Memahami otak untuk memadam penyakit mental: Masa Depan Kesihatan P5

100 bilion neuron. 100 trilion sinaps. 400 batu saluran darah. Otak kita mengecewakan sains dengan kerumitannya. Malah, mereka kekal 30 kali lebih berkuasa daripada terpantas kami Supercomputer.

Tetapi dalam membuka kunci misteri mereka, kami membuka dunia yang bebas daripada kecederaan otak kekal dan gangguan mental. Lebih daripada itu, kita akan dapat meningkatkan kecerdasan kita, memadamkan kenangan yang menyakitkan, menghubungkan fikiran kita dengan komputer, dan juga menghubungkan fikiran kita dengan fikiran orang lain.

Saya tahu, semuanya kedengaran gila, tetapi apabila anda membacanya, anda akan mula memahami betapa hampirnya kita dengan kejayaan yang akan mengubah makna menjadi manusia dengan mudah.

Akhirnya memahami otak

Otak purata ialah koleksi neuron yang padat (sel yang mengandungi data) dan sinaps (laluan yang membolehkan neuron berkomunikasi). Tetapi dengan tepat bagaimana neuron dan sinaps itu berkomunikasi dan bagaimana bahagian otak yang berbeza mempengaruhi bahagian tubuh anda yang berlainan, itu masih menjadi misteri. Kami masih belum mempunyai alat yang cukup berkuasa untuk memahami sepenuhnya organ ini. Lebih buruk lagi, ahli sains saraf dunia tidak mempunyai teori bersatu yang dipersetujui tentang cara otak berfungsi.

Keadaan ini sebahagian besarnya disebabkan oleh sifat desentralisasi neurosains, kerana kebanyakan penyelidikan otak berlaku di universiti dan institut saintifik di seluruh dunia. Walau bagaimanapun, menjanjikan inisiatif baharu—seperti AS Inisiatif OTAK dan EU Projek Otak Manusia—kini sedang dijalankan untuk memusatkan penyelidikan otak, bersama-sama dengan belanjawan penyelidikan yang lebih besar dan arahan penyelidikan yang lebih tertumpu.

Bersama-sama, inisiatif ini berharap dapat membuat penemuan besar dalam bidang neurosains Connectomics—kajian tentang sambungan: peta hubungan yang komprehensif dalam sistem saraf organisma. (Pada asasnya, saintis ingin memahami apa yang dilakukan oleh setiap neuron dan sinaps di dalam otak anda.) Untuk tujuan ini, projek yang paling mendapat perhatian termasuk:

Optogenetik. Ini merujuk kepada teknik neurosains (berkaitan dengan connectomics) yang menggunakan cahaya untuk mengawal neuron. Dalam bahasa Inggeris, ini bermakna menggunakan alat penyuntingan genetik terkini yang diterangkan dalam bab awal siri ini untuk merekayasa genetik neuron di dalam otak haiwan makmal, supaya mereka menjadi peka kepada cahaya. Ini memudahkan untuk memantau neuron mana yang menyala di dalam otak apabila haiwan ini bergerak atau berfikir. Apabila digunakan pada manusia, teknologi ini akan membolehkan saintis memahami dengan lebih tepat bahagian otak yang mengawal pemikiran, emosi dan badan anda.

Barcoding otak. Teknik lain, Pengekodan bar FISSEQ, menyuntik otak dengan virus kejuruteraan khas yang direka untuk mencetak kod bar unik secara tidak berbahaya ke dalam neuron yang dijangkiti. Ini akan membolehkan saintis mengenal pasti sambungan dan aktiviti hingga ke sinaps individu, yang berpotensi mengatasi optogenetik.

Pengimejan otak keseluruhan. Daripada mengenal pasti fungsi neuron dan sinaps secara individu, pendekatan alternatif ialah merekodkan kesemuanya secara serentak. Dan cukup menakjubkan, kami sudah mempunyai alat pengimejan (versi awal pula) untuk melakukannya. Kelemahannya ialah pengimejan otak individu menjana sehingga 200 terabait data (kira-kira apa yang dijana oleh Facebook dalam sehari). Dan ia hanya akan sampai komputer kuantum memasuki pasaran, sekitar pertengahan 2020-an, bahawa kami akan dapat memproses sepenuhnya jumlah data besar itu dengan mudah.

Penjujukan dan penyuntingan gen. Diterangkan dalam bab tiga, dan dalam konteks ini, digunakan pada otak.

Secara keseluruhannya, cabaran untuk memetakan penyambung sedang dibandingkan dengan pemetaan genom manusia, yang dicapai pada tahun 2001. Walaupun jauh lebih mencabar, hasil penghubung akhirnya (menjelang awal 2030-an) akan membuka jalan kepada teori besar tentang otak yang akan menyatukan bidang neurosains.

Tahap pemahaman masa depan ini boleh membawa kepada pelbagai aplikasi, seperti anggota prostetik yang dikawal minda dengan sempurna, kemajuan dalam Antara Muka Otak-Komputer (BCI), komunikasi otak-ke-otak (hello, telepati elektronik), pengetahuan dan kemahiran memuat naik ke dalam otak, Muat naik seperti matriks fikiran anda ke dalam web—berhasil! Tetapi untuk bab ini, mari kita fokus pada bagaimana teori besar ini akan digunakan untuk menyembuhkan otak dan minda.

Rawatan tegas untuk penyakit mental

Secara umumnya, semua gangguan mental berpunca daripada satu atau gabungan kecacatan gen, kecederaan fizikal dan trauma emosi. Pada masa hadapan, anda akan menerima rawatan tersuai untuk keadaan otak ini berdasarkan gabungan teknologi dan teknik terapi yang akan mendiagnosis anda dengan sempurna.

Untuk gangguan mental yang kebanyakannya disebabkan oleh kecacatan genetik—termasuk penyakit seperti penyakit Parkinson, ADHD, gangguan bipolar dan skizofrenia—ini bukan sahaja akan didiagnosis lebih awal dalam kehidupan melalui ujian/jujukan genetik pasaran massa pada masa hadapan, tetapi kita akan dapat menyunting gen yang menyusahkan ini (dan gangguan yang sepadan) menggunakan prosedur terapi gen yang disesuaikan.

Untuk gangguan mental yang disebabkan oleh kecederaan fizikal—termasuk gegaran otak dan kecederaan otak traumatik (TBI) akibat kemalangan di tempat kerja atau pertempuran di zon perang—keadaan ini akhirnya akan dirawat melalui gabungan terapi sel stem untuk menumbuhkan semula kawasan otak yang cedera (diterangkan dalam bab terakhir), serta implan otak khusus (neuroprostetik).

Yang terakhir, khususnya, sedang diuji secara aktif untuk kegunaan pasaran besar-besaran menjelang 2020. Menggunakan teknik yang dipanggil rangsangan otak dalam (DBS), pakar bedah menanam elektrod nipis 1 milimeter ke kawasan tertentu otak. Sama seperti perentak jantung, implan ini merangsang otak dengan aliran elektrik yang lembut dan stabil untuk mengganggu gelung maklum balas negatif yang menyebabkan gangguan mental yang mengganggu. Mereka sudah didapati berjaya dalam merawat pesakit OCD yang teruk, insomnia, dan kemurungan.  

Tetapi apabila ia berkaitan dengan gangguan mental yang melumpuhkan yang disebabkan oleh trauma emosi—termasuk gangguan tekanan selepas trauma (PTSD), tempoh kesedihan atau rasa bersalah yang melampau, pendedahan yang berpanjangan kepada tekanan dan penderaan mental daripada persekitaran anda, dsb—keadaan ini adalah teka-teki yang lebih rumit. untuk memulihkan.

Tulah kenangan yang menyusahkan

Sama seperti tiada teori besar tentang otak, sains juga tidak mempunyai pemahaman yang lengkap tentang bagaimana kita membentuk ingatan. Apa yang kita tahu ialah kenangan dikelaskan kepada tiga jenis umum:

Ingatan deria: “Saya masih ingat melihat kereta itu lalu empat saat lalu; mencium bau anjing panas itu tiga saat yang lalu; mendengar lagu rock klasik semasa melalui kedai rekod.”

Memori jangka pendek: “Kira-kira sepuluh minit yang lalu, seorang penyokong kempen mengetuk pintu saya dan bercakap dengan saya tentang mengapa saya perlu mengundi Trump sebagai presiden.”

Ingatan jangka panjang: “Tujuh tahun yang lalu, saya pergi ke Euro perjalanan dengan dua rakan. Pada suatu masa, saya masih ingat mendapat tempat yang tinggi di Amsterdam dan kemudian entah bagaimana berakhir di Paris pada keesokan harinya. Masa terbaik.”

Daripada ketiga-tiga jenis ingatan ini, ingatan jangka panjang adalah yang paling kompleks; ia mengandungi subkelas seperti ingatan tersirat and ingatan eksplisit, yang terakhir boleh dipecahkan lagi oleh ingatan semantik, memori episodik, dan yang paling penting, kenangan emosi. Kerumitan inilah sebabnya ia boleh menyebabkan banyak kerosakan.

Ketidakupayaan untuk merekod dan memproses ingatan jangka panjang dengan betul adalah punca utama di sebalik banyak gangguan psikologi. Itulah sebabnya masa depan mengubati gangguan psikologi akan melibatkan sama ada memulihkan ingatan jangka panjang atau membantu pesakit mengurus atau memadam sepenuhnya ingatan jangka panjang yang menyusahkan.

Mengembalikan ingatan untuk memulihkan fikiran

Sehingga kini, terdapat beberapa rawatan berkesan untuk penghidap TBI atau gangguan genetik seperti penyakit Parkinson, di mana ia datang untuk memulihkan ingatan jangka panjang yang hilang (atau menghentikan kehilangan yang berterusan). Di AS sahaja, 1.7 juta mengalami TBI setiap tahun, 270,000 daripadanya adalah veteran tentera.

Terapi sel stem dan gen masih tinggal sekurang-kurangnya satu dekad lagi (~2025) daripada berpotensi menyembuhkan kecederaan TBI dan menyembuhkan Parkinson. Sehingga itu, implan otak yang serupa dengan yang diterangkan sebelum ini muncul untuk menangani keadaan ini hari ini. Mereka sudah digunakan untuk merawat epilepsi, Parkinson, dan Alzheimer pesakit, dan perkembangan lanjut teknologi ini (terutama mereka dibiayai oleh DARPA) boleh memulihkan keupayaan penghidap TBI untuk mencipta baharu dan memulihkan ingatan jangka panjang lama menjelang 2020.

Memadam kenangan untuk mengubat minda

Mungkin anda telah ditipu oleh seseorang yang anda sayangi, atau mungkin anda terlupa baris anda pada acara pengucapan awam utama; kenangan negatif mempunyai tabiat buruk yang berlarutan dalam fikiran anda. Kenangan sedemikian boleh sama ada mengajar anda untuk membuat keputusan yang lebih baik, atau ia boleh membuatkan anda lebih berhati-hati dalam mengambil tindakan tertentu.

Tetapi apabila orang mengalami kenangan yang lebih traumatik, seperti mencari mayat orang tersayang yang terbunuh atau terselamat dalam zon perang, kenangan ini boleh bertukar toksik—berpotensi membawa kepada fobia kekal, penyalahgunaan bahan dan perubahan negatif dalam personaliti, seperti peningkatan pencerobohan, kemurungan , dsb. PTSD, sebagai contoh, sering dirujuk sebagai penyakit ingatan; insiden traumatik dan emosi negatif yang dirasai sepanjang masa, kekal terperangkap pada masa kini kerana penghidap tidak dapat melupakan dan mengurangkan intensiti mereka dari semasa ke semasa.

Itulah sebabnya apabila terapi berasaskan perbualan tradisional, ubat-ubatan, dan juga baru-baru ini terapi berasaskan realiti maya, gagal membantu pesakit mengatasi gangguan berasaskan ingatan mereka, pakar terapi masa depan dan doktor mungkin menetapkan penyingkiran memori traumatik itu sama sekali.

Ya, saya tahu, ini kedengaran seperti peranti plot Sci-Fi daripada filem itu, Sunshine kekal Minda bersih, tetapi penyelidikan tentang penghapusan ingatan bergerak lebih pantas daripada yang anda fikirkan.

Teknik terkemuka menghasilkan pemahaman baharu tentang bagaimana kenangan itu sendiri diingati. Anda lihat, tidak seperti apa yang dikatakan oleh kebijaksanaan biasa kepada anda, ingatan tidak pernah ditetapkan dalam batu. Sebaliknya, tindakan mengingati memori mengubah ingatan itu sendiri. Sebagai contoh, ingatan gembira terhadap orang yang disayangi boleh bertukar menjadi kenangan pahit, malah menyakitkan, jika diingati semasa pengebumian mereka.

Pada peringkat saintifik, otak anda merekodkan ingatan jangka panjang sebagai koleksi neuron, sinaps dan bahan kimia. Apabila anda menggesa otak anda untuk mengingati memori, ia perlu memperbaharui koleksi ini dengan cara yang khusus untuk anda mengingati ingatan tersebut. Tetapi ia semasa itu penyatuan semula fasa apabila ingatan anda paling terdedah untuk diubah atau dipadamkan. Dan itulah yang telah ditemui oleh saintis bagaimana untuk melakukannya.

Secara ringkasnya, percubaan awal proses ini berjalan seperti ini:

• Anda melawat klinik perubatan untuk temu janji dengan pakar terapi dan juruteknik makmal;

• Ahli terapi kemudiannya akan bertanya kepada anda beberapa soalan untuk mengasingkan punca (ingatan) fobia atau PTSD anda;

• Setelah diasingkan, ahli terapi akan membuatkan anda berfikir dan bercakap tentang ingatan itu untuk memastikan fikiran anda tertumpu secara aktif pada ingatan dan emosi yang berkaitan dengannya;

• Semasa ingatan berpanjangan ini, juruteknik makmal akan meminta anda menelan pil atau menyuntik anda dengan ubat penghalang ingatan;

• Apabila ingatan berterusan dan dadah bermula, emosi yang berkaitan dengan ingatan mula berkurangan dan pudar, bersama butiran pilihan memori (bergantung pada ubat yang digunakan, ingatan mungkin tidak hilang sepenuhnya);

• Anda tinggal di dalam bilik sehingga dadah hilang sepenuhnya, iaitu apabila keupayaan semula jadi anda untuk membentuk ingatan jangka pendek dan jangka panjang yang normal stabil.

Kami adalah koleksi kenangan

Walaupun badan kita mungkin koleksi sel gergasi, minda kita adalah koleksi kenangan gergasi. Kenangan kita membentuk kekisi asas keperibadian dan pandangan dunia kita. Penyingkiran satu ingatan—secara sengaja atau, lebih teruk, secara tidak sengaja—akan memberi kesan yang tidak dapat diramalkan pada jiwa kita dan cara kita berfungsi dalam kehidupan seharian kita.

(Sekarang saya memikirkannya, amaran ini kedengaran sangat mirip dengan kesan rama-rama yang disebut dalam hampir setiap filem perjalanan masa selama tiga dekad yang lalu. Menarik.)

Atas sebab ini, walaupun pengecilan dan penyingkiran ingatan kelihatan seperti pendekatan terapi yang menarik untuk membantu penghidap PTSD atau mangsa rogol mengatasi trauma emosi masa lalu mereka, adalah penting untuk ambil perhatian bahawa rawatan sedemikian tidak akan ditawarkan dengan mudah.

Begitulah, dengan trend dan alat yang digariskan di atas, pengakhiran penyakit mental yang kekal dan melumpuhkan akan dapat dilihat dalam hidup kita. Di antara ini dan ubat-ubatan baru yang hebat, ubat ketepatan, dan penghujung kecederaan fizikal kekal yang diterangkan dalam bab-bab terdahulu, anda akan fikir bahawa siri Masa Depan Kesihatan kami telah merangkumi semuanya … baik, tidak sepenuhnya. Seterusnya, kita akan membincangkan rupa hospital esok, serta keadaan masa depan sistem penjagaan kesihatan.

Siri kesihatan masa depan

Penjagaan Kesihatan Menghampiri Revolusi: Masa Depan Kesihatan P1

Pandemi Esok dan Ubat Super Direka untuk Melawannya: Masa Depan Kesihatan P2

Precision Healthcare Memanfaatkan Genom anda: Masa Depan Kesihatan P3

Tamat Kecederaan Fizikal Kekal dan Hilang Upaya: Masa Depan Kesihatan P4

Mengalami Sistem Penjagaan Kesihatan Esok: Masa Depan Kesihatan P6

Tanggungjawab Terhadap Kesihatan Terkuantiti Anda: Kesihatan Masa Depan P7