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정신병을 없애는 뇌의 이해: Future of Health P5

David Tal, 발행인, 미래학자
@DavidTalWrites
링크드인

화, 09 / 15 / 2020 - 05 : 34

100억 개의 뉴런. 100조 개의 시냅스. 400마일의 혈관. 우리의 두뇌는 복잡성으로 인해 과학을 좌절시킵니다. 사실 그들은 남아있다. 30 시간 우리의 가장 빠른 것보다 더 강력하다 슈퍼 컴퓨터.

그러나 그들의 미스터리를 풀면서 우리는 영구적인 뇌 손상과 정신 장애가 없는 세상을 엽니다. 그 이상으로, 우리는 지능을 높이고, 고통스러운 기억을 지우고, 우리의 마음을 컴퓨터에 연결하고, 우리의 마음을 다른 사람의 마음과 연결할 수도 있습니다.

모든 것이 미친 소리로 들리겠지만 계속 읽으면서 인간의 의미를 쉽게 바꿀 혁신에 우리가 얼마나 가까이 있는지 이해하기 시작할 것입니다.

드디어 뇌를 이해하다

평균적인 뇌는 뉴런(데이터를 포함하는 세포)과 시냅스(뉴런이 통신할 수 있도록 하는 경로)의 밀집된 집합체입니다. 그러나 그 뉴런과 시냅스가 정확히 어떻게 소통하고 뇌의 다른 부분이 신체의 다른 부분에 어떻게 영향을 미치는지는 미스터리로 남아 있습니다. 우리는 아직 이 기관을 완전히 이해할 만큼 강력한 도구도 가지고 있지 않습니다. 설상가상으로, 세계의 신경과학자들은 뇌가 어떻게 작동하는지에 대한 통일된 이론조차 갖고 있지 않습니다.

대부분의 뇌 연구는 전 세계의 대학과 과학 기관에서 이루어지기 때문에 이러한 상황은 주로 신경과학의 분산된 특성 때문입니다. 그러나 미국과 같은 유망한 새로운 이니셔티브 BRAIN 이니셔티브 및 EU 인간 두뇌 프로젝트— 더 많은 연구 예산과 더 집중된 연구 지침과 함께 뇌 연구를 중앙 집중화하기 위해 현재 진행 중입니다.

이러한 이니셔티브는 함께 Connectomics의 신경 과학 분야에서 엄청난 돌파구를 마련하기를 희망합니다. 커넥톰: 유기체의 신경계 내 연결에 대한 포괄적인 지도. (기본적으로 과학자들은 뇌 내부의 각 뉴런과 시냅스가 실제로 하는 일을 이해하기를 원합니다.) 이를 위해 가장 주목받고 있는 프로젝트는 다음과 같습니다.

Optogenetics. 이것은 빛을 사용하여 뉴런을 제어하는 신경 과학 기술(커넥터믹스 관련)을 나타냅니다. 영어로 이것은 이 시리즈의 앞부분에서 설명한 최신 유전자 편집 도구를 사용하여 실험 동물의 뇌 내부에 있는 뉴런을 유전적으로 조작하여 빛에 민감하게 만드는 것을 의미합니다. 이렇게 하면 동물이 움직이거나 생각할 때마다 뇌 내부에서 어떤 뉴런이 발화하는지 모니터링하기가 더 쉬워집니다. 이 기술을 인간에게 적용하면 과학자들은 뇌의 어떤 부분이 생각, 감정, 신체를 제어하는지 더 정확하게 이해할 수 있습니다.

뇌 바코드. 또 다른 기술, FISSEQ 바코드, 감염된 뉴런에 고유한 바코드를 무해하게 각인하도록 특별히 설계된 바이러스를 뇌에 주입합니다. 이것은 과학자들이 잠재적으로 광유전학을 능가하는 개별 시냅스까지의 연결과 활동을 식별할 수 있게 해줍니다.

전체 뇌 영상. 뉴런과 시냅스의 기능을 개별적으로 식별하는 대신 다른 접근 방식은 모두 동시에 기록하는 것입니다. 그리고 놀랍게도 우리는 이미 그렇게 할 수 있는 이미징 도구(어쨌든 초기 버전)를 가지고 있습니다. 단점은 개별 뇌를 이미징하면 최대 200테라바이트의 데이터가 생성된다는 것입니다(대략 Facebook이 하루에 생성하는 양). 그리고 그것은 까지만 될 것입니다. 양자 컴퓨터 2020년대 중반에 시장에 진입하면 해당 양의 빅 데이터를 쉽게 완벽하게 처리할 수 있습니다.

유전자 시퀀싱 및 편집. 에 설명 XNUMX장, 그리고 이 맥락에서 뇌에 적용됩니다.

전반적으로, 커넥톰을 매핑하는 도전은 2001년에 달성된 인간 게놈 매핑의 도전과 비교되고 있습니다. 훨씬 더 어렵지만 커넥톰의 궁극적인 결과(2030년대 초까지)는 신경과학 분야를 하나로 묶는 두뇌.

이 미래 수준의 이해는 완벽하게 마음으로 제어되는 의수, BCI(Brain-Computer Interface), 뇌 대 뇌 통신(안녕하세요, 전자 텔레파시), 지식과 기술을 두뇌에 업로드, 웹에 마음의 매트릭스 같은 업로드 - 작동합니다! 그러나 이 장에서는 이 대이론이 뇌와 마음을 치유하는 데 어떻게 적용되는지에 초점을 맞추겠습니다.

정신 질환에 대한 결정적인 치료

일반적으로 모든 정신 장애는 유전자 결함, 신체적 상해 및 정서적 외상 중 하나 또는 조합에서 비롯됩니다. 미래에는 당신을 완벽하게 진단하는 기술과 치료 기술의 조합을 기반으로 이러한 뇌 상태에 대한 맞춤형 치료를 받게 될 것입니다.

파킨슨병, ADHD, 양극성 장애, 정신분열증과 같은 질병을 포함하여 주로 유전적 결함으로 인해 발생하는 정신 장애의 경우 이러한 질병은 미래의 대량 시장 유전자 검사/시퀀싱을 통해 훨씬 일찍 진단될 뿐만 아니라 맞춤형 유전자 치료 절차를 사용하여 이러한 성가신 유전자(및 해당 장애)를 편집할 수 있습니다.

작업장 사고 또는 전쟁터에서의 전투로 인한 뇌진탕 및 외상성 뇌 손상(TBI)을 포함하여 신체적 상해로 인한 정신 장애의 경우 이러한 상태는 결국 뇌 손상 부위를 재생하기 위한 줄기 세포 요법의 조합을 통해 치료될 것입니다( 마지막 장), 뿐만 아니라 특수화된 뇌 임플란트(신경보철).

특히 후자는 2020년까지 대량 시장 사용을 위해 활발히 테스트되고 있습니다. 외과의사는 DBS(심부 뇌 자극)라는 기술을 사용하여 1mm 두께의 전극을 뇌의 특정 영역에 이식합니다. 심장 박동기와 유사하게 이 임플란트는 부드럽고 안정적인 전기 흐름으로 뇌를 자극하여 파괴적인 정신 장애를 유발하는 부정적인 피드백 루프를 차단합니다. 그들은 이미 성공적인 발견 중증 OCD, 불면증 및 우울증 환자를 치료하는 데 사용됩니다.

그러나 외상 후 스트레스 장애(PTSD), 극심한 슬픔이나 죄책감, 스트레스에 장기간 노출되고 환경으로부터 정신적 학대를 받는 등 정서적 외상으로 인한 마비되는 정신 장애의 경우 이러한 상태는 더 까다로운 퍼즐입니다. 치료하기 위해.

골치 아픈 기억의 역병

뇌에 대한 거창한 이론이 없는 것처럼 과학도 우리가 어떻게 기억을 형성하는지에 대한 완전한 이해를 갖고 있지 않습니다. 우리가 알고 있는 것은 기억이 세 가지 일반적인 유형으로 분류된다는 것입니다.

감각 기억: “XNUMX초 전에 그 차가 지나가는 것을 본 기억이 납니다. XNUMX초 전 그 핫도그 가판대 냄새를 맡고; 레코드 가게를 지날 때 클래식 록 노래를 들으며."

단기 기억: “XNUMX분쯤 전 한 선거운동 지지자가 내 방문을 두드리며 왜 내가 트럼프를 대통령으로 뽑아야 하는지에 대해 이야기를 나눴다.”

장기기억: “XNUMX년 전 두 친구와 유로 여행을 다녀왔습니다. 한 번은 암스테르담에서 버섯을 먹고 다음날 어떻게든 파리에 갔던 기억이 납니다. 최고의 시간.”

이 세 가지 기억 유형 중에서 장기 기억이 가장 복잡합니다. 그들은 다음과 같은 하위 클래스를 포함합니다. 암시적 기억 과 명시 적 기억, 후자는 다음으로 더 세분화될 수 있습니다. 의미 기억, 에피소드 기억, 그리고 가장 중요한, 감정적 기억. 이러한 복잡성으로 인해 많은 피해를 입을 수 있습니다.

장기 기억을 적절하게 기록하고 처리하지 못하는 것이 많은 심리적 장애의 주요 원인입니다. 또한 심리 장애 치료의 미래가 장기 기억을 회복하거나 환자가 골치 아픈 장기 기억을 관리하거나 완전히 지우도록 돕는 것과 관련된 이유이기도 합니다.

마음을 치유하는 기억 회복

지금까지 TBI 또는 파킨슨병과 같은 유전 질환 환자를 위한 효과적인 치료법이 거의 없었습니다. 미국에서만 매년 1.7만 명이 TBI로 고통 받고 있으며 그 중 270,000명은 퇴역 군인입니다.

줄기 세포 및 유전자 요법은 잠재적으로 TBI 부상을 치유하고 파킨슨병을 치료하는 데 적어도 2025년(~XNUMX년) 남았습니다. 그때까지는 앞서 설명한 것과 유사한 뇌 임플란트가 오늘날 이러한 조건을 해결하는 것으로 보입니다. 그들은 이미 간질, 파킨슨병 및 알츠하이머 환자 및 이 기술의 추가 개발(특히 DARPA 자금 지원) TBI 환자가 2020년까지 새로운 장기 기억을 생성하고 오래된 장기 기억을 복원하는 능력을 회복할 수 있습니다.

마음을 치유하기 위해 기억을 지우고

사랑하는 사람에게 속았거나 주요 대중 연설 행사에서 대사를 잊어버렸을 수도 있습니다. 부정적인 기억은 마음에 남아있는 불쾌한 습관을 가지고 있습니다. 그러한 기억은 더 나은 결정을 내리도록 가르치거나 특정 행동을 취하는 데 더 신중하게 만들 수 있습니다.

그러나 사람들이 사랑하는 사람의 살해된 시신을 찾거나 전쟁터에서 생존하는 것과 같은 더 많은 외상적 기억을 경험하면 이러한 기억은 독성이 되어 잠재적으로 영구적인 공포증, 약물 남용 및 공격성 증가, 우울증과 같은 성격의 부정적인 변화로 이어질 수 있습니다. 등. 예를 들어, PTSD는 종종 기억의 질병으로 언급됩니다. 트라우마적인 사건과 내내 느꼈던 부정적인 감정은 현재에 갇힌 채로 남아 있는데, 이는 환자가 시간이 지나면서 그 강도를 잊거나 줄일 수 없기 때문입니다.

그렇기 때문에 전통적인 대화 기반 치료법, 약물, 심지어 최근까지도 가상 현실 기반 치료, 환자가 기억 기반 장애를 극복하도록 돕지 못하면 미래의 치료사와 의사는 외상성 기억을 완전히 제거하도록 처방할 수 있습니다.

예, 알아요. 영화에 나오는 공상과학 플롯 장치처럼 들립니다. 했어? 마음의 영원한 선샤인하지만 메모리 삭제에 대한 연구는 생각보다 빠르게 진행되고 있습니다.

선도적인 기술은 기억 자체가 어떻게 기억되는지에 대한 새로운 이해를 바탕으로 합니다. 일반적인 지혜가 알려줄 수 있는 것과는 달리 기억은 결코 고정되어 있지 않습니다. 대신, 기억을 기억하는 행위는 기억 자체를 변화시킨다. 예를 들어, 사랑하는 사람의 행복한 기억은 장례식 중에 기억된다면 씁쓸하고 고통스러운 기억으로 영구적으로 바뀔 수 있습니다.

과학적 수준에서 뇌는 장기 기억을 뉴런, 시냅스 및 화학 물질의 집합체로 기록합니다. 뇌가 기억을 기억하도록 자극하면 해당 기억을 기억할 수 있도록 특정 방식으로 이 컬렉션을 재구성해야 합니다. 하지만 그 동안 재 통합 기억이 변경되거나 지워지기에 가장 취약한 단계입니다. 그리고 그것이 바로 과학자들이 수행하는 방법을 발견한 것입니다.

간단히 말해서, 이 프로세스의 초기 시도는 다음과 같이 약간 진행됩니다.

전문 치료사 및 실험실 기술자와의 약속을 위해 의료 클리닉을 방문합니다.
그런 다음 치료사는 공포증이나 PTSD의 근본 원인(기억)을 분리하기 위해 일련의 질문을 할 것입니다.
일단 고립되면 치료사는 당신의 마음이 기억과 관련된 감정에 능동적으로 집중할 수 있도록 당신이 그 기억에 대해 계속 생각하고 이야기하도록 할 것입니다.
이 장기간의 기억 동안 실험실 기술자는 알약을 삼키거나 기억 억제 약물을 주사하게 할 것입니다.
기억이 계속되고 약물이 시작되면 기억과 관련된 감정이 줄어들기 시작하고 기억의 세부 사항과 함께 희미해지기 시작합니다(사용된 약물에 따라 기억이 완전히 사라지지 않을 수 있음).
약물이 완전히 사라질 때까지, 즉 정상적인 장단기 기억을 형성하는 자연적인 능력이 안정될 때까지 방 안에 있어야 합니다.

우리는 추억의 집합체

우리의 몸은 거대한 세포의 집합체일 수 있지만, 우리의 마음은 거대한 기억의 집합체입니다. 우리의 기억은 우리의 성격과 세계관의 근본적인 격자를 형성합니다. 의도적으로든 더 나쁘게든 우연하게 하나의 기억을 제거하면 우리의 정신과 일상 생활에서 우리가 기능하는 방식에 예측할 수 없는 영향을 미칠 것입니다.

(지금 생각해보면 이 경고는 지난 XNUMX년 동안 거의 모든 시간 여행 영화에서 언급된 나비 효과와 매우 유사하게 들립니다. 흥미롭습니다.)

이러한 이유로 기억 최소화 및 제거는 PTSD 환자 또는 강간 피해자가 과거의 정서적 외상을 극복하도록 돕는 흥미진진한 치료 접근 방식처럼 들리지만 그러한 치료가 결코 가볍게 제공되지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

위에 요약된 경향과 도구를 사용하면 영구적이고 불구가 되는 정신 질환의 끝이 우리의 일생에 나타날 것입니다. 이것과 블록버스터 신약, 정밀 의학, 그리고 앞 장에서 설명한 영구적인 신체 상해의 종식 사이에 우리의 Future of Health 시리즈가 모든 것을 다루었다고 생각할 것입니다. 다음으로, 우리는 미래의 병원이 어떤 모습일지 그리고 의료 시스템의 미래 상태에 대해 논의할 것입니다.