Quantumrun

KREDYT WZROKU: Quantumrun

Zrozumienie mózgu, aby usunąć choroby psychiczne: przyszłość zdrowia P5

David Tal, wydawca, futurysta
@DavidTal pisze
LinkedIn

Wt, 09 / 15 / 2020 - 05: 34

100 miliardów neuronów. 100 bilionów synaps. 400 mil naczyń krwionośnych. Nasze mózgi frustrują naukę swoją złożonością. W rzeczywistości pozostają 30 czasy mocniejszy niż nasz najszybszy Superkomputer.

Ale odkrywając ich tajemnicę, otwieramy świat wolny od trwałych uszkodzeń mózgu i zaburzeń psychicznych. Co więcej, będziemy w stanie zwiększyć naszą inteligencję, wymazać bolesne wspomnienia, połączyć nasze umysły z komputerami, a nawet połączyć nasze umysły z umysłami innych.

Wiem, że to wszystko brzmi szalenie, ale gdy będziesz dalej czytać, zaczniesz rozumieć, jak blisko jesteśmy przełomów, które z łatwością zmienią to, co to znaczy być człowiekiem.

Wreszcie zrozumienie mózgu

Przeciętny mózg to gęsty zbiór neuronów (komórek zawierających dane) i synaps (ścieżek, które umożliwiają neuronom komunikację). Ale dokładnie, jak te neurony i synapsy się komunikują i jak różne części mózgu wpływają na różne części ciała, pozostaje tajemnicą. Nie mamy nawet wystarczająco potężnych narzędzi, aby w pełni zrozumieć ten narząd. Co gorsza, neuronaukowcy na świecie nie mają nawet uzgodnionej jednolitej teorii działania mózgu.

Ten stan rzeczy wynika w dużej mierze ze zdecentralizowanej natury neuronauki, ponieważ większość badań nad mózgiem odbywa się na uniwersytetach i instytutach naukowych na całym świecie. Jednak obiecujące nowe inicjatywy – takie jak USA Inicjatywa BRAIN i UE Projekt ludzkiego mózgu— obecnie trwają prace nad centralizacją badań nad mózgiem, wraz z większymi budżetami na badania i bardziej ukierunkowanymi dyrektywami badawczymi.

Wspólnie te inicjatywy mają na celu dokonanie ogromnych przełomów w dziedzinie neuronauki Connectomics — badania nad konektomów: kompleksowe mapy połączeń w układzie nerwowym organizmu. (Zasadniczo naukowcy chcą zrozumieć, co naprawdę robi każdy neuron i synapsa w mózgu). W tym celu projekty, na które zwraca się największą uwagę, obejmują:

Optogenetyka. Odnosi się to do techniki neuronaukowej (związanej z konektomiką), która wykorzystuje światło do kontrolowania neuronów. W języku angielskim oznacza to użycie najnowszych narzędzi do edycji genetycznej opisanych we wcześniejszych rozdziałach tej serii, aby genetycznie modyfikować neurony w mózgu zwierząt laboratoryjnych, tak aby stały się one uczulone na światło. Ułatwia to monitorowanie, które neurony zapalają się w mózgu, gdy te zwierzęta się poruszają lub myślą. Po zastosowaniu tej technologii u ludzi, technologia ta pozwoli naukowcom dokładniej zrozumieć, które części mózgu kontrolują twoje myśli, emocje i ciało.

Kod kreskowy w mózgu. Kolejna technika, Kody kreskowe FISSEQ, wstrzykuje do mózgu specjalnie skonstruowany wirus, który ma nieszkodliwie odciskać unikalne kody kreskowe w zainfekowanych neuronach. Umożliwi to naukowcom identyfikację połączeń i aktywności aż do poszczególnych synaps, potencjalnie przewyższając optogenetykę.

Obrazowanie całego mózgu. Zamiast indywidualnie identyfikować funkcję neuronów i synaps, alternatywnym podejściem jest rejestrowanie ich wszystkich jednocześnie. I co zdumiewające, mamy już narzędzia do obrazowania (w każdym razie wczesne wersje), aby to zrobić. Minusem jest to, że obrazowanie pojedynczego mózgu generuje do 200 terabajtów danych (mniej więcej tyle, ile Facebook generuje w ciągu dnia). I to będzie tylko do komputery kwantowe wejdziemy na rynek około połowy lat dwudziestych, dzięki czemu będziemy mogli łatwo w pełni przetwarzać taką ilość dużych zbiorów danych.

Sekwencjonowanie i edycja genów. Opisane w rozdział trzeci, iw tym kontekście stosuje się do mózgu.

Ogólnie rzecz biorąc, wyzwanie polegające na zmapowaniu konektomu jest porównywane do mapowania ludzkiego genomu, osiągniętego w 2001 roku. Ostateczna opłacalność konektomu (do początku lat 2030. XX wieku), choć jest znacznie trudniejsza, utoruje drogę do wielkiej teorii mózg, który zjednoczy pole neuronauki.

Ten przyszły poziom zrozumienia może prowadzić do różnych zastosowań, takich jak doskonale kontrolowane protezy kończyn, postępy w interfejsie mózg-komputer (BCI), komunikacja mózg-mózg (cześć, telepatia elektroniczna), przekazywanie wiedzy i umiejętności do mózgu, jak w Matrixie przesyłanie twojego umysłu do sieci — działa! Ale w tym rozdziale skupmy się na tym, jak ta wielka teoria będzie miała zastosowanie do leczenia mózgu i umysłu.

Decydujące leczenie choroby psychicznej

Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie zaburzenia psychiczne wynikają z jednej lub kombinacji defektów genów, urazów fizycznych i urazów emocjonalnych. W przyszłości otrzymasz zindywidualizowane leczenie tych chorób mózgu, oparte na połączeniu technologii i technik terapeutycznych, które pozwolą Ci doskonale zdiagnozować.

W przypadku zaburzeń psychicznych spowodowanych głównie przez defekty genetyczne – w tym choroby takie jak choroba Parkinsona, ADHD, choroba afektywna dwubiegunowa i schizofrenia – będą one diagnozowane nie tylko znacznie wcześniej w życiu poprzez przyszłe, masowe testy/sekwencjonowanie genetyczne, ale potem będziemy w stanie edytować te kłopotliwe geny (i odpowiadające im zaburzenia) za pomocą dostosowanych procedur terapii genowej.

W przypadku zaburzeń psychicznych spowodowanych urazami fizycznymi – w tym wstrząsami mózgu i urazowymi uszkodzeniami mózgu (TBI) spowodowanymi wypadkami przy pracy lub walkami w strefach wojennych – stany te będą ostatecznie leczone za pomocą kombinacji terapii komórkami macierzystymi, aby odbudować uszkodzone obszary mózgu (opisane w ostatni rozdział), a także specjalistyczne implanty mózgowe (neuroprotetyka).

W szczególności ta ostatnia jest już aktywnie testowana do użytku na rynku masowym do 2020 roku. Stosując technikę zwaną głęboką stymulacją mózgu (DBS), chirurdzy wszczepiają elektrodę o grubości 1 milimetra w określonym obszarze mózgu. Podobnie jak rozrusznik serca, implanty te stymulują mózg łagodnym, stałym przepływem energii elektrycznej, aby przerwać pętle ujemnego sprzężenia zwrotnego, które powodują destrukcyjne zaburzenia psychiczne. Oni już został uznany za udany w leczeniu pacjentów z ciężkim OCD, bezsennością i depresją.

Ale jeśli chodzi o paraliżujące zaburzenia psychiczne spowodowane traumą emocjonalną – w tym zespół stresu pourazowego (PTSD), ekstremalne okresy żalu lub poczucia winy, długotrwałe narażenie na stres i psychiczne przemoc ze strony otoczenia itp. – te stany są trudniejszą zagadką wyleczyć.

Plaga kłopotliwych wspomnień

Tak jak nie ma wielkiej teorii mózgu, nauka również nie ma pełnego zrozumienia tego, jak tworzymy wspomnienia. Wiemy, że wspomnienia są podzielone na trzy ogólne typy:

Pamięć sensoryczna: „Pamiętam, jak widziałem ten samochód przejeżdżający cztery sekundy temu; wąchając hot doga trzy sekundy temu; słuchając klasycznej rockowej piosenki, przechodząc obok sklepu z płytami”.

Pamięć krótkotrwała: „Około dziesięć minut temu zwolennik kampanii zapukał do moich drzwi i rozmawiał ze mną o tym, dlaczego powinienem głosować na Trumpa na prezydenta”.

Pamięć długoterminowa: „Siedem lat temu wybrałem się na wycieczkę po Europie z dwoma kumplami. Pamiętam, jak kiedyś naćpałem się grzybami w Amsterdamie, a następnego dnia jakoś wylądowałem w Paryżu. Najlepszy czas w historii.

Spośród tych trzech typów pamięci, pamięci długotrwałe są najbardziej złożone; zawierają podklasy, takie jak pamięć ukryta i pamięć jawna, z których ostatnia może być dalej podzielona przez Pamięć semantyczna, epizodyczna pamięć, a co najważniejsze, wspomnienia emocjonalne. Ta złożoność powoduje, że mogą powodować tak wiele szkód.

Niezdolność do prawidłowego rejestrowania i przetwarzania wspomnień długotrwałych jest główną przyczyną wielu zaburzeń psychicznych. Dlatego też przyszłość leczenia zaburzeń psychicznych będzie wiązała się z przywracaniem wspomnień długotrwałych lub pomaganiem pacjentom w radzeniu sobie lub całkowitym wymazaniu kłopotliwych wspomnień długotrwałych.

Przywracanie wspomnień, aby uzdrowić umysł

Do tej pory istniało niewiele skutecznych metod leczenia osób cierpiących na TBI lub zaburzenia genetyczne, takie jak choroba Parkinsona, w przypadku których dochodzi do przywrócenia utraconych (lub powstrzymania trwającej utraty) wspomnień długotrwałych. W samych Stanach Zjednoczonych 1.7 miliona cierpi z powodu TBI każdego roku, z czego 270,000 XNUMX to weterani wojskowi.

Komórkami macierzystymi i terapią genową jest jeszcze co najmniej dekada (~2025) od potencjalnego wyleczenia urazów TBI i wyleczenia choroby Parkinsona. Do tego czasu implanty mózgowe podobne do opisanych wcześniej wydają się rozwiązywać te problemy dzisiaj. Są już stosowane w leczeniu padaczki, choroby Parkinsona i Alzheimera pacjentów i dalszy rozwój tej technologii (zwłaszcza ufundowane przez DARPA) może przywrócić osobom cierpiącym na TBI zdolność do tworzenia nowych i przywracania starych wspomnień długoterminowych do 2020 r.

Wymazywanie wspomnień, aby uzdrowić umysł

Może zostałeś oszukany przez kogoś, kogo kochałeś, a może zapomniałeś o swoich kwestiach podczas ważnego wystąpienia publicznego; negatywne wspomnienia mają w twoim umyśle paskudny nawyk. Takie wspomnienia mogą albo nauczyć cię podejmowania lepszych decyzji, albo sprawić, że będziesz bardziej ostrożny w podejmowaniu pewnych działań.

Ale kiedy ludzie doświadczają bardziej traumatycznych wspomnień, takich jak odnalezienie zamordowanego ciała ukochanej osoby lub przetrwanie w strefie wojny, wspomnienia te mogą stać się toksyczne – potencjalnie prowadząc do trwałych fobii, nadużywania substancji i negatywnych zmian osobowości, takich jak zwiększona agresja, depresja itd. Na przykład PTSD jest często określane jako choroba pamięci; traumatyczne incydenty i negatywne emocje odczuwane przez cały czas pozostają w teraźniejszości, ponieważ cierpiący nie mogą zapomnieć i z czasem zmniejszyć swoją intensywność.

Dlatego, gdy tradycyjne terapie oparte na konwersacji, leki, a nawet najnowsze terapie oparte na wirtualnej rzeczywistości, nie pomagają pacjentowi przezwyciężyć zaburzeń pamięciowych, przyszli terapeuci i lekarze mogą zalecić całkowite usunięcie pamięci traumatycznej.

Tak, wiem, to brzmi jak urządzenie fabularne Sci-Fi z filmu, Zakochany bez pamięci, ale badania nad wymazywaniem pamięci idą szybciej niż myślisz.

Wiodąca technika pozwala zrozumieć, w jaki sposób zapamiętywane są same wspomnienia. Widzisz, w przeciwieństwie do tego, co może ci powiedzieć powszechna mądrość, pamięć nigdy nie jest wyryta w kamieniu. Zamiast tego akt pamiętania pamięci zmienia samą pamięć. Na przykład szczęśliwe wspomnienie ukochanej osoby może na stałe zamienić się w słodko-gorzkie, a nawet bolesne wspomnienie, jeśli zostanie przypomniane podczas pogrzebu.

Na poziomie naukowym twój mózg rejestruje wspomnienia długoterminowe jako zbiór neuronów, synaps i substancji chemicznych. Kiedy podpowiadasz mózgowi, aby zapamiętał wspomnienie, musi zreformować tę kolekcję w określony sposób, abyś mógł zapamiętać to wspomnienie. Ale to w tym czasie rekonsolidacja faza, w której twoja pamięć jest najbardziej podatna na zmianę lub wymazanie. I to jest dokładnie to, co naukowcy odkryli, jak to zrobić.

Krótko mówiąc, wstępne próby tego procesu przebiegają mniej więcej tak:

Odwiedzasz klinikę medyczną na wizytę u wyspecjalizowanego terapeuty i technika laboratoryjnego;
Terapeuta zadałby ci wtedy serię pytań, aby wyizolować pierwotną przyczynę (pamięć) twojej fobii lub zespołu stresu pourazowego;
Po odizolowaniu, terapeuta sprawi, że będziesz myślał i rozmawiał o tym wspomnieniu, aby twój umysł był aktywnie skupiony na pamięci i związanych z nią emocjach;
Podczas tego przedłużającego się wspomnienia technik laboratoryjny kazałby ci połknąć pigułkę lub wstrzyknąć ci lek hamujący pamięć;
W miarę jak wspomnienie trwa i włącza się narkotyk, emocje związane z pamięcią zaczynają słabnąć i zanikać wraz z wybranymi szczegółami pamięci (w zależności od użytego narkotyku pamięć może nie zniknąć całkowicie);
Pozostajesz w pokoju, aż lek całkowicie zniknie, tj. kiedy ustabilizuje się twoja naturalna zdolność do tworzenia normalnych, krótko- i długoterminowych wspomnień.

Jesteśmy zbiorem wspomnień

Podczas gdy nasze ciała mogą być gigantyczną kolekcją komórek, nasze umysły są gigantyczną kolekcją wspomnień. Nasze wspomnienia tworzą podstawową siatkę naszych osobowości i światopoglądów. Usunięcie pojedynczego wspomnienia – celowo lub, co gorsza, przypadkowe – miałoby nieprzewidywalny wpływ na naszą psychikę i sposób, w jaki funkcjonujemy w naszym codziennym życiu.

(Teraz, kiedy o tym myślę, to ostrzeżenie brzmi bardzo podobnie do efektu motyla wspomnianego w prawie każdym filmie z podróży w czasie z ostatnich trzech dekad. Interesujące.)

Z tego powodu, chociaż minimalizacja i usuwanie pamięci brzmi jak ekscytujące podejście terapeutyczne, które pomaga osobom cierpiącym na PTSD lub ofiarom gwałtu przezwyciężyć emocjonalną traumę z przeszłości, ważne jest, aby pamiętać, że takie leczenie nigdy nie będzie oferowane lekceważąco.

Tak, z trendami i narzędziami przedstawionymi powyżej, koniec trwałej i wyniszczającej choroby psychicznej będzie widoczny w naszym życiu. Można by pomyśleć, że między tym, a nowymi, przebojowymi lekami, medycyną precyzyjną i zakończeniem trwałych urazów fizycznych opisanych we wcześniejszych rozdziałach, nasza seria „Przyszłość zdrowia” obejmuje to wszystko… cóż, nie do końca. Następnie omówimy, jak będą wyglądać przyszłe szpitale, a także przyszły stan systemu opieki zdrowotnej.