Skelbimas
Medicinos mokslininkai smegenis tyrinėjo daugiau nei penkis šimtus metų - ir po to visą laiką mįslingasis organas vis dar turi daugybę paslapčių. Pagaliau, per pastaruosius kelerius metus atsirado nauja technika, vadinama „optogenetika“, kuri mokslininkams gali padėti visiškai naujai išsiaiškinti smegenų paslaptis (ir gydyti jos sutrikimus).
Kodėl mums reikalinga optogenetika?
Daugeliu atžvilgių yra nuostabu, kad psichiatriniai vaistai išvis veikia. Šiuolaikinis progresas, kurį gali padaryti pats geriausias šiuolaikinis mokslas, yra smegenų panardinimas į cheminę vonią ir tikėjimasis, kad tai padarys tai, kas mus domina. Ir... tai savotiški darbai! Kartais.
Yra vaistų, kurie yra labai veiksmingi gydant depresiją, OKS, bipolinį sutrikimą ir Parkinsono ligą. Jie dažnai patiria nemalonų šalutinį poveikį. Vaistai, kurie veikia gerai, dažnai buvo atrasti ne kas kita, kaip bandymas ir klaida. Daugeliu atvejų mokslininkai neturi išsamaus supratimo, kaip smegenys veikia, kad pasiektų normalią funkciją - arba kaip jos veikia, kai sutrinka. Šias žinių spragas sunku pašalinti tradiciniais smegenų tyrimo būdais ir jos riboja galimybes kurti veiksmingą terapiją.
Tai, ko iš tikrųjų norėtų psichiatrai ir neurologai, yra visiška smegenų skaitymo ir rašymo galimybė: galimybė pasiekti kažkieno galvą ir sujaudinti ar slopinkite savavališkas neuronų grupes, turinčias vieno neurono skiriamąją gebą, leisdami mums atskirti disfunkcines populiacijas ir pataisyti jų elgesį realiu laiku. Deja, nulaužti kieno nors galvą ir praleisti laidus prie kiekvieno neurono yra nepraktiška.
Optogenetikos pažadas yra tas, kad tai iš tikrųjų gali leisti gydytojams pasiekti tai, kas panaši į tokią prieigą.
Kaip mokslininkai naudoja šviesą smegenims valdyti
Štai kaip tai veikia: pirmiausia tyrėjai švirkščia subjektą genetiškai modifikuotu virusu, skirtu užkrėsti smegenų audinius. Šimtai milijardų viruso egzempliorių užplūsta smegenis, sušvirkšdami jų naudingąsias medžiagas į nervų ląsteles, kai tik su jomis susiduria.
Šie virusai nėra kenksmingi: užuot pateikę kenkėjišką, save atkartojantį naudingą krūvį, šiuos virusus sukūrė mokslininkams pristatyti gerybinę DNR grandinę, koduojančią specialius paviršiaus baltymus, reaguojančius į specifinius šviesos bangos ilgius. Virusai paprasčiausiai naudojami kaip vienkartiniai švirkštai, perkeliantys specialią DNR į ląsteles.
Neuronai įtraukia šią ypatingą DNR ir, jei sąlygos yra tinkamos, ekspresuoja paviršiaus baltymus, kurie juos sukelia kai stimuliuojama šviesa - tie patys baltymai, kuriuos naudoja žmogaus tinklainės ląstelės, norėdami aptikti šviesą ir formuoti vaizdai. Pakeisdami DNR, kad ji būtų išrankesnė, kai ji išreiškia save, mokslininkai gali pasirinkti, kurios rūšies neuronai (jų yra tūkstančiai veislių) išreiškia paviršiaus baltymus ir reaguos į šviesą.
Tada atidžiai kontroliuodami, kur smegenyse šviečia šviesa, konkrečias vietas, kurios yra stimuliuojamos arba prislėgtą gali būti kontroliuojamas submilimetro tikslumu, tokiu kontrolės laipsniu, koks dar niekada nebuvo galima. Dar geriau, kai kurios smegenų sritys gali būti paveiktos nereikalaujant perpjauti ar perrišti laidų per smegenų medžiagą, todėl procedūra tampa daug saugesnė nei įprastos smegenų stimuliacijos formos.
Pasak Edo Boydeno, MIT bioinžinerijos ir neuromokslų profesorius,
Jei galite valdyti smegenų ląsteles, galite išsiaiškinti, kokia yra jų galia, ką jie gali paveikti - taip pat, jei galite valdyti smegenų ląsteles gali ištaisyti nenormalias smegenų būsenas, o jūs galite sukurti naujo tipo terapiją, atnaujindami skaičiavimus, kurie suklydo neurologiniame ar psichiatriniame sutrikimas
Žemiau galite žiūrėti gana techninę (bet nepaprastai įdomią) paskaitą apie metodus ir metodiką:
Ką jūs galite padaryti su optogenetika?
Įsivaizduokite, kad tyrėjas nori geriau suprasti, kaip veikia depresija. Taigi tyrėjas surenka keletą pelių, kurių depresija yra depresija (neklauskite, kaip tyrėjai sukuria pelių depresiją, to nenorite žinoti), ir pradeda bandymus.
Jie tikrina skirtingų tipų neuronus ir skirtingas smegenų sritis ir mato, kas nutinka, kai jūs stimuliuojate ar slopinate tas sritis ir tuos neuronus. Kai kurios eksperimentinės grupės tampa laimingesnės, kitos - labiau prislėgtos: dauguma to nepadaro. Susiaurindamas, kurios populiacijos yra susijusios ir kaip jos veikia rezultatą, tyrėjas pamažu sukuria gilų, išsamų smegenų funkcinį žemėlapį: išskiria džiaugsmo mechanizmus.
Tai yra toks optogenetikos eksperimentas, kuris suteikia mokslininkams gilesnį supratimą apie įvairias psichines funkcijas ir jų suklydimo būdus.
Optogenetika jau davė įdomių galimų įžvalgų apie šizofrenijos klausos haliucinacijas. Pasak Karlo Deisserotho iš Stanfordo universiteto, tai dabar atrodo tikėtina kad balsai iš tikrųjų yra normalūs vidinio monologo komponentai, neteisingai interpretuojami kaip išorinė įtaka.
„Tai gali būti menkai pripažinta vidinių minčių versija. Kažkodėl prarandama informacija, kad mintis iš tikrųjų kyla iš savęs. Tai laikoma pašaliniu dalyku, balsu kalbančiu. […] [Prieš optogenetiką] nebuvo galimybės to žinoti, nes nebuvo galimybės selektyviai valdyti [ląsteles] tinkamu laiku. “
Tokios įžvalgos yra moksliškai svarbios ir gali paskatinti geresnius vaistus ir gydymo būdus, taip pat atsakyti į senovės paslaptis apie sąmonės ir intelekto prigimtis Mąstymo mašinos: ką neuromokslas ir dirbtinis intelektas gali išmokyti mus apie sąmonęAr dirbtinai intelektualių mašinų ir programinės įrangos kūrimas gali mus išmokyti apie sąmonės veikimą ir paties žmogaus proto prigimtį? Skaityti daugiau .
Artimiausiu metu gydytojai gali įgyti įžvalgų, kurias jie gauna iš šių eksperimentų, pakeisti, ir naudoti optogenetiką tikriems pacientams, kad paveiktų prie to prisidedančią neurologinę veiklą depresija. Optogenetika leidžia gydytojams ne tik tirti smegenis, bet ir jas keisti daug tiksliau, nei buvo įmanoma anksčiau.
„Sanity Hat“ statyba
Deja, tikriausiai neįmanoma naudoti optogenetikos žmonėms neinvaziškai. Kaukolė tiesiog per stora, todėl per ją reikia tiekti šviesolaidinius kabelius. Tai yra pagrindinė operacija ir su ja susijusi rizika, be to, kas paprastai būna pradedant psichiatrinių vaistų kursą.
Tačiau aptariamas gydymas gali būti daug veiksmingesnis ir turėti mažiau šalutinių poveikių, todėl jis tikriausiai bus vertas daugelio pacientų. Jau buvo atlikti tyrimai, kaip naudoti elektrą smegenų stimuliatoriai sunkiai depresijai gydyti, o rezultatai yra daug žadantys. Ateities terapija, pagrįsta optogenetika, greičiausiai bus mažiau invazinė ir veiksmingesnė: kai smegenys bus pritvirtintos tinkamai padėjus šviesolaidiniai kabeliai, galbūt įkišti per nosį, kad nebūtų pažeista kaukolė, likusią aparatinę dalį galima laikyti išorėje, kad būtų lengviau prieiga. Pačiam implantui (šviesolaidiniams kabeliams ir lazeriniams diodams) prireiks tik energijos ir valdymo signalo - dalykų, kurie vieną dieną gali būti aprūpinti belaidžiu ryšiu.
Likusi aparatinė įranga (kompiuteris, baterija ir kt.) Gali būti dėvima išorėje, todėl paciento gydytojas gali ją perprogramuoti, jei reikia, nereikalaujant papildomos operacijos.
Be psichinių ligų taisymo, optogenetika taip pat suteikia daug labiau biologiškai suderinamą ir mažiau invazinį būdą tiesiogiai stimuliuoja nervų ląsteles smegenyse ir kūne, nei įprasti implantuoti elektrodai, o tai eitų ilgą kelią darymas transhumanistinio stiliaus atlikimą skatinantys implantai Smegenų ir kūno prijungimas - implantuotų kompiuterių ateitisAtsižvelgiant į dabartines techninių naujovių ir tobulėjimo tendencijas, dabar yra tinkamas laikas ištirti kompiuterinių ir žmogaus technologijų pažangą. Skaityti daugiau praktiškesnis.
Aišku, tai dar reikia daug kelio: optogenetika šiuo metu yra plačiai naudojama tyrimų priemonė (mes apėmė eksperimentus, naudodamas anksčiau Šviesos atminties eksperimentas paveikia pelių smegenis kaip MIB neuralyzerisPrisimenate, kada Willas Smithas ir Tommy Lee Jonesas naudojo neuralyzerį žmonių prisiminimams ištrinti? Na, „UC Davis“ tyrėjai naudodami šviesą sėkmingai „ištrynė specifinius prisiminimus“ pelėse. Skaityti daugiau ). Tačiau jos, kaip klinikinės terapijos, vaidmuo yra mažiausiai per dešimtmetį ar du, ir ją gali pakeisti kiti metodai, kurie gali suteikti panašius rezultatus mažiau invaziškai.
Vis dėlto perspektyva yra įdomi, o kai kurios programos gali būti pateiktos greičiau. Pavyzdžiui, yra galima naudoti optogenetiką kuriant geresnius kochlearinius implantus daug tiksliau.
Argi tai nėra viskas baisu?
Kai kurie iš jūsų, skaitantys tai, jau priartina jūsų ausines skrybėlę prie ausų, ir tai visiškai sąžininga: toks priėjimas prie smegenų yra beprecedentis, be tam tikro isterinio mokslo ženklo grožinė literatūra. Bent jau verta diskutuoti apie piktnaudžiavimo galimybes.
Jei sugebėsite pakankamai valdyti smegenis, kad ištaisytumėte depresiją ir šizofreniją bei asmenybės sutrikimus, galbūt taip pat sugebėti pakankamai valdyti, kad perprogramuotumėte kieno nors seksualinę orientaciją - arba apiplėšinėkite pasibjaurėtinus vaikus ir kalinių. Tėvų, kurie bando naudoti tokią technologiją priversdami savo vaikus pakeisti tapatybę, rizika yra tai atveria visiškai naujas etines problemas, su kuriomis medicina susidurs pirmą kartą kada nors.
Be to, žiūrint iš paprasto kompiuterio saugumo, daugelis šiuolaikinių medicinos prietaisų yra tiesiog nepakankamai saugūs ir gali būti nulaužti, kai kuriais atvejais belaidžiu būdu. Toks kompromisas yra pakankamai baisu su širdies stimuliatoriumi, tačiau tai tikrai pasibaisėtina, kai pagalvoji, kad užpuolikas be leidimo gali (potencialiai) beždžionioti tavo galvos viduje.
Šiuos gydymo metodus dirbantys mokslininkai šių klausimų nežino. Tame pačiame aukščiau cituojamame interviu Karl Deisseroth iškėlė tą patį:
„Dėl optogenetikos specifikos kyla klausimas, kaip tiksliai būtų galima įgnybti smegenis, kad iš tikrųjų būtų sukurtas individas. turint skirtingus poreikius, norus, prioritetus, jausmus […], taip pat yra nerimą keliantis aspektas, dėl kurio kyla laisvų klausimų bus “.
Vis dėlto šie rūpesčiai yra silpni, palyginti su didžiuliu skaičiumi žmonių, kurie siaubingai kenčia nuo šiuo metu negydomų psichinių ligų, kuriems optogenetika gali padėti. Ši technologija yra naudingesnė, nei pavojinga, todėl, kadangi ji bus plėtojama per ateinančius kelis dešimtmečius, gali radikaliai pakeisti psichinės sveikatos terapijos pobūdį.
Ką tu manai? Baisu, šaunu ar kažkur tarp jų? Ar optogenetika gali jums padėti asmeniškai? Praneškite mums komentaruose!
Vaizdo kreditas: Neuronai Per „Shutterstock“, "Folija," pateikė Russ Walker
Rašytojas ir žurnalistas, įsikūręs Pietvakariuose, garantuoja, kad Andre išliks funkcionalus iki 50 laipsnių Celsijaus ir yra atsparus vandeniui iki dvylikos pėdų gylio.
