarati o tom sjećanju kako bi vaš um bio aktivno usredotočen na sjećanje i s njime povezane emocije;

• Tijekom ovog produljenog prisjećanja, laboratorijski tehničar bi vam rekao da progutate tabletu ili bi vam ubrizgao lijek za inhibiciju pamćenja;

• Kako se prisjećanje nastavlja i droga djeluje, emocije povezane s sjećanjem počinju se smanjivati ​​i blijedjeti, zajedno s odabranim detaljima sjećanja (ovisno o korištenoj drogi, sjećanje možda neće u potpunosti nestati);

• U sobi ostajete dok droga potpuno ne prestane, tj. kad se stabilizira vaša prirodna sposobnost formiranja normalnog kratkoročnog i dugotrajnog sjećanja.

Mi smo zbirka uspomena

Dok su naša tijela možda ogromna zbirka stanica, naš um je ogromna zbirka sjećanja. Naša sjećanja čine temeljnu mrežu naših osobnosti i svjetonazora. Uklanjanje jednog sjećanja – namjerno ili, još gore, slučajno – imalo bi nepredvidiv učinak na našu psihu i način na koji funkcioniramo u svakodnevnom životu.

(Sada kad razmislim o tome, ovo upozorenje zvuči vrlo slično efektu leptira koji se spominje u gotovo svakom filmu o putovanju kroz vrijeme u posljednja tri desetljeća. Zanimljivo.)

Iz tog razloga, iako minimiziranje i uklanjanje pamćenja zvuči kao uzbudljiv terapijski pristup za pomoć osobama koje pate od PTSP-a ili žrtvama silovanja da prebrode emocionalnu traumu svoje prošlosti, važno je napomenuti da se takvi tretmani nikada neće nuditi olako.

Eto ga, s gore navedenim trendovima i alatima, kraj trajnih i osakaćujućih mentalnih bolesti vidjet ćemo za naših života. Između ovoga i uspješnih novih lijekova, precizne medicine i kraja trajnih fizičkih ozljeda opisanih u prethodnim poglavljima, pomislili biste da je naša serija Budućnost zdravlja pokrila sve... dobro, ne baš. Zatim ćemo razgovarati o tome kako će izgledati bolnice sutrašnjice, kao io budućem stanju zdravstvenog sustava.

Budućnost zdravstvene serije

Zdravstvo blizu revolucije: budućnost zdravlja P1

Pandemije sutrašnjice i superlijekovi osmišljeni za borbu protiv njih: budućnost zdravlja P2

Precizna zdravstvena skrb ulazi u vaš genom: budućnost zdravlja P3

Kraj trajnih tjelesnih ozljeda i invaliditeta: budućnost zdravlja P4

Doživljaj sutrašnjeg zdravstvenog sustava: Budućnost zdravlja P6

Odgovornost za vaše kvantificirano zdravlje: budućnost zdravlja P7