Quantumrun

BILDKREDIT: Quantumrun

Att förstå hjärnan för att radera psykisk ohälsa: Future of Health P5

David Tal, Förläggare, Futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Tis, 09 / 15 / 2020 - 05: 34

100 miljarder neuroner. 100 biljoner synapser. 400 miles av blodkärl. Våra hjärnor frustrerar vetenskapen med sin komplexitet. I själva verket finns de kvar 30 gånger kraftfullare än våra snabbaste superdator.

Men genom att låsa upp deras mysterium öppnar vi upp en värld fri från permanenta hjärnskador och psykiska störningar. Mer än så kommer vi att kunna öka vår intelligens, radera smärtsamma minnen, koppla våra sinnen till datorer och till och med koppla ihop våra sinnen med andras sinnen.

Jag vet att allt låter galet, men när du läser vidare kommer du att börja förstå hur nära vi är genombrott som lätt kommer att förändra vad det innebär att vara människa.

Äntligen förstår hjärnan

Den genomsnittliga hjärnan är en tät samling av neuroner (celler som innehåller data) och synapser (vägar som tillåter neuroner att kommunicera). Men exakt hur dessa neuroner och synapser kommunicerar och hur olika delar av hjärnan påverkar olika delar av din kropp, det förblir ett mysterium. Vi har inte ens tillräckligt kraftfulla verktyg för att helt förstå detta organ. Vad värre är, världens neuroforskare har inte ens en överenskommen teori om hur hjärnan fungerar.

Detta tillstånd beror till stor del på neurovetenskapens decentraliserade karaktär, eftersom den mesta hjärnforskningen sker vid universitet och vetenskapliga institut runt om i världen. Men lovande nya initiativ – som USA BRAIN initiativ och EU Human Brain Project—pågår nu för att centralisera hjärnforskningen, tillsammans med större forskningsbudgetar och mer fokuserade forskningsdirektiv.

Tillsammans hoppas dessa initiativ göra massiva genombrott inom det neurovetenskapliga området Connectomics - studiet av anslutningar: omfattande kartor över samband inom en organisms nervsystem. (I grund och botten vill forskare förstå vad varje neuron och synaps i din hjärna verkligen gör.) För detta ändamål inkluderar de projekt som får mest uppmärksamhet:

optogenetik. Detta hänvisar till en neurovetenskaplig teknik (relaterad till connectomics) som använder ljus för att kontrollera neuroner. På engelska betyder det att man använder de senaste genetiska redigeringsverktygen som beskrivits i tidigare kapitel i den här serien för att genetiskt konstruera neuroner inuti hjärnan hos försöksdjur, så att de blir ljuskänsliga. Detta gör det lättare att övervaka vilka neuroner som tänds i hjärnan närhelst dessa djur rör sig eller tänker. När den tillämpas på människor kommer denna teknik att göra det möjligt för forskare att mer exakt förstå vilka delar av hjärnan som styr dina tankar, känslor och kropp.

Streckkodning av hjärnan. En annan teknik, FISSEQ streckkodning, injicerar hjärnan med ett speciellt konstruerat virus utformat för att ofarligt trycka in unika streckkoder i de infekterade neuronerna. Detta kommer att tillåta forskare att identifiera kopplingar och aktivitet ner till den individuella synapsen, vilket potentiellt överträffar optogenetik.

Avbildning av hela hjärnan. Istället för att identifiera funktionen hos neuroner och synapser individuellt, är ett alternativt tillvägagångssätt att spela in dem alla samtidigt. Och otroligt nog har vi redan bildverktygen (tidiga versioner i alla fall) för att göra det. Nackdelen är att avbildning av en enskild hjärna genererar upp till 200 terabyte data (ungefär vad Facebook genererar på en dag). Och det blir bara tills kvantdatorer gå in på marknaden, runt mitten av 2020-talet, att vi enkelt kommer att kunna bearbeta den mängden big data fullt ut.

Gensekvensering och redigering. Beskrivs i kapitel tre, och i detta sammanhang tillämpas på hjärnan.

Sammantaget jämförs utmaningen med att kartlägga connectomen med den att kartlägga det mänskliga genomet, som uppnåddes redan 2001. Även om det är mycket mer utmanande, kommer connectomets slutliga utdelning (i början av 2030-talet) att bana väg för en storslagen teori om hjärna som kommer att förena området neurovetenskap.

Denna framtida nivå av förståelse kan leda till en mängd olika tillämpningar, som perfekt sinneskontrollerade proteser, framsteg inom hjärn-datorgränssnitt (BCI), hjärna-till-hjärna-kommunikation (hej, elektronisk telepati), kunskap och skicklighet laddas upp i hjärnan, Matrixliknande uppladdning av ditt sinne till webben – det fungerar! Men för det här kapitlet, låt oss fokusera på hur denna stora teori kommer att tillämpas på att hela hjärnan och sinnet.

Avgörande behandling för psykisk ohälsa

Generellt sett härrör alla psykiska störningar från en eller en kombination av gendefekter, fysiska skador och känslomässiga trauman. I framtiden kommer du att få skräddarsydd behandling för dessa hjärntillstånd baserat på en kombination av teknologi och terapitekniker som kommer att diagnostisera dig perfekt.

För psykiska störningar som främst orsakas av genetiska defekter – inklusive sjukdomar som Parkinsons sjukdom, ADHD, bipolär sjukdom och schizofreni – kommer dessa inte bara att diagnostiseras mycket tidigare i livet genom framtida genetiska tester/sekvenser på massmarknaden, utan vi kommer då att bli kunna redigera bort dessa besvärliga gener (och deras motsvarande störningar) med hjälp av skräddarsydda genterapiprocedurer.

För psykiska störningar orsakade av fysiska skador – inklusive hjärnskakning och traumatiska hjärnskador (TBI) från arbetsplatsolyckor eller strider i krigszoner – kommer dessa tillstånd så småningom att behandlas genom en kombination av stamcellsterapi för att återväxt skadade delar av hjärnan (beskrivs i sista kapitel), samt specialiserade hjärnimplantat (neuroproteser).

Särskilt den sistnämnda testas redan aktivt för massmarknadsanvändning år 2020. Med en teknik som kallas djup hjärnstimulering (DBS) implanterar kirurger en 1 millimeter tunn elektrod i ett specifikt område av hjärnan. I likhet med en pacemaker stimulerar dessa implantat hjärnan med ett milt, jämnt flöde av elektricitet för att avbryta negativa återkopplingsslingor som orsakar störande psykiska störningar. Det har de redan befunnits framgångsrikt vid behandling av patienter med svår OCD, sömnlöshet och depression.

Men när det kommer till de förlamande psykiska störningarna som orsakas av känslomässiga trauman – inklusive posttraumatisk stressyndrom (PTSD), extrema perioder av sorg eller skuld, långvarig exponering för stress och psykisk misshandel från din omgivning, etc – är dessa tillstånd ett svårare pussel till botemedel.

De jobbiga minnens pest

Precis som det inte finns någon stor teori om hjärnan, har vetenskapen inte heller en fullständig förståelse för hur vi bildar minnen. Vad vi vet är att minnen klassificeras i tre allmänna typer:

Sensoriskt minne: ”Jag minns att jag såg den bilen passera för fyra sekunder sedan; luktade på korvstället för tre sekunder sedan; att höra en klassisk rocklåt när jag går förbi skivaffären.”

Korttidsminne: "För ungefär tio minuter sedan knackade en kampanjanhängare på min dörr och pratade med mig om varför jag skulle rösta på Trump som president."

Långtids minne: ”För sju år sedan åkte jag på en Euro-resa med två kompisar. En gång minns jag att jag blev hög på shrooms i Amsterdam och sedan på något sätt hamnade i Paris nästa dag. Bästa tiden någonsin."

Av dessa tre minnestyper är långtidsminnen de mest komplexa; de innehåller underklasser som implicit minne och uttryckligt minne, varav den senare kan delas upp ytterligare av semantiskt minne, episodiskt minneoch viktigast av allt, känslomässiga minnen. Denna komplexitet är anledningen till att de kan orsaka så mycket skada.

Oförmågan att korrekt registrera och bearbeta långtidsminnen är huvudorsaken bakom många psykologiska störningar. Det är också därför som framtiden för att bota psykologiska störningar kommer att innebära att antingen återställa långtidsminnen eller hjälpa patienter att hantera eller helt radera besvärliga långtidsminnen.

Återställer minnen för att läka sinnet

Hittills har det funnits få effektiva behandlingar för personer som lider av TBI eller genetiska störningar som Parkinsons sjukdom, där det handlar om att återställa förlorade (eller stoppa den pågående förlusten av) långtidsminnen. Bara i USA lider 1.7 miljoner av TBI varje år, varav 270,000 XNUMX är militärveteraner.

Stamcells- och genterapi är fortfarande minst ett decennium bort (~2025) från att potentiellt läka TBI-skador och bota Parkinsons. Fram till dess verkar hjärnimplantat liknande de som beskrivits tidigare lösa dessa tillstånd idag. De används redan för att behandla epilepsi, Parkinsons och Alzheimers patienter och vidareutvecklingen av denna teknik (särskilt de finansierat av DARPA) skulle kunna återställa förmågan för TBI-drabbade att skapa nya och återställa gamla långtidsminnen till 2020.

Radera minnen för att läka sinnet

Kanske blev du lurad av någon du älskade, eller så kanske du glömde dina repliker vid ett stort offentligt talevenemang; negativa minnen har en otäck vana att dröja kvar i ditt sinne. Sådana minnen kan antingen lära dig att fatta bättre beslut, eller så kan de göra dig mer försiktig med att vidta vissa åtgärder.

Men när människor upplever mer traumatiska minnen, som att hitta en mördad kropp av en älskad eller överleva en krigszon, kan dessa minnen bli giftiga - vilket kan leda till permanenta fobier, missbruk och negativa personlighetsförändringar, som ökad aggression, depression , etc. PTSD, till exempel, kallas ofta för minnessjukdomen; traumatiska incidenter och de negativa känslor som upplevs genomgående, förblir fast i nuet eftersom de drabbade inte kan glömma och minska sin intensitet över tiden.

Det är därför när traditionella samtalsbaserade terapier, droger och till och med nyare virtuell verklighetsbaserade terapier, misslyckas med att hjälpa patienten att övervinna sin minnesbaserade störning, kan framtida terapeuter och läkare ordinera borttagandet av det traumatiska minnet helt och hållet.

Ja, jag vet, det här låter som en sci-fi plot-enhet från filmen, Eternal Sunshine av Spotless Mind, men forskning om minnesradering går snabbare än du tror.

Den ledande tekniken bygger på en ny förståelse för hur minnen i sig själva kommer ihåg. Du förstår, till skillnad från vad vanlig visdom kan säga dig, är ett minne aldrig hugget i sten. Istället förändrar handlingen att komma ihåg ett minne själva minnet. Till exempel kan ett lyckligt minne av en älskad permanent förvandlas till ett bitterljuvt, till och med smärtsamt, minne om det kommer ihåg under deras begravning.

På en vetenskaplig nivå registrerar din hjärna långtidsminnen som en samling av neuroner, synapser och kemikalier. När du uppmanar din hjärna att komma ihåg ett minne, måste den reformera denna samling på ett specifikt sätt för att du ska komma ihåg minnet. Men det är under det återpackning fasen när ditt minne är mest sårbart för att ändras eller raderas. Och det är precis vad forskare har upptäckt hur man gör.

I ett nötskal, de första försöken med denna process ser ut ungefär så här:

Du besöker en medicinsk klinik för ett möte med en specialiserad terapeut och labbtekniker;
Terapeuten skulle sedan ställa en rad frågor till dig för att isolera grundorsaken (minnet) till din fobi eller PTSD;
När terapeuten väl isolerats, skulle terapeuten få dig att tänka och prata om det minnet för att hålla ditt sinne aktivt fokuserat på minnet och dess associerade känslor;
Under detta långvariga minne, skulle laboratoriet få dig att svälja ett piller eller injicera dig med det minneshämmande läkemedlet;
När minnet fortsätter och drogen sätter igång, börjar de känslor som är förknippade med minnet att minska och blekna, tillsammans med de utvalda detaljerna i minnet (beroende på vilken drog som används, kanske minnet inte helt försvinner);
Du stannar inne i rummet tills drogen tar slut helt, det vill säga när din naturliga förmåga att bilda normala kort- och långtidsminnen stabiliseras.

Vi är en samling minnen

Medan våra kroppar kan vara en gigantisk samling av celler, är våra sinnen en gigantisk samling minnen. Våra minnen utgör det underliggande gallret för våra personligheter och världsbilder. Att ta bort ett enda minne – medvetet eller, värre, av misstag – skulle ha en oförutsägbar effekt på vårt psyke och hur vi fungerar i våra dagliga liv.

(Nu när jag tänker på det låter den här varningen väldigt lik fjärilseffekten som nämns i nästan varje tidsresefilm de senaste tre decennierna. Intressant.)

Av denna anledning, även om minnesminimering och -borttagning låter som en spännande terapimetod för att hjälpa PTSD-drabbade eller våldtäktsoffer att övervinna det känslomässiga traumat från sitt förflutna, är det viktigt att notera att sådana behandlingar aldrig kommer att erbjudas lättvindigt.

Där har du det, med trenderna och verktygen som beskrivs ovan kommer slutet på permanent och förödande psykisk ohälsa att ses under våra liv. Mellan detta och de storsäljande nya läkemedlen, precisionsmedicin och slutet på permanenta fysiska skador som beskrivits i tidigare kapitel, skulle du kunna tro att vår Future of Health-serie har täckt allt... ja, inte riktigt. Härnäst kommer vi att diskutera hur morgondagens sjukhus kommer att se ut, samt sjukvårdens framtida tillstånd.