Kwantumrun

BEELDKREDIET: Kwantumrun

De hersenen begrijpen om psychische aandoeningen te wissen: Future of Health P5

David Tal, uitgever, futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Tue, 09 / 15 / 2020 - 05: 34

100 miljard neuronen. 100 biljoen synapsen. 400 mijl aan bloedvaten. Onze hersenen frustreren de wetenschap met hun complexiteit. Sterker nog, ze blijven 30 keer krachtiger dan onze snelste supercomputer.

Maar door hun mysterie te ontrafelen, openen we een wereld die vrij is van blijvend hersenletsel en psychische stoornissen. Meer dan dat, we zullen in staat zijn om onze intelligentie te vergroten, pijnlijke herinneringen te wissen, onze geest met computers te verbinden en zelfs onze geest te verbinden met de geest van anderen.

Ik weet het, dat klinkt allemaal gek, maar als je verder leest, zul je beginnen te begrijpen hoe dicht we bij doorbraken zijn die gemakkelijk zullen veranderen wat het betekent om mens te zijn.

Eindelijk het brein begrijpen

Het gemiddelde brein is een dichte verzameling neuronen (cellen die gegevens bevatten) en synapsen (routes die neuronen in staat stellen te communiceren). Maar hoe die neuronen en synapsen precies communiceren en hoe verschillende delen van de hersenen verschillende delen van je lichaam beïnvloeden, dat blijft een raadsel. We hebben nog niet eens de tools die krachtig genoeg zijn om dit orgel volledig te begrijpen. Erger nog, 's werelds neurowetenschappers hebben niet eens een overeengekomen uniforme theorie over hoe de hersenen werken.

Deze gang van zaken is grotendeels te wijten aan het gedecentraliseerde karakter van de neurowetenschappen, aangezien het meeste hersenonderzoek plaatsvindt in universiteiten en wetenschappelijke instituten over de hele wereld. Maar veelbelovende nieuwe initiatieven, zoals de VS BRAIN-initiatief en EU Menselijk Brein Project-zijn nu aan de gang om hersenonderzoek te centraliseren, samen met grotere onderzoeksbudgetten en meer gerichte onderzoeksrichtlijnen.

Samen hopen deze initiatieven enorme doorbraken te maken op het gebied van neurowetenschappen van Connectomics - de studie van connectomen: uitgebreide kaarten van verbindingen binnen het zenuwstelsel van een organisme. (In principe willen wetenschappers begrijpen wat elk neuron en elke synaps in je hersenen echt doet.) Hiertoe zijn de projecten die de meeste aandacht krijgen:

optogenetics. Dit verwijst naar een neurowetenschappelijke techniek (gerelateerd aan connectomics) die licht gebruikt om neuronen te controleren. In het Engels betekent dit het gebruik van de nieuwste genetische bewerkingstools die in eerdere hoofdstukken van deze serie zijn beschreven om neuronen in de hersenen van proefdieren genetisch te manipuleren, zodat ze gevoelig worden voor licht. Dit maakt het gemakkelijker om te controleren welke neuronen in de hersenen worden geactiveerd wanneer deze dieren bewegen of denken. Wanneer toegepast op mensen, zal deze technologie wetenschappers in staat stellen om nauwkeuriger te begrijpen welke delen van de hersenen uw gedachten, emoties en lichaam beheersen.

Barcoderen van de hersenen. Een andere techniek, FISSEQ-barcodering, injecteert de hersenen met een speciaal ontwikkeld virus dat is ontworpen om onschadelijk unieke streepjescodes in de geïnfecteerde neuronen af te drukken. Hierdoor kunnen wetenschappers verbindingen en activiteit identificeren tot in de individuele synaps, mogelijk beter dan optogenetica.

Beeldvorming van het hele brein. In plaats van de functie van neuronen en synapsen afzonderlijk te identificeren, is een alternatieve benadering om ze allemaal tegelijk op te nemen. En verbazingwekkend genoeg hebben we al de imaging-tools (in ieder geval vroege versies) om dat te doen. Het nadeel is dat het in beeld brengen van een individueel brein tot 200 terabyte aan gegevens genereert (ongeveer wat Facebook op een dag genereert). En het duurt maar tot quantum computers de markt betreden, rond het midden van de jaren 2020, dat we die hoeveelheid big data gemakkelijk volledig kunnen verwerken.

Gensequencing en bewerking. Beschreven in hoofdstuk drie, en in deze context toegepast op de hersenen.

Over het algemeen wordt de uitdaging om het connectoom in kaart te brengen vergeleken met het in kaart brengen van het menselijk genoom, bereikt in 2001. Hoewel veel uitdagender, zal de uiteindelijke uitbetaling van het connectoom (tegen het begin van de jaren 2030) de weg vrijmaken voor een grootse theorie van de hersenen die het veld van de neurowetenschappen zullen verenigen.

Dit toekomstige niveau van begrip kan leiden tot een verscheidenheid aan toepassingen, zoals perfect hersengestuurde prothetische ledematen, vooruitgang in Brain-Computer Interface (BCI), hersen-naar-hersencommunicatie (hallo, elektronische telepathie), kennis en vaardigheden uploaden naar de hersenen, Matrix-achtig uploaden van je geest naar het web - de werken! Maar laten we ons voor dit hoofdstuk concentreren op hoe deze grootse theorie van toepassing zal zijn op het helen van de hersenen en de geest.

Beslissende behandeling voor psychische aandoeningen

Over het algemeen komen alle psychische stoornissen voort uit een of een combinatie van gendefecten, lichamelijk letsel en emotioneel trauma. In de toekomst krijg je voor deze hersenaandoeningen een behandeling op maat op basis van een combinatie van technologie en therapietechnieken die je perfect diagnosticeren.

Voor psychische stoornissen die voornamelijk worden veroorzaakt door genetische defecten, waaronder ziekten zoals de ziekte van Parkinson, ADHD, bipolaire stoornis en schizofrenie, zullen deze niet alleen veel eerder in het leven worden gediagnosticeerd door middel van toekomstige genetische tests/sequencing op de massamarkt, maar we zullen dan ook in staat om deze lastige genen (en de bijbehorende aandoeningen) te verwijderen met behulp van aangepaste gentherapieprocedures.

Voor psychische stoornissen veroorzaakt door lichamelijk letsel - inclusief hersenschudding en traumatisch hersenletsel (TBI) door arbeidsongevallen of gevechten in oorlogsgebieden - zullen deze aandoeningen uiteindelijk worden behandeld door een combinatie van stamceltherapie om gewonde delen van de hersenen te laten groeien (beschreven in de laatste hoofdstuk), evenals gespecialiseerde hersenimplantaten (neuroprothesen).

Vooral de laatste wordt al actief getest voor gebruik op de massamarkt tegen 2020. Met behulp van een techniek die diepe hersenstimulatie (DBS) wordt genoemd, implanteren chirurgen een dunne elektrode van 1 millimeter in een specifiek deel van de hersenen. Net als een pacemaker stimuleren deze implantaten de hersenen met een milde, gestage stroom van elektriciteit om negatieve feedbacklussen te onderbreken die ontwrichtende psychische stoornissen veroorzaken. Ze hebben al succesvol gevonden bij de behandeling van patiënten met ernstige OCS, slapeloosheid en depressie.

Maar als het gaat om die verlammende psychische stoornissen veroorzaakt door emotioneel trauma - inclusief posttraumatische stressstoornis (PTSS), extreme perioden van verdriet of schuldgevoelens, langdurige blootstelling aan stress en mentale mishandeling uit je omgeving, enz. - zijn deze aandoeningen een lastiger puzzel genezen.

De plaag van lastige herinneringen

Net zoals er geen grote theorie van de hersenen is, heeft de wetenschap ook geen volledig begrip van hoe we herinneringen vormen. Wat we wel weten, is dat herinneringen worden ingedeeld in drie algemene typen:

Sensorisch geheugen: “Ik herinner me dat ik die auto vier seconden geleden voorbij zag komen; drie seconden geleden aan die hotdogkraam ruiken; een klassiek rocknummer horen terwijl je langs de platenwinkel loopt.”

Korte-termijn geheugen: "Ongeveer tien minuten geleden klopte een campagnesupporter op mijn deur en sprak met mij over waarom ik op Trump zou moeten stemmen als president."

Lange termijn geheugen: “Zeven jaar geleden ging ik met twee maatjes op Euroreis. Ik herinner me een keer dat ik high werd van paddo's in Amsterdam en de volgende dag op de een of andere manier in Parijs belandde. Beste tijd ooit."

Van deze drie geheugentypes zijn langetermijngeheugens het meest complex; ze bevatten subklassen zoals impliciete herinnering en expliciet geheugen, waarvan de laatste verder kan worden uitgesplitst naar semantisch geheugen, episodisch geheugen, en het belangrijkste, emotionele herinneringen. Deze complexiteit is de reden waarom ze zoveel schade kunnen aanrichten.

Het onvermogen om langetermijnherinneringen goed vast te leggen en te verwerken is de belangrijkste reden achter veel psychische stoornissen. Het is ook de reden waarom de toekomst van het genezen van psychische stoornissen zal bestaan uit het herstellen van langetermijnherinneringen of het helpen van patiënten om lastige langetermijnherinneringen te beheren of volledig te wissen.

Herinneringen herstellen om de geest te genezen

Tot nu toe zijn er weinig effectieve behandelingen geweest voor patiënten met TBI of genetische aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson, waar het gaat om het herstellen van verloren gegane (of het stoppen van het voortdurende verlies van) langetermijnherinneringen. Alleen al in de VS lijden jaarlijks 1.7 miljoen mensen aan TBI, van wie 270,000 militaire veteranen.

Stamcel- en gentherapie zijn nog minstens een decennium verwijderd (~ 2025) van potentieel genezende TBI-verwondingen en genezing van Parkinson. Tot die tijd lijken hersenimplantaten die vergelijkbaar zijn met de eerder beschreven aandoeningen vandaag de dag aan te pakken. Ze worden al gebruikt voor de behandeling van epilepsie, Parkinson en Alzheimer patiënten, en verdere ontwikkelingen van deze technologie (vooral die gefinancierd door DARPA) het vermogen van TBI-patiënten om nieuwe langetermijnherinneringen te creëren en oude herinneringen te herstellen tegen 2020.

Herinneringen wissen om de geest te genezen

Misschien ben je bedrogen door iemand van wie je hield, of misschien ben je je tekst vergeten tijdens een groot publiek sprekend evenement; negatieve herinneringen hebben de nare gewoonte om in je hoofd te blijven hangen. Zulke herinneringen kunnen je leren om betere beslissingen te nemen, of ze kunnen je voorzichtiger maken bij het nemen van bepaalde acties.

Maar wanneer mensen meer traumatische herinneringen ervaren, zoals het vinden van het vermoorde lichaam van een geliefde of het overleven van een oorlogsgebied, kunnen deze herinneringen giftig worden - wat mogelijk kan leiden tot permanente fobieën, middelenmisbruik en negatieve veranderingen in persoonlijkheid, zoals verhoogde agressie, depressie , enz. PTSS wordt bijvoorbeeld vaak de geheugenziekte genoemd; traumatische incidenten en de negatieve emoties die overal worden gevoeld, blijven vastzitten in het heden, omdat patiënten niet kunnen vergeten en hun intensiteit in de loop van de tijd verminderen.

Dat is de reden waarom traditionele, op gesprekken gebaseerde therapieën, medicijnen en zelfs recente op virtual reality gebaseerde therapieënAls de patiënt de patiënt niet helpt om zijn op geheugen gebaseerde stoornis te overwinnen, kunnen toekomstige therapeuten en artsen de verwijdering van de traumatische herinnering voorschrijven.

Ja, ik weet het, dit klinkt als een Sci-Fi-plotapparaat uit de film, Eternal Sunshine van de Spotless Mind, maar het onderzoek naar het wissen van herinneringen gaat sneller dan je denkt.

De leidende techniek werkt vanuit een nieuw begrip van hoe herinneringen zelf worden herinnerd. Zie je, in tegenstelling tot wat algemene wijsheid je zou kunnen vertellen, is een herinnering nooit in steen gebeiteld. In plaats daarvan verandert de handeling van het onthouden van een herinnering de herinnering zelf. Een gelukkige herinnering aan een geliefde kan bijvoorbeeld permanent veranderen in een bitterzoete, zelfs pijnlijke herinnering als ze tijdens hun begrafenis worden herinnerd.

Op wetenschappelijk niveau registreren uw hersenen langetermijnherinneringen als een verzameling neuronen, synapsen en chemicaliën. Wanneer u uw hersenen ertoe aanzet een herinnering te onthouden, moet deze deze verzameling op een specifieke manier hervormen zodat u die herinnering kunt onthouden. Maar het is tijdens dat reconsolidatie fase waarin uw geheugen het meest kwetsbaar is om gewijzigd of gewist te worden. En dat is precies wat wetenschappers hebben ontdekt.

In een notendop, de eerste proeven van dit proces gaan ongeveer als volgt:

U bezoekt een medische kliniek voor een afspraak met een gespecialiseerde therapeut en laborant;
De therapeut zal u dan een reeks vragen stellen om de hoofdoorzaak (herinnering) van uw fobie of PTSS te isoleren;
Eenmaal geïsoleerd, zou de therapeut je aan die herinnering laten denken en praten om je geest actief op de herinnering en de bijbehorende emoties te concentreren;
Tijdens deze langdurige herinnering zou de laborant u een pil laten slikken of u laten injecteren met het geheugenremmende medicijn;
Naarmate de herinnering voortduurt en het medicijn begint te werken, beginnen de emoties die met de herinnering samenhangen te verminderen en te vervagen, samen met de selecte details van de herinnering (afhankelijk van de gebruikte drug kan de herinnering niet helemaal verdwijnen);
U blijft in de kamer totdat het medicijn volledig is uitgewerkt, dwz wanneer uw natuurlijke vermogen om normale korte- en langetermijnherinneringen te vormen zich stabiliseert.

Wij zijn een verzameling herinneringen

Hoewel ons lichaam een gigantische verzameling cellen kan zijn, is onze geest een gigantische verzameling herinneringen. Onze herinneringen vormen het onderliggende rooster van onze persoonlijkheden en wereldbeelden. Het verwijderen van een enkele herinnering - opzettelijk of, erger nog, per ongeluk - zou een onvoorspelbaar effect hebben op onze psyche en hoe we functioneren in ons dagelijks leven.

(Nu ik erover nadenk, lijkt deze waarschuwing erg op het vlindereffect dat in bijna elke tijdreisfilm van de afgelopen drie decennia wordt genoemd.) Interessant.)

Om deze reden, hoewel het minimaliseren en verwijderen van geheugen klinkt als een opwindende therapiebenadering om PTSS-patiënten of slachtoffers van verkrachting te helpen het emotionele trauma uit hun verleden te overwinnen, is het belangrijk op te merken dat dergelijke behandelingen nooit lichtvaardig zullen worden aangeboden.

Daar heb je het, met de trends en hulpmiddelen die hierboven zijn geschetst, zal het einde van permanente en verlammende psychische aandoeningen in ons leven worden gezien. Tussen dit en de blockbuster nieuwe medicijnen, precisiegeneeskunde en het einde van blijvende lichamelijke verwondingen die in eerdere hoofdstukken zijn beschreven, zou je denken dat onze Future of Health-serie het allemaal heeft behandeld … nou ja, niet helemaal. Vervolgens bespreken we hoe de ziekenhuizen van morgen eruit zullen zien, evenals de toekomstige staat van het gezondheidszorgsysteem.