Aiemmin tässä kuussa Neuroscience Societyn vuosikokouksessa kaksi tutkijaryhmää esitteli uutta tekniikkaa, joka voisi antaa meille ikuisen autuuden. Entä jos ikuisen onnen salaisuus on aivosimplantissa? Kuvittele vain: joukko pieniä elektrodeja istuu hiljaa aivojen eri osissa ja tallentaa tämän elimen sähköisen toiminnan reaaliajassa. Tiedot lähetetään henkilökohtaiseen algoritmiin - "mielialakarttaan" -, jolla voidaan arvioida henkilön yleinen mieliala pelkästään aivoaaltojen perusteella.
Kun järjestelmä rekisteröi mallit, jotka osoittavat masennuksen alkamisen, se lähettää sähköisiä signaaleja aivojen mielialakeskukseen. Algoritmin valvovan silmän alla järjestelmä jatkaa stimulointia, kunnes vialliset piirit palautetaan "onnelliseen" tilaansa.
Algoritmi on täysin riippumaton. Jokainen signaali, jokainen asetus on piilotettu korkin alle. Järjestelmä ei tarvitse lääkärin ohjausta, eikä henkilö tiedä signaaleista - tuntee vain yleisen surun helpotuksen.
DARPA: n rahoittamat tutkijat toivovat, että nämä futuristiset suljetun silmukan implantit auttavat jonain päivänä veteraaneja, joilla on PTSD - posttraumaattinen stressihäiriö - tai ihmisiä, joilla on vaikea masennus ja jotka uhmaavat lääkehoitoa.
"Aivot ovat hyvin erilaisia kuin kaikki muut elimet verkostoitumisensa ja sopeutumiskykynsä vuoksi", sanoo Justin Sanchez, DARPA: n ohjelmapäällikkö. "Reaaliaikaiset suljetut hermorajapinnat antavat meille mahdollisuuden siirtyä pois aivojen perinteisestä staattisesta näkymästä ja siirtyä kohti tarkkaa hoitoa."
Vaikka tämä järjestelmä on suunniteltu ensisijaisesti auttamaan mielisairaita ihmisiä, sen mahdolliset vaikutukset voivat ylittää sen.
Aivoleikkaus on tietysti korkea hinta "stimuloidusta onnesta", varsinkin tavalliselle ihmiselle. On kuitenkin mahdollista, että järjestelmän komponentit voidaan lopulta korvata ei-invasiivisilla tavoilla mitata ja stimuloida aivojen toimintaa.
Mitä sitten tapahtuu? Pystytkö luottamaan muihin, joilla on suora, jatkuva ja krooninen pääsy sisäisiin tunteisiisi? Onko sinulla kiusaus hukuttaa kaikki tunteesi onnellisuuteen?
Mainosvideo:
Kaivaa syvemmälle
Tietenkin kaikki tämä on mahdollista vain, jos järjestelmä toimii.
Järjestelmä perustuu vanhaan syvän aivostimulaation (DBS) tekniikkaan.
Alun perin hyväksytty Parkinson-taudin aikana esiintyvien liikuntaoireiden hoitoon, GSM luottaa suoraan aivoihin istutettuihin elektrodeihin sähköimpulssien toimittamiseksi. Nämä impulssit ovat vuorovaikutuksessa paikallisten hermosolujen kanssa ja muuttavat niiden aktiivisuutta.
Aivan kuin heittäisi kivi kiviveden lammikkoon, muutokset tässä hermosolujen perusryhmässä sykkivät hermopiirejä pitkin. Vaikka neurotieteilijät eivät ole täysin ymmärtäneet spesifisiä mekanismeja, GSF näyttää lievittävän erilaisia neurologisia häiriöitä. Ainakin jotkut hajallaan olevat kokeet ovat osoittaneet sen.
Yhdessä ensimmäisistä polttoaineiden ja voiteluaineiden voimanäytöksistä tutkijat käänsivät stimulaatiojärjestelmän päälle ja pois päältä ja kysyivät masentuneelta potilaalta, miltä hänestä tuntui. On uskomatonta, että potilas ilmoitti "korkeasta mielialasta" vasta, kun järjestelmä toimi - vaikka hän tajusi, että tutkijat olivat aktivoineet sähköimpulsseja.
Tämä ja muut varhaiset menestystarinat johtivat äskettäiseen laajaan kliiniseen tutkimukseen, johon osallistui 90 masennusta sairastavaa ihmistä. Huonot uutiset: Tutkimuksissa ei havaittu keskimäärin parannusta vuoden hoidon jälkeen.
Mutta toista Edward Chang, Kalifornian yliopiston, San Franciscon neurotieteilijä, joka johtaa yhtä projektista, ajattelee, että tämä on vasta alkua.
Useimmat PMS-järjestelmät hoitavat masennusta samalla tavalla, vaikka ihmiset kokevat sen eri tavalla. Nämä järjestelmät upottavat aivot jatkuviin sähköimpulsseihin. Stimulaatioprotokollan määrää lääkäri, ei potilaan aivojen todellisen tilan mukaan. Changin mukaan on tärkeää luoda implantit, jotka on suunniteltu erityisesti hoitamaan kaikkia yksilöitä - ja käynnistämään järjestelmän vain tarvittaessa.
Mielialan kartta
Kutsuen Etelä-Kalifornian yliopiston sähköinsinööri Dr. Omid G. Sani, tutkijat kehittivät algoritmin, joka muuntaa aivoaallot subjektiivisiksi mielialan aisteiksi. Ryhmä työskenteli kuuden epilepsiapotilaan kanssa, joille oli jo istutetut elektrodit jäljittämään kohtaustensa lähteen. Kolmen viikon ajan potilaan aivotoimintaa seurattiin tarkasti, kun taas mielialaa seurattiin tavallisella kyselylomakkeella.
Vertaamalla näitä kahta tyyppistä tietoa tutkijat suunnittelivat algoritmin, joka otti käyttöön pienen määrän "hermoennusteita" - hermoverkkotoiminnan dynaamisia kuvioita - jotka voisivat ennustaa tarkasti ihmisen jatkuvasti muuttuvia tunteita.
On syntynyt useita polttopisteitä, mukaan lukien limbinen järjestelmä, joka on aiemmin tunnistettu mielialan ja motivaation hallinnan keskus.
"Nämä dynaamisen mielialan biomarkkerit ja mielialaa dekoodaavat algoritmit voivat antaa kuvan aivoprosesseista, jotka ovat mielialan hallinnan taustalla", Sani totesi.
Se on myös ensimmäinen askel kohti masennuksen yksilöllistä aivostimulaatiota.
Luonnon mukaan Sani ja Cheng ovat jo kehittäneet testijärjestelmän, joka on valmis testattavaksi ihmisillä. Tällaisia silmukoituja järjestelmiä on jo testattu useilla ihmisillä, mutta Cheng korostaa, että nämä alustavat tulokset on tarkistettava edelleen.
Ylittää raja
Toinen tutkijaryhmä, jota johtaa Massachusettsin yleissairaalan neurokirurgi Emad Eskandar, otti hieman toisenlaisen lähestymistavan.
Niin kutsuttu transdiagnostinen lähestymistapa tarkastelee mielenterveyshäiriöiden yhteisiä piirteitä eikä erityistä mielialahäiriötä. Joten tutkijat ovat kehittäneet algoritmeja, jotka vangitsevat ja korostavat aivotoimintaa, joka liittyy tunnettujen pahan mielialaan, kuten lisääntyneeseen ahdistukseen, unohdukseen ja empatian puutteeseen.
Eskandar uskoo, että aivoaallot ovat vain pieni osa tiedoista. Hänen tiiminsä toivoo myös kirjaavan yksittäisten hermosolujen toiminnan tunnistamaan ne, jotka johtavat mielenterveyteen.
Tavoitteena on tietysti erittäin kunnianhimoinen. Onnistumisen jälkeen Eskandar pystyy seuraamaan taudin oireita yksittäisistä hermosoluista aivotoiminnan hermopiireihin - ja sitten on mahdollista koota monikerroksinen atlas lääkäreille, jotka voivat käyttää sitä parhaiden hoitomenetelmien löytämiseen.
Tutkimalla omia kykyjään tutkijat esittivät konferenssissa algoritmin, joka havaitsee, kun ihmiset unohtavat jotain huomion puutteen vuoksi. Osallistujia pyydettiin keskittymään tehtävään - kuten tunteiden tunnistamiseen tietokoneen luomilla kasvoilla - tarkkailemalla heidän aivotoimintaansa. Algoritmi oppi lopulta tunnistamaan häiriötekijöihin liittyvän hermoston toiminnan mallin.
Kun tutkijat stimuloivat vapaaehtoisten aivoja päätöksentekoalueella, heidän ongelmanratkaisutyönsä parani huomattavasti. Myös "hajanaisten aivojen" hermostollisuuden rakenteet katosivat.
Tiimi työskentelee parhaillaan prosessin automatisoimiseksi niin, että algoritmi laukaisee stimulaation suoraan tarkkaavaisuusvajauksen aikana.
Aivot nurinpäin
Jos nämä DARPA-projektit toteutuvat, mielenterveyden hoitomme muuttuu radikaalisti. Mutta tutkijat ovat huolissaan siitä, että voimme päästä etiikan miinakentälle.
Näiden suljettujen järjestelmien täydelliseksi toteuttamiseksi algoritmin on aina tiedettävä henkilön todelliset tunteet. Vaikka hän ei ilmoita mielialan vaihteluista, nämä tiedot ovat tutkijoiden ja lääkäreiden käytettävissä. Ja jos tällaisia hoitoja tullaan koskaan kaupallistamaan, pystyvätkö potilaat luottamaan yrityksiin pitämään tunteensa ja tunteensa turvassa?
Jotkut tutkijat ovat myös huolissaan siitä, että sähköinen onnentabletti muuttaa ihmisen egon.
"Kaikissa aivosairauksien hoidoissa on vaarana tehdä kaikki samanlaisiksi ja kohdella kaikki poikkeamat normista sairaudena", sanoo tohtori Karen Rommelfanger Emory-yliopistosta puhuen polttoaineista ja voiteluaineista. "Haluamme nähdä taikaa tässä kaikessa. Mutta haluammeko päästä eroon masennuksesta kokonaan? Ei, eikä sen pitäisi. Ihmisenä oleminen tarkoittaa kokea kaikki kokemukset”, hän sanoo.
Ei ole koskaan tarpeetonta puhua tästä. Mutta Changin mukaan lyhytaikaiset edut - kyky vapauttaa henkilö tästä täydestä oireista - tekevät jo hankkeista kannattavia. "Tämä on ensimmäinen kerta, kun avataan ikkuna aivoihin", hän sanoo.
Ilya Khel