Quantumrun

CREDIT DE IMAGINE: Quantumrun

Înțelegerea creierului pentru a șterge bolile mintale: viitorul sănătății P5

David Tal, editor, futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Mar, 09 - 15:2020

100 de miliarde de neuroni. 100 de trilioane de sinapse. 400 de mile de vase de sânge. Creierul nostru frustrează știința cu complexitatea lor. De fapt, ele rămân 30 ori mai puternic decât cel mai rapid al nostru supercomputer.

Dar, dezvăluind misterul lor, deschidem o lume fără leziuni permanente ale creierului și tulburări mentale. Mai mult decât atât, vom putea să ne creștem inteligența, să ștergem amintirile dureroase, să ne conectăm mințile la computere și chiar să ne conectăm mintea cu mintea altora.

Știu, totul sună nebunesc, dar pe măsură ce vei citi mai departe, vei începe să înțelegi cât de aproape suntem de descoperiri care vor schimba cu ușurință ce înseamnă să fii om.

În sfârșit, înțelegem creierul

Creierul mediu este o colecție densă de neuroni (celule care conțin date) și sinapse (căi care permit neuronilor să comunice). Dar exact cum comunică acei neuroni și sinapse și cum diferite părți ale creierului afectează diferite părți ale corpului tău, asta rămâne un mister. Nici măcar nu avem instrumente suficient de puternice pentru a înțelege pe deplin acest organ. Mai rău, oamenii de știință din lume nu au nici măcar o teorie unificată convenită asupra modului în care funcționează creierul.

Această stare de lucruri se datorează în mare măsură naturii descentralizate a neuroștiinței, deoarece majoritatea cercetărilor asupra creierului au loc în universități și institute științifice din întreaga lume. Cu toate acestea, noi inițiative promițătoare, cum ar fi SUA inițiativa BRAIN și UE Proiectul creierului uman— sunt acum în curs de centralizare a cercetării asupra creierului, împreună cu bugete mai mari de cercetare și directive de cercetare mai concentrate.

Împreună, aceste inițiative speră să facă progrese masive în domeniul neuroștiinței Connectomics - studiul conectoame: hărți cuprinzătoare ale conexiunilor din cadrul sistemului nervos al unui organism. (Practic, oamenii de știință vor să înțeleagă ce face cu adevărat fiecare neuron și sinapsă din creierul tău.) În acest scop, proiectele care primesc cea mai mare atenție includ:

Optogenetics. Aceasta se referă la o tehnică de neuroștiință (legată de conectomică) care utilizează lumina pentru a controla neuronii. În engleză, aceasta înseamnă utilizarea celor mai recente instrumente de editare genetică descrise în capitolele anterioare ale acestei serii pentru a modifica genetic neuronii din creierul animalelor de laborator, astfel încât să devină sensibilizați la lumină. Acest lucru face mai ușor să monitorizați ce neuroni se declanșează în interiorul creierului ori de câte ori aceste animale se mișcă sau gândesc. Când este aplicată oamenilor, această tehnologie va permite oamenilor de știință să înțeleagă mai precis ce părți ale creierului vă controlează gândurile, emoțiile și corpul.

Codarea de bare a creierului. O altă tehnică, Cod de bare FISSEQ, injectează creierul cu un virus special conceput pentru a imprima în mod inofensiv coduri de bare unice neuronilor infectați. Acest lucru va permite oamenilor de știință să identifice conexiunile și activitatea până la sinapsa individuală, potențial depășind optogenetica.

Imagistica întregului creier. În loc să identifice funcția neuronilor și a sinapselor în mod individual, o abordare alternativă este să le înregistrezi pe toate simultan. Și, în mod uimitor, avem deja instrumentele de imagistică (oricum versiunile timpurii) pentru a face asta. Dezavantajul este că imagistica unui creier individual generează până la 200 de terabytes de date (aproximativ ceea ce Facebook generează într-o zi). Și va fi doar până calculatoare cuantice intră pe piață, pe la mijlocul anilor 2020, că vom putea procesa complet acea cantitate de date mari cu ușurință.

Secvențierea și editarea genelor. Descris în capitolul trei, și în acest context, aplicat la creier.

În general, provocarea cartografierii conectomului este comparată cu cea a cartografierii genomului uman, realizată în 2001. Deși mult mai provocatoare, eventuala răsplată a conectomului (până la începutul anilor 2030) va deschide calea către o mare teorie a creierul care va uni domeniul neuroștiinței.

Acest nivel viitor de înțelegere poate duce la o varietate de aplicații, cum ar fi membre protetice perfect controlate de minte, progrese în interfața creier-computer (BCI), comunicarea creier-la-creier (bună ziua, telepatie electronică), încărcarea cunoștințelor și a abilităților în creier, Încărcarea minții pe web asemănătoare matricei - funcționează! Dar pentru acest capitol, să ne concentrăm asupra modului în care această mare teorie se va aplica la vindecarea creierului și a minții.

Tratament decisiv pentru bolile mintale

În general, toate tulburările mintale provin dintr-unul sau o combinație de defecte genetice, leziuni fizice și traume emoționale. În viitor, veți primi un tratament personalizat pentru aceste afecțiuni ale creierului, bazat pe o combinație de tehnologie și tehnici de terapie care vă vor diagnostica perfect.

Pentru tulburările mintale cauzate în principal de defecte genetice - inclusiv boli precum boala Parkinson, ADHD, tulburarea bipolară și schizofrenia - acestea nu numai că vor fi diagnosticate mult mai devreme în viață prin teste/secvențierea genetică viitoare, pe piața de masă, dar vom fi apoi capabil să editeze aceste gene supărătoare (și tulburările lor corespunzătoare) folosind proceduri personalizate de terapie genică.

Pentru tulburările mintale cauzate de leziuni fizice - inclusiv comoții și leziuni traumatice ale creierului (TBI) din accidente de muncă sau lupte în zonele de război - aceste afecțiuni vor fi tratate în cele din urmă printr-o combinație de terapie cu celule stem pentru a reface zonele rănite ale creierului (descris în ultimul capitol), precum și implanturi cerebrale specializate (neuroprotetice).

Acesta din urmă, în special, este deja testat activ pentru utilizare pe piața de masă până în 2020. Folosind o tehnică numită stimulare cerebrală profundă (DBS), chirurgii implantează un electrod subțire de 1 milimetru într-o anumită zonă a creierului. Similar cu un stimulator cardiac, aceste implanturi stimulează creierul cu un flux ușor și constant de electricitate pentru a întrerupe buclele de feedback negativ care provoacă tulburări mentale perturbatoare. Au făcut-o deja fost găsită cu succes în tratarea pacienților cu TOC sever, insomnie și depresie.

Dar când vine vorba de acele tulburări mentale paralizante cauzate de traume emoționale – inclusiv tulburare de stres posttraumatic (PTSD), perioade extreme de durere sau vinovăție, expunere prelungită la stres și abuz mental din mediul înconjurător etc. – aceste condiții sunt un puzzle mai complicat. a vindeca.

Ciuma amintirilor supărătoare

Așa cum nu există o mare teorie a creierului, știința nu are o înțelegere completă a modului în care ne formăm amintirile. Ceea ce știm este că amintirile sunt clasificate în trei tipuri generale:

Memorie senzorială: „Îmi amintesc că am văzut mașina aia trecând acum patru secunde; mirosind acel stand de hot dog acum trei secunde; auzind un cântec rock clasic în timp ce treceam pe lângă magazinul de discuri.”

Memorie de scurtă durată: „Acum aproximativ zece minute, un susținător al campaniei mi-a bătut la ușă și a vorbit cu mine despre motivul pentru care ar trebui să-l votez pe Trump pentru președinte.”

Memorie pe termen lung: „Acum șapte ani, am fost într-o călătorie în euro cu doi prieteni. Odată, îmi amintesc că m-am îmbogățit cu ciuperci în Amsterdam și apoi am ajuns cumva la Paris a doua zi. Cel mai bun timp vreodată.”

Dintre aceste trei tipuri de memorie, amintirile pe termen lung sunt cele mai complexe; ele conțin subclase ca memorie implicită și memorie explicită, dintre care cel din urmă poate fi defalcat în continuare prin memoria semantică, memorie episodicași cel mai important, amintiri emoționale. Această complexitate este motivul pentru care pot provoca atât de multe daune.

Incapacitatea de a înregistra și procesa corect amintirile pe termen lung este principalul motiv din spatele multor tulburări psihologice. De asemenea, viitorul vindecării tulburărilor psihologice va implica fie restabilirea amintirilor pe termen lung, fie ajutarea pacienților să gestioneze sau să șteargă complet amintirile supărătoare pe termen lung.

Restaurarea amintirilor pentru a vindeca mintea

Până acum, au existat puține tratamente eficiente pentru persoanele care suferă de TBI sau de tulburări genetice, cum ar fi boala Parkinson, în cazul în care este vorba de restabilirea amintirilor pierdute (sau oprirea pierderii în curs de desfășurare a) amintirilor pe termen lung. Numai în SUA, 1.7 milioane suferă de TBI în fiecare an, dintre care 270,000 sunt veterani militari.

Terapia cu celule stem și genică sunt încă la cel puțin un deceniu distanță (~2025) de la potențial vindecare a leziunilor TBI și vindecarea Parkinson. Până atunci, implanturile cerebrale similare cu cele descrise mai devreme par să abordeze aceste afecțiuni astăzi. Sunt deja folosite pentru a trata epilepsia, boala Parkinson și Alzheimer pacienți și dezvoltări ulterioare ale acestei tehnologii (în special cele finanțat de DARPA) ar putea restabili capacitatea bolnavilor de TBI de a crea noi și de a restaura amintiri vechi pe termen lung până în 2020.

Ștergerea amintirilor pentru a vindeca mintea

Poate că ai fost înșelat de cineva pe care l-ai iubit sau poate ți-ai uitat replicile la un eveniment major de vorbire în public; amintirile negative au un obicei urât de a rămâne în minte. Astfel de amintiri fie te pot învăța să iei decizii mai bune, fie te pot face să fii mai precaut în a lua anumite acțiuni.

Dar atunci când oamenii se confruntă cu amintiri mai traumatizante, cum ar fi găsirea cadavrului unei persoane dragi sau supraviețuirea unei zone de război, aceste amintiri pot deveni toxice – potențial conducând la fobii permanente, abuz de substanțe și schimbări negative ale personalității, cum ar fi agresivitate crescută, depresie. , etc. PTSD, de exemplu, este adesea denumită boala memoriei; incidentele traumatice și emoțiile negative resimțite de-a lungul timpului rămân blocate în prezent, deoarece suferinții nu își pot uita și își pot diminua intensitatea în timp.

De aceea, atunci când terapiile tradiționale bazate pe conversație, droguri și chiar recente terapii bazate pe realitate virtuală, nu reușesc să-l ajute pe pacient să-și depășească tulburarea bazată pe memorie, viitorii terapeuți și medici pot prescrie eliminarea completă a memoriei traumatice.

Da, știu, sună ca un dispozitiv SF din film, Soarele etern al minții fără pată, dar cercetările privind ștergerea memoriei se mișcă mai repede decât credeți.

Tehnica principală funcționează dintr-o nouă înțelegere a modului în care amintirile sunt ele însele amintite. Vezi tu, spre deosebire de ceea ce ți-ar spune înțelepciunea comună, o amintire nu este niciodată pusă în piatră. În schimb, actul de a-ți aminti o amintire schimbă memoria însăși. De exemplu, o amintire fericită a unei persoane dragi s-ar putea transforma permanent într-o amintire dulce-amăruie, chiar dureroasă, dacă este amintită în timpul înmormântării lor.

La nivel științific, creierul tău înregistrează amintirile pe termen lung ca o colecție de neuroni, sinapse și substanțe chimice. Când îți îndemni creierul să-și amintească o amintire, trebuie să reformeze această colecție într-un mod specific pentru ca tu să-ți amintești amintirea respectivă. Dar în timpul asta reconsolidare faza în care memoria ta este cea mai vulnerabilă la a fi modificată sau ștearsă. Și exact asta au descoperit oamenii de știință cum să facă.

Pe scurt, testele inițiale ale acestui proces sunt cam așa:

Vizitați o clinică medicală pentru o programare cu un terapeut specializat și un tehnician de laborator;
Terapeutul ți-ar pune apoi o serie de întrebări pentru a izola cauza principală (memoria) fobiei sau PTSD;
Odată izolat, terapeutul te-ar ține să te gândești și să vorbești despre acea amintire pentru a-ți menține mintea concentrată activ asupra memoriei și emoțiilor asociate acesteia;
În timpul acestei amintiri prelungite, tehnicianul de laborator v-ar pune să înghiți o pastilă sau să vă injectați medicamentul care inhibă memoria;
Pe măsură ce amintirea continuă și drogul începe, emoțiile asociate cu memoria încep să scadă și să se estompeze, alături de detaliile selecte ale memoriei (în funcție de drogul utilizat, memoria poate să nu dispară complet);
Stai în cameră până când medicamentul dispare complet, adică atunci când capacitatea ta naturală de a forma amintiri normale pe termen scurt și lung se stabilizează.

Suntem o colecție de amintiri

În timp ce corpul nostru poate fi o colecție uriașă de celule, mintea noastră este o colecție uriașă de amintiri. Amintirile noastre formează rețeaua de bază a personalităților și viziunilor noastre asupra lumii. Îndepărtarea unei singure amintiri – intenționat sau, mai rău, accidental – ar avea un efect imprevizibil asupra psihicului nostru și asupra modului în care funcționăm în viața noastră de zi cu zi.

(Acum că mă gândesc, acest avertisment sună foarte asemănător cu efectul fluture menționat în aproape fiecare film de călătorie în timp din ultimele trei decenii. Interesant.)

Din acest motiv, în timp ce minimizarea și eliminarea memoriei sună ca o abordare de terapie incitantă pentru a ajuta persoanele care suferă de PTSD sau victimele violului să depășească trauma emoțională din trecutul lor, este important de reținut că astfel de tratamente nu vor fi niciodată oferite cu ușurință.

Iată că, cu tendințele și instrumentele prezentate mai sus, sfârșitul bolilor mintale permanente și paralizante va fi văzut în viața noastră. Între aceasta și noile medicamente de succes, medicina de precizie și sfârșitul leziunilor fizice permanente descrise în capitolele anterioare, ați crede că seria noastră „Viitorul Sănătății” a acoperit totul... ei bine, nu chiar. În continuare, vom discuta despre cum vor arăta spitalele de mâine, precum și despre starea viitoare a sistemului de sănătate.