Az agy megértése a mentális betegségek megszüntetéséhez: Az egészség jövője P5

100 milliárd neuron. 100 billió szinapszis. 400 mérföldnyi véredény. Agyunk meghiúsítja a tudományt összetettségével. Sőt, megmaradnak 30 idők erősebb, mint a mi leggyorsabbunk szuperszámítógép.

De a rejtélyük feltárásával egy maradandó agysérüléstől és mentális zavaroktól mentes világot nyitunk meg. Sőt, képesek leszünk növelni intelligenciánkat, kitörölni a fájdalmas emlékeket, összekapcsolni elménket a számítógépekkel, és még az elménket is összekapcsolhatjuk mások elméjével.

Tudom, hogy mindez őrülten hangzik, de ahogy tovább olvasol, kezded megérteni, milyen közel vagyunk az áttörésekhez, amelyek könnyen megváltoztatják, mit is jelent embernek lenni.

Végre megérteni az agyat

Az átlagos agy neuronok (adatokat tartalmazó sejtek) és szinapszisok (az idegsejtek kommunikációját lehetővé tevő útvonalak) sűrű gyűjteménye. De hogy pontosan hogyan kommunikálnak ezek a neuronok és szinapszisok, és hogy az agy különböző részei hogyan hatnak a tested különböző részeire, az továbbra is rejtély. Még nincs elég erős eszközünk ahhoz, hogy teljesen megértsük ezt a szervet. Ami még rosszabb, a világ idegtudósainak még csak nincs is elfogadott egységes elmélete az agy működéséről.

Ez az állapot nagyrészt az idegtudomány decentralizált jellegének köszönhető, mivel a legtöbb agykutatás egyetemeken és tudományos intézetekben zajlik világszerte. Ígéretes új kezdeményezések azonban – például az Egyesült Államok BRAIN kezdeményezés és az EU Emberi Agy projekt– jelenleg az agykutatás központosítása, valamint a nagyobb kutatási költségvetés és a célzottabb kutatási irányelvek fejlesztése folyik.

Ezek a kezdeményezések együtt azt remélik, hogy hatalmas áttörést érnek el a Connectomics idegtudományi területén – a csatlakozók: átfogó térképek a szervezet idegrendszerén belüli kapcsolatokról. (A tudósok alapvetően azt akarják megérteni, hogy az agyban lévő egyes neuronok és szinapszisok valójában mit csinálnak.) Ebből a célból a legtöbb figyelmet kapó projektek a következők:

Optogenetika. Ez egy idegtudományi technikára vonatkozik (a konnekomikához kapcsolódóan), amely fényt használ a neuronok szabályozására. Magyarul ez azt jelenti, hogy a sorozat korábbi fejezeteiben leírt legújabb genetikai szerkesztő eszközöket kell használni a laboratóriumi állatok agyában lévő neuronok genetikai manipulálására, így azok fényérzékenyekké válnak. Ez megkönnyíti annak nyomon követését, hogy mely neuronok indulnak el az agyban, amikor ezek az állatok mozognak vagy gondolkodnak. Ha emberekre alkalmazzák, ez a technológia lehetővé teszi a tudósok számára, hogy pontosabban megértsék, hogy az agy mely részei irányítják gondolatait, érzelmeit és testét.

Az agy vonalkódolása. Egy másik technika, FISSEQ vonalkód, egy speciálisan megtervezett vírust fecskendez az agyba, amelynek célja egyedi vonalkódok ártalmatlan benyomása a fertőzött idegsejtekbe. Ez lehetővé teszi a tudósok számára, hogy azonosítsák a kapcsolatokat és az aktivitást egészen az egyéni szinapszisig, ami potenciálisan felülmúlja az optogenetikát.

Az egész agy képalkotása. Ahelyett, hogy a neuronok és szinapszisok funkcióit külön-külön azonosítanák, egy másik megközelítés az, hogy mindegyiket egyszerre rögzítjük. És meglepő módon már megvannak a képalkotó eszközök (amúgy a korai verziók) ehhez. Hátránya, hogy egy agy leképezése akár 200 terabájt adatot is generál (nagyjából annyit, mint amennyit a Facebook egy nap alatt). És csak addig lesz kvantum számítógépek A 2020-as évek közepe táján belépünk a piactérre, hogy könnyedén tudjuk majd teljes mértékben feldolgozni ezt a nagy adatmennyiséget.

Génszekvenálás és szerkesztés. Leírva a harmadik fejezet, és ebben az összefüggésben az agyra alkalmazzák.

Összességében a konnektom feltérképezésének kihívását a 2001-ben elért emberi genom feltérképezésének kihívásához hasonlítják. Bár ez sokkal nagyobb kihívást jelent, a konnektom végső megtérülése (a 2030-as évek elejére) megnyitja az utat a nagyszabású elmélet felé. agy, amely egyesíti majd az idegtudomány területét.

A megértés ezen jövőbeli szintje számos alkalmazáshoz vezethet, mint például a tökéletesen elme által irányított végtagprotézisek, a Brain-Computer Interface (BCI) fejlődése, az agy-agy kommunikáció (hello, elektronikus telepátia), tudás és készségek feltöltése az agyba, Az elméd mátrixszerű feltöltése a világhálóra – a munka! De ebben a fejezetben koncentráljunk arra, hogyan alkalmazható ez a nagyszerű elmélet az agy és az elme gyógyítására.

A mentális betegségek meghatározó kezelése

Általánosságban elmondható, hogy minden mentális rendellenesség egy vagy több génhibából, fizikai sérülésekből és érzelmi traumából ered. A jövőben személyre szabott kezelést kap ezekre az agyi állapotokra a technológia és a terápiás technikák kombinációja alapján, amely tökéletesen diagnosztizálja Önt.

A túlnyomórészt genetikai hibák által okozott mentális rendellenességek esetében – beleértve az olyan betegségeket, mint a Parkinson-kór, az ADHD, a bipoláris zavar és a skizofrénia –, ezeket nemcsak sokkal korábban diagnosztizálják a jövőbeli tömegpiaci genetikai vizsgálatok/szekvenálások révén, hanem személyre szabott génterápiás eljárások segítségével ki tudja szerkeszteni ezeket a zavaró géneket (és a hozzájuk tartozó rendellenességeket).

A fizikai sérülések által okozott mentális zavarok esetében – ideértve a munkahelyi balesetekből vagy háborús övezetekben történt harcokból származó agyrázkódást és traumás agysérüléseket (TBI) – ezeket az állapotokat végül az őssejtterápia kombinációjával kezelik a sérült agyterületek újratermesztése érdekében (leírva a utolsó fejezet), valamint speciális agyi implantátumok (neuroprotézisek).

Különösen az utóbbit, 2020-ig már aktívan tesztelik a tömegpiaci felhasználásra. A mély agyi stimulációnak (DBS) nevezett technika segítségével a sebészek egy 1 milliméteres vékony elektródát ültetnek be az agy egy meghatározott területére. A pacemakerhez hasonlóan ezek az implantátumok enyhe, egyenletes elektromos árammal stimulálják az agyat, hogy megszakítsák a zavaró mentális zavarokat okozó negatív visszacsatolási hurkokat. Már megtették sikeresnek találták súlyos OCD-ben, álmatlanságban és depresszióban szenvedő betegek kezelésében.  

De ha az érzelmi traumák által okozott bénító mentális zavarokról van szó – ideértve a poszttraumás stressz zavart (PTSD), a gyász vagy bűntudat szélsőséges időszakait, a stressznek és a környezetből származó mentális bántalmazásnak való hosszan tartó kitettséget stb. –, ezek a körülmények bonyolultabb rejtvényt jelentenek. gyógyítani.

A zavaró emlékek csapása

Ahogyan nincs nagy elmélet az agyról, úgy a tudomány sem ismeri teljes mértékben az emlékek formálását. Tudjuk, hogy az emlékeket három általános típusba sorolják:

Érzékszervi memória: „Emlékszem, hogy négy másodperce láttam elhaladni mellette azt az autót; három másodperccel ezelőtt megéreztem azt a hot dog-állványt; egy klasszikus rockdalt hallani, miközben elhaladtunk a lemezbolt mellett.”

Rövidtávú memória: "Körülbelül tíz perccel ezelőtt egy kampánytámogató kopogtatott az ajtómon, és arról beszélt, hogy miért szavazzam meg Trumpot elnöknek."

Hosszú távú memória: „Hét évvel ezelőtt egy Euro-kiránduláson voltam két haverral. Egyszer arra emlékszem, hogy Amszterdamban elkaptam magam, majd másnap valahogy Párizsban kötöttem ki. A legjobb idő valaha.”

E három memóriatípus közül a hosszú távú emlékek a legösszetettebbek; olyan alosztályokat tartalmaznak, mint implicit memória és a explicit emlékezet, amelyek közül az utóbbi tovább bontható szemantikus emlékezet, epizodikus memória, és ami a legfontosabb, érzelmi emlékek. Ez az összetettség az oka annak, hogy olyan sok kárt okozhatnak.

A hosszú távú emlékek megfelelő rögzítésének és feldolgozásának képtelensége a fő oka számos pszichológiai rendellenességnek. Ez az oka annak is, hogy a pszichológiai rendellenességek gyógyításának jövője magában foglalja a hosszú távú emlékek helyreállítását vagy a betegek segítségét a zavaró hosszú távú emlékek kezelésében vagy teljes törlésében.

Az emlékek helyreállítása az elme gyógyítása érdekében

Ez idáig kevés olyan hatékony kezelési mód létezett a TBI-ben vagy genetikai rendellenességekben, mint például a Parkinson-kórban szenvedők számára, amelyek az elveszett hosszú távú emlékek helyreállítására (vagy a folyamatos elvesztésének megállítására) kerültek. Csak az Egyesült Államokban évente 1.7 millióan szenvednek TBI-ben, közülük 270,000 XNUMX katonai veterán.

Az őssejt- és génterápia még mindig legalább egy évtizedre (~2025) van a TBI-sérülések potenciális gyógyulásától és a Parkinson-kór gyógyításától. Addig úgy tűnik, hogy a korábban leírtakhoz hasonló agyimplantátumok kezelik ezeket a feltételeket. Már alkalmazzák az epilepszia, a Parkinson-kór és a Alzheimer-kór betegek és e technológia további fejlesztései (különösen azok a DARPA által finanszírozott).

Emlékek törlése az elme gyógyítása érdekében

Lehet, hogy megcsalt valaki, akit szeretett, vagy talán elfelejtette a sorait egy nagyobb nyilvános beszédrendezvényen; a negatív emlékek csúnya szokásuk van az elmédben. Az ilyen emlékek vagy megtanítanak jobb döntéseket hozni, vagy óvatosabbá tehetnek bizonyos cselekvések megtételében.

De amikor az emberek több traumatikus emléket élnek át, mint például egy szeretett személy meggyilkolt testének megtalálása vagy egy háborús övezet túlélése, ezek az emlékek mérgezővé válhatnak – potenciálisan tartós fóbiákhoz, szerhasználathoz és negatív személyiségváltozásokhoz, például fokozott agresszióhoz, depresszióhoz vezethetnek. stb. A PTSD-t például gyakran a memória betegségének nevezik; A traumatikus események és a mindvégig érzett negatív érzelmek a jelenben ragadnak, mivel a szenvedők nem tudnak elfelejteni, és idővel nem tudják csökkenteni intenzitásukat.

Ez az oka annak, amikor a hagyományos társalgási alapú terápiák, gyógyszerek, sőt a közelmúltban virtuális valóság alapú terápiák, nem segítik a pácienst a memória alapú zavarának leküzdésében, a leendő terapeuták és orvosok előírhatják a traumás memória teljes eltávolítását.

Igen, tudom, ez úgy hangzik, mint egy sci-fi cselekmény a filmből, Örök ragyogása az Egy makulátlan elme, de a memóriatörlés kutatása gyorsabban halad, mint gondolnád.

A vezető technika az emlékek emlékezésének újszerű megértését segíti elő. Látod, ellentétben azzal, amit a közkeletű bölcsesség mond neked, az emlékek sohasem vannak kőbe vésve. Ehelyett az emlékezés aktusa magát az emléket változtatja meg. Például egy szeretett személy boldog emléke végleg keserédes, sőt fájdalmas emlékké válhat, ha a temetésük során emlékeznek rá.

Tudományos szinten az agyad a hosszú távú emlékeket neuronok, szinapszisok és vegyi anyagok gyűjteményeként rögzíti. Amikor arra készteti az agyát, hogy emlékezzen egy emlékre, akkor meg kell újítania ezt a gyűjteményt egy sajátos módon, hogy emlékezzen az emlékre. De ez közben van visszatömörítésre abban a fázisban, amikor a memóriája a leginkább érzékeny a módosításra vagy törlésre. És pontosan ez az, amit a tudósok felfedeztek, hogyan kell csinálni.

Dióhéjban, ennek a folyamatnak a kezdeti próbái valahogy így mennek:

• Meglátogat egy orvosi klinikát, hogy időpontot kérjen egy speciális terapeutához és labortechnikushoz;

• A terapeuta ezután egy sor kérdést tesz fel Önnek, hogy elkülönítse fóbiája vagy PTSD-jének kiváltó okát (memóriáját);

• Ha egyszer elszigetelődött, a terapeuta folyamatosan gondolkodik és beszél erről az emlékről, hogy elméjét aktívan az emlékre és a hozzá kapcsolódó érzelmekre összpontosítsa;

• Ezalatt a hosszan tartó emlékezés során a laboráns lenyel egy pirulát, vagy beadja neked a memóriagátló szert;

• Ahogy az emlékezés folytatódik és a drog beindul, az emlékezethez kapcsolódó érzelmek csökkenni és elhalványulni kezdenek, az emlékezés kiválasztott részletei mellett (a használt drogtól függően előfordulhat, hogy az emlék nem tűnik el teljesen);

• Addig marad bent a szobában, amíg a gyógyszer teljesen el nem múlik, azaz amíg a természetes képessége a normál rövid és hosszú távú emlékek kialakítására stabilizálódik.

Emlékek gyűjteménye vagyunk

Míg testünk sejtek óriási gyűjteménye, elménk emlékek óriási gyűjteménye. Emlékeink személyiségünk és világnézetünk mögöttes rácsát alkotják. Egyetlen emlék eltávolítása – szándékosan vagy ami még rosszabb, véletlenül – kiszámíthatatlan hatással lenne pszichénkre és mindennapi életünk működésére.

(Most, ha belegondolok, ez a figyelmeztetés nagyon hasonlít az elmúlt három évtized szinte minden időutazós filmjében említett pillangóeffektushoz. Érdekes.)

Emiatt, bár a memória minimalizálása és eltávolítása izgalmas terápiás megközelítésnek tűnik, hogy segítsen a PTSD-ben szenvedőknek vagy a nemi erőszak áldozatainak leküzdeni múltjuk érzelmi traumáját, fontos megjegyezni, hogy az ilyen kezeléseket soha nem ajánlják könnyedén.

Tessék, a fent vázolt trendekkel és eszközökkel életünkben látni fogjuk a tartós és bénító mentális betegségek végét. Ez és a kasszasiker új gyógyszerek, a precíziós gyógyászat és a korábbi fejezetekben leírt maradandó testi sérülések vége között azt hinné az ember, hogy a Future of Health sorozatunk mindent lefedett… nos, nem egészen. Legközelebb arról lesz szó, hogy hogyan néznek ki a holnapi kórházak, valamint az egészségügyi rendszer jövőbeli állapotáról.

Az egészségügyi sorozat jövője

Az egészségügy forradalomhoz közeledik: az egészségügy jövője P1

A holnapi világjárványok és az ellenük való leküzdésre tervezett szupergyógyszerek: Az egészség jövője P2

A precíziós egészségügyi ellátás a genomjába nyúlik: az egészség jövője P3

A maradandó testi sérülések és fogyatékosságok vége: Az egészség jövője P4

A holnap egészségügyi rendszerének megtapasztalása: Az egészség jövője P6

Felelősség a számszerűsített egészségéért: Az egészség jövője P7