Izpratne par smadzenēm, lai izdzēstu garīgās slimības: veselības nākotne P5

100 miljardi neironu. 100 triljoni sinapses. 400 jūdzes asinsvadu. Mūsu smadzenes izjauc zinātni ar savu sarežģītību. Patiesībā viņi paliek 30 reizes jaudīgāki par mūsu ātrākajiem superdators.

Bet, atklājot viņu noslēpumu, mēs atveram pasauli, kurā nav neatgriezenisku smadzeņu traumu un garīgiem traucējumiem. Vēl vairāk, mēs varēsim palielināt savu inteliģenci, izdzēst sāpīgās atmiņas, savienot savu prātu ar datoru un pat savienot savu prātu ar citu prātu.

Es zinu, tas viss izklausās traki, bet, lasot tālāk, jūs sāksit saprast, cik tuvu mēs esam sasniegumiem, kas viegli mainīs to, ko nozīmē būt cilvēkam.

Beidzot saprotot smadzenes

Vidējās smadzenes ir blīvs neironu (šūnu, kas satur datus) un sinapšu (ceļu, kas ļauj neironiem sazināties) kopums. Bet tieši tas, kā šie neironi un sinapses sazinās un kā dažādas smadzeņu daļas ietekmē dažādas jūsu ķermeņa daļas, joprojām ir noslēpums. Mums pat vēl nav pietiekami jaudīgu rīku, lai pilnībā izprastu šo orgānu. Vēl ļaunāk, pasaules neirozinātniekiem pat nav vienotas vienotas teorijas par smadzeņu darbību.

Šāds stāvoklis lielā mērā ir saistīts ar neirozinātnes decentralizēto raksturu, jo lielākā daļa smadzeņu pētījumu notiek universitātēs un zinātniskajos institūtos visā pasaulē. Tomēr daudzsološas jaunas iniciatīvas, piemēram, ASV BRAIN iniciatīva un ES Cilvēka smadzenes Projekta— pašlaik notiek smadzeņu izpētes centralizācija, kā arī lielāks pētniecības budžets un mērķtiecīgākas pētniecības direktīvas.

Kopā šīs iniciatīvas cer panākt milzīgus sasniegumus neiroloģijas jomā Connectomics — pētījumos savienojumi: visaptverošas savienojumu kartes organisma nervu sistēmā. (Būtībā zinātnieki vēlas saprast, ko īsti dara katrs neirons un sinapses jūsu smadzenēs.) Šajā nolūkā vislielākā uzmanība tiek pievērsta šādiem projektiem:

Optogenētika. Tas attiecas uz neirozinātnes paņēmienu (saistītu ar konnekomiku), kas izmanto gaismu, lai kontrolētu neironus. Angļu valodā tas nozīmē izmantot jaunākos ģenētiskās rediģēšanas rīkus, kas aprakstīti šīs sērijas iepriekšējās nodaļās, lai ģenētiski pārveidotu neironus laboratorijas dzīvnieku smadzenēs, lai tie kļūtu jutīgi pret gaismu. Tādējādi ir vieglāk uzraudzīt, kuri neironi uzliesmo smadzenēs, kad šie dzīvnieki pārvietojas vai domā. Piemērojot cilvēkiem, šī tehnoloģija ļaus zinātniekiem precīzāk saprast, kuras smadzeņu daļas kontrolē jūsu domas, emocijas un ķermeni.

Smadzeņu svītrkodēšana. Vēl viena tehnika, FISSEQ svītrkodi, ievada smadzenēs īpaši izstrādātu vīrusu, kas paredzēts, lai inficētajos neironos nekaitīgi iespiestu unikālus svītrkodus. Tas ļaus zinātniekiem identificēt savienojumus un aktivitātes līdz pat individuālajai sinapsei, kas, iespējams, pārspēj optoģenētiku.

Visu smadzeņu attēlveidošana. Tā vietā, lai identificētu neironu un sinapses funkcijas atsevišķi, alternatīva pieeja ir tos visus reģistrēt vienlaikus. Un pārsteidzoši, ka mums jau ir attēlveidošanas rīki (vienalga sākotnējās versijas), lai to izdarītu. Negatīvā puse ir tāda, ka atsevišķu smadzeņu attēlveidošana ģenerē līdz 200 terabaitiem datu (aptuveni tas, ko Facebook ģenerē dienā). Un tas būs tikai līdz kvantu datori ap 2020. gadu vidu ienāksim tirgū, lai mēs varētu viegli pilnībā apstrādāt šo lielo datu apjomu.

Gēnu sekvencēšana un rediģēšana. Aprakstīts trešā nodaļa, un šajā kontekstā tas attiecas uz smadzenēm.

Kopumā savienojuma kartēšanas izaicinājums tiek salīdzināts ar cilvēka genoma kartēšanu, kas tika sasniegts 2001. gadā. Lai gan tas ir daudz grūtāks, savienojuma iespējamā atmaksāšanās (līdz 2030. gadu sākumam) pavērs ceļu uz grandiozu teoriju par smadzenes, kas apvienos neirozinātnes jomu.

Šis nākotnes izpratnes līmenis var radīt dažādus lietojumus, piemēram, perfekti prāta kontrolētas ekstremitāšu protēzes, smadzeņu un datora saskarnes (BCI) progresu, smadzeņu-smadzeņu saziņu (sveiki, elektroniskā telepātija), zināšanu un prasmju augšupielāde smadzenēs, Matricai līdzīga prāta augšupielāde tīmeklī — darbojas! Bet šajā nodaļā pievērsīsimies tam, kā šī lielā teorija tiks piemērota smadzeņu un prāta dziedināšanai.

Izšķiroša garīgo slimību ārstēšana

Vispārīgi runājot, visi garīgie traucējumi rodas no viena gēnu defekta vai to kombinācijas, fiziskiem ievainojumiem un emocionālām traumām. Nākotnē jūs saņemsiet pielāgotu ārstēšanu šiem smadzeņu stāvokļiem, pamatojoties uz tehnoloģiju un terapijas metožu kombināciju, kas ļaus jums nevainojami diagnosticēt.

Garīgiem traucējumiem, ko galvenokārt izraisa ģenētiski defekti, tostarp tādas slimības kā Parkinsona slimība, ADHD, bipolāri traucējumi un šizofrēnija, tie tiks ne tikai diagnosticēti daudz agrāk dzīvē, izmantojot turpmāko masu tirgus ģenētisko testēšanu/sekvencēšanu, bet arī tad spēj rediģēt šos traucējošos gēnus (un tiem atbilstošos traucējumus), izmantojot pielāgotas gēnu terapijas procedūras.

Garīgiem traucējumiem, ko izraisījuši fiziski ievainojumi, tostarp smadzeņu satricinājumi un traumatiski smadzeņu ievainojumi (TBI) no nelaimes gadījumiem darba vietā vai kaujas kara zonās, šie stāvokļi galu galā tiks ārstēti, kombinējot cilmes šūnu terapiju, lai atjaunotu ievainotos smadzeņu apgabalus (aprakstīts pēdējā nodaļa), kā arī specializēti smadzeņu implanti (neiroprotezēšana).

Jo īpaši pēdējais jau tiek aktīvi pārbaudīts izmantošanai masu tirgū līdz 2020. gadam. Izmantojot paņēmienu, ko sauc par dziļo smadzeņu stimulāciju (DBS), ķirurgi implantē 1 milimetru plānu elektrodu noteiktā smadzeņu zonā. Līdzīgi kā elektrokardiostimulators, šie implanti stimulē smadzenes ar vieglu, vienmērīgu elektrības plūsmu, lai pārtrauktu negatīvās atgriezeniskās saites cilpas, kas izraisa traucējošus garīgus traucējumus. Viņi jau ir atzīts par veiksmīgu ārstējot pacientus ar smagu OKT, bezmiegu un depresiju.  

Bet, runājot par paralizējošiem garīgiem traucējumiem, ko izraisa emocionāla trauma, tostarp pēctraumatiskā stresa traucējumi (PTSD), ārkārtēji bēdu vai vainas apziņas periodi, ilgstoša stresa un garīga vardarbība no jūsu vides utt., šie apstākļi ir sarežģītāka mīkla. izārstēt.

Nemierīgo atmiņu sērga

Tāpat kā nav lielas smadzeņu teorijas, zinātnei nav arī pilnīgas izpratnes par to, kā mēs veidojam atmiņas. Mēs zinām, ka atmiņas tiek iedalītas trīs vispārīgos veidos:

Maņu atmiņa: “Atceros, ka pirms četrām sekundēm redzēju to mašīnu garām pabraucam; pirms trim sekundēm sajutu to hotdogu stendu; dzirdot klasisku rokdziesmu, ejot garām ierakstu veikalam.

Īstermiņa atmiņa: "Pirms aptuveni desmit minūtēm pie manām durvīm pieklauvēja kampaņas atbalstītājs un runāja ar mani par to, kāpēc man vajadzētu balsot par Trampu par prezidentu."

Ilgtermiņa atmiņa: “Pirms septiņiem gadiem es devos eiro ceļojumā ar diviem draugiem. Kādu reizi es atceros, ka Amsterdamā biju iegrimis un pēc tam kaut kādā veidā nokļuvu Parīzē nākamajā dienā. Labākais laiks jebkad.”

No šiem trim atmiņas veidiem ilgtermiņa atmiņas ir vissarežģītākās; tajos ir tādas apakšklases kā netiešā atmiņa un skaidra atmiņa, no kuriem pēdējo var sīkāk iedalīt pēc semantiskā atmiņa, epizodiska atmiņa, un pats galvenais, emocionālās atmiņas. Šīs sarežģītības dēļ tie var radīt tik lielu kaitējumu.

Nespēja pareizi ierakstīt un apstrādāt ilgtermiņa atmiņas ir galvenais iemesls daudziem psiholoģiskiem traucējumiem. Tas ir arī iemesls, kāpēc psiholoģisko traucējumu ārstēšanā nākotnē būs jāatjauno ilgtermiņa atmiņas vai jāpalīdz pacientiem pārvaldīt vai pilnībā izdzēst traucējošās ilgtermiņa atmiņas.

Atmiņu atjaunošana, lai dziedinātu prātu

Līdz šim ir bijis maz efektīvu ārstēšanas veidu TBI vai ģenētisku traucējumu, piemēram, Parkinsona slimības, slimniekiem, kas attiecas uz zaudēto ilgtermiņa atmiņu atjaunošanu (vai nepārtrauktas zaudēšanas apturēšanu). ASV vien katru gadu no TBI cieš 1.7 miljoni cilvēku, no kuriem 270,000 XNUMX ir militārie veterāni.

Cilmes šūnu un gēnu terapija joprojām ir vismaz desmit gadu attālumā (~2025) no potenciāli izārstēšanas TBI traumām un Parkinsona slimības ārstēšanas. Līdz tam laikam smadzeņu implanti, kas ir līdzīgi iepriekš aprakstītajiem, šodien risina šos apstākļus. Tos jau lieto epilepsijas, Parkinsona slimības un Alcheimera pacientiem un šīs tehnoloģijas turpmākajai attīstībai (īpaši tiem finansē DARPA) varētu atjaunot TBI slimnieku spēju radīt jaunas un atjaunot vecās ilgtermiņa atmiņas līdz 2020. gadam.

Atmiņu dzēšana, lai dziedinātu prātu

Varbūt jūs piekrāpa kāds, kuru mīlējāt, vai varbūt esat aizmirsis savas rindas kādā nozīmīgā publiskās uzstāšanās pasākumā; negatīvām atmiņām ir nejauks ieradums kavēties jūsu prātā. Šādas atmiņas var iemācīt jums pieņemt labākus lēmumus vai arī padarīt jūs piesardzīgāku noteiktu darbību veikšanā.

Bet, kad cilvēki piedzīvo traumatiskākas atmiņas, piemēram, atrašana mīļotā cilvēka nogalinātā līķa atrašanā vai izdzīvošana kara zonā, šīs atmiņas var kļūt toksiskas, kas var izraisīt pastāvīgas fobijas, vielu lietošanu un negatīvas izmaiņas personībā, piemēram, pastiprinātu agresiju, depresiju. uc, piemēram, PTSD bieži sauc par atmiņas slimību; Traumatiskie incidenti un visu laiku izjustās negatīvās emocijas paliek iestrēgušas tagadnē, jo cietušie nevar aizmirst un laika gaitā samazināt to intensitāti.

Tieši tāpēc, kad tradicionālās sarunvalodas terapijas, narkotikas un pat nesen uz virtuālo realitāti balstītas terapijas, nepalīdzēs pacientam pārvarēt atmiņas traucējumus, nākamie terapeiti un ārsti var nozīmēt vispārēju traumatiskās atmiņas noņemšanu.

Jā, es zinu, tas izklausās pēc zinātniskās fantastikas sižeta ierīces no filmas, Mūžīgais starojums Spotless Mind, taču atmiņas dzēšanas pētījumi virzās ātrāk, nekā jūs domājat.

Vadošā tehnika rada jaunu izpratni par to, kā pašas atmiņas tiek atcerēties. Redziet, atšķirībā no tā, ko varētu stāstīt parastā gudrība, atmiņa nekad nav cirsta akmenī. Tā vietā atmiņas atcerēšanās maina pašu atmiņu. Piemēram, laimīga atmiņa par mīļoto cilvēku var neatgriezeniski pārvērsties par rūgti saldu, pat sāpīgu atmiņu, ja to atceras viņu bēru laikā.

Zinātniskā līmenī jūsu smadzenes reģistrē ilgtermiņa atmiņas kā neironu, sinapsu un ķīmisko vielu kolekciju. Kad jūs mudināt smadzenes atcerēties kādu atmiņu, tām ir jāreformē šī kolekcija īpašā veidā, lai jūs atcerētos minēto atmiņu. Bet tas ir tajā laikā pārkonsolidācija fāze, kad jūsu atmiņa ir visneaizsargātākā pret izmaiņām vai izdzēšanu. Un tieši to zinātnieki ir atklājuši, kā to izdarīt.

Īsumā, šī procesa sākotnējie izmēģinājumi ir aptuveni šādi:

• Jūs apmeklējat medicīnas klīniku, lai norunātu tikšanos ar specializētu terapeitu un laboratorijas tehniķi;

• Pēc tam terapeits uzdos jums virkni jautājumu, lai izolētu jūsu fobijas vai PTSS galveno cēloni (atmiņu);

• Kad esat izolēts, terapeits liek jums domāt un runāt par šo atmiņu, lai jūsu prāts aktīvi koncentrētos uz atmiņu un ar to saistītajām emocijām;

• Šīs ilgstošas ​​atcerēšanās laikā laboratorijas tehniķis liks jums norīt tableti vai injicēt atmiņu nomācošas zāles;

• Atmiņai turpinoties un narkotikām iedarbojoties, emocijas, kas saistītas ar atmiņu, sāk mazināties un izbalināt, līdztekus izvēlētajām atmiņas detaļām (atkarībā no lietotajām zālēm atmiņa var pilnībā nepazust);

• Jūs paliekat telpā, līdz zāles pilnībā izzūd, ti, kad stabilizējas jūsu dabiskā spēja veidot normālas īstermiņa un ilgtermiņa atmiņas.

Mēs esam atmiņu kolekcija

Lai gan mūsu ķermenis var būt milzīgs šūnu kopums, mūsu prāts ir milzīgs atmiņu krājums. Mūsu atmiņas veido mūsu personības un pasaules uzskatu pamatā esošo režģi. Atsevišķas atmiņas noņemšana — mērķtiecīgi vai, vēl ļaunāk, nejauši — neparedzami ietekmētu mūsu psihi un to, kā mēs darbojamies mūsu ikdienas dzīvē.

(Tagad, padomājot par to, šis brīdinājums izklausās ļoti līdzīgs tauriņa efektam, kas minēts gandrīz katrā pēdējo trīs gadu desmitu filmā par ceļojumiem. Interesanti.)

Šī iemesla dēļ, lai gan atmiņas samazināšana un noņemšana izklausās kā aizraujoša terapijas pieeja, lai palīdzētu PTSS slimniekiem vai izvarošanas upuriem pārvarēt pagātnes emocionālo traumu, ir svarīgi atzīmēt, ka šāda ārstēšana nekad netiks piedāvāta vieglprātīgi.

Ar iepriekš aprakstītajām tendencēm un rīkiem pastāvīgās un kropļojošās garīgās slimības beigas būs redzamas mūsu dzīves laikā. Starp šo un jaunākajām zālēm, precīzo medicīnu un pastāvīgo fizisku traumu beigām, kas aprakstītas iepriekšējās nodaļās, jūs domājat, ka mūsu Future of Health sērija ir aptvērusi visu… labi, ne gluži. Tālāk mēs apspriedīsim, kā izskatīsies rītdienas slimnīcas, kā arī turpmāko veselības aprūpes sistēmas stāvokli.

Veselības seriāla nākotne

Veselības aprūpe tuvojas revolūcijai: veselības nākotne P1

Rītdienas pandēmijas un superzāles, kas izstrādātas, lai ar tām cīnītos: veselības nākotne P2

Precīza veselības aprūpe iekļaujas jūsu genomā: veselības nākotne P3

Pastāvīgu fizisku traumu un invaliditātes beigas: veselības nākotne P4

Rītdienas veselības aprūpes sistēmas pieredze: veselības nākotne P6

Atbildība par savu kvantitatīvo veselību: veselības nākotne P7