Agyvezérlés fénnyel: Optogenetikával lehetséges

Hirdetés

Az orvostudomány több mint ötszáz éve vizsgálja az agyat - és mindezidáig a rejtélyes szerv még mindig rengeteg titkot tartalmaz. Végül, az elmúlt években egy új, „optogenetika” elnevezésű eljárás alakult ki, amely segíthet a tudósoknak az agy titkait feltárni (és kezelni annak rendellenességeit) egy teljesen új módon.

Miért van szükség optogenetikára?

Sok szempontból elképesztő, hogy a pszichiátriai gyógyszeres kezelés egyáltalán működik. A legkorszerűbb technika - amit a modern tudomány a lehető legjobban megtehet - az agy kémiai fürdőbe merítését jelenti, és abban a reményben, hogy az egyetlen dolgot elvégzi, amelyben érdekelünk. És… ez nagyon jól működik! Néha.

Vannak olyan gyógyszerek, amelyek nagyon hatékonyak depresszió, OCD, bipoláris zavar és Parkinson-kór kezelésére. Ezek gyakran kellemetlen mellékhatásokkal vannak megtévesztve. A jól működő gyógyszereket gyakran csak próba és hiba fedezte fel. Sok esetben a tudósok nem rendelkeznek részletes ismeretekkel arról, hogyan működik az agy a normális funkció elérése érdekében - vagy hogyan működik, ha hibásan működik. Ezeket a tudáshiányokat nehéz kezelni az agy tanulmányozásának hagyományos módszerein keresztül, és korlátozzák a hatékony terápiák kifejlesztésének képességét.

Amit a pszichiáterek és a neurológusok valóban szeretnének, az agy teljes olvasása és írása: az a képesség, hogy valaki fejébe nyúljon, és izgatjon, vagy elnyomja az egyidegű neuronok tetszőleges neuroncsoportjait, lehetővé téve a diszfunkcionális populációk elkülönítését és a viselkedésük korrekcióját valós idő. Sajnos valaki fejének nyitása és vezetékek futtatása minden neuronba kivitelezhetetlen.

Az optogenetika ígérete az, hogy valójában hagyja, hogy az orvosok elérjenek valami hasonlót ehhez a hozzáféréshez.

Hogyan használják a tudósok a fényt az agy ellenőrzéséhez?

Így működik: először a kutatók az agyszövet megfertőzésére tervezett géntechnológiával módosított vírust fecskendeznek be az alanyra. A vírus százmilliárd példánya elárasztja az agyat, és hasznos terheléseiket az idegsejtekbe fecskendezte, amikor találkoznak velük.

Ezek a vírusok nem ártalmasak: a rosszindulatú, önmagukban ismétlődő hasznos teher szállítása helyett ezeket a vírusokat a tudósoknak olyan jóindulatú DNS-szálat kell szállítaniuk, amely speciális felületi fehérjéket kódol, amelyek a fény specifikus hullámhosszaira reagálnak. A vírusok egyszerűen eldobható fecskendőkként szolgálnak, hogy a speciális DNS-t a sejtekbe juttassák.

A neuronok beépítik ezt a különleges DNS-t, és ha a körülmények megfelelőek, expresszálnak felszíni fehérjéket, amelyek tüzet okoznak amikor fénnyel stimulálják - ugyanazok a fehérjék, amelyeket az emberi retina sejtek használnak a fény és a forma felismerésére képek. Azáltal, hogy a DNS-t válogathatóbbá teszi annak kifejezésekor, a tudósok választhatják, hogy melyik idegsejtfajták (fajok ezreinek száma) fejezik ki a felszíni fehérjét és reagálnak a fényre.

Ezután, gondosan ellenőrizve, hogy az agyon hol világít a fény, az stimulált konkrét helyek vagy A depressziós állapotban a milliméter pontossággal, olyan mértékű szabályozással lehet szabályozni, amely még soha nem volt lehetséges. Még ennél is jobb, hogy az agy számos területét befolyásolhatja anélkül, hogy az agyi anyagot vezetékekre kell vágni vagy átvágni, ezáltal az eljárás sokkal biztonságosabbá válna, mint az agyi stimuláció hagyományos formái.

Ed Boyden szerint, a MIT bioinformatikai és idegtudományi professzora,

Ha irányíthatja az agy sejtjeit, akkor kitalálhatja, hogy mi az erejük, mire képesek befolyásolni - és ha irányíthatja az agy sejtjeit kijavíthatja a rendellenes agyi állapotokat, és új típusú terápiát hozhat létre, átszervezve a neurológiai vagy pszichiátriai szempontból elrontott számításokat. rendellenesség

Megtekintheti az alábbiakban meglehetősen technikai (de rendkívül érdekes) előadást a technikákról és módszertanról:

Mit tehetsz az optogenetikával?

Képzelje el, hogy egy kutató jobban meg akarja érteni a depresszió működését. Tehát a kutató összegyűjt néhány depressziós egeret (ne kérdezd, hogyan tudnak depressziós egereket létrehozni, ezt nem akarja tudni), és elkezdi a tesztet.

Ellenőrzik a különféle idegsejteket és az agy különböző régióit, és meglátják, mi történik, ha stimulálja vagy lenyomja ezeket a területeket és az ilyen típusú neuronokat. Egyes kísérleti csoportok boldogabbak lesznek, mások depressziósabbak: a legtöbb nem. Szűkítve azt, hogy mely populációk kapcsolódnak egymáshoz, és hogyan befolyásolják az eredményt, a kutató lassan felépíti az agy mély, részletes funkcionális térképét: elkülöníti az öröm gépeit.

Ez az a fajta kísérlet, amelyet az optogenetika lehetővé tesz, és célja, hogy mélyebben megértse a tudósokat a különféle mentális funkciókról és azok módjairól, amelyekkel rosszul lehetnek.

Az optogenetika már érdekes lehetséges betekintést vezetett a skizofrénia hallásos hallucinációiba. Dr. Karl Deisseroth, a Stanfordi Egyetem szerint most valószínűnek tűnik hogy a hangok valójában a belső monológ normális alkotóelemei, amelyeket félreértelmeznek, mint külső befolyást.

„Lehet, hogy ez a belső gondolatok rosszul elismert változata. Valahogy elveszik az az információ, hogy egy gondolat valóban önmagából származik. Idegen dolognak, hangos beszédnek tekintik. […] [Az optogenetika előtt] ezt nem lehetett tudni, mert nem volt mód a [sejtek] szelektív irányítására a megfelelő időtartamon. ”

Az ilyenfajta ismeretek tudományosan fontosak, és jobb gyógyszerekhez és kezelésekhez vezethetnek, valamint válaszolhatnak az ősi rejtélyekre a tudatosság és az intelligencia jellege Gondolkodógépek: Mit taníthat nekünk az idegtudomány és a mesterséges intelligencia a tudatosságrólMegtaníthat-e mesterségesen intelligens gépeket és szoftvereket a tudat működésére és az emberi elme természetére? Olvass tovább .

A közeljövőben az orvosok képesek lehetnek betekintést nyerni a kísérletekből, megfordítani őket, és az optogenetikát alkalmazza a tényleges betegeken annak érdekében, hogy befolyásolja a járulékos neurológiai tevékenységeket depresszió. Az optogenetika az orvosoknak nemcsak az agy tanulmányozását teszi lehetővé, hanem a korábban lehetségesnél sokkal nagyobb pontossággal is megváltoztathatja azt.

Sanity kalap építése

Sajnos valószínűleg nem lehetséges az optogenetikát nem invazív módon alkalmazni az emberekre. A koponya egyszerűen túl vastag, ezért az üvegszálas kábeleket át kell vezetni rajta. Ez nagy műtét, és azzal járó kockázatokkal jár, azon túlmenően, ami általában jár a pszichiátriai gyógyszeres kezelés megkezdésében.

A kérdéses terápiák azonban sokkal hatékonyabbak és kevesebb mellékhatással bírnak, tehát sok beteg számára valószínűleg megéri. A villamos energia használatáról már kutatásokat végeztek agyi pacemakerek súlyos depresszió kezelésére, és az eredmények nagyon ígéretesek. A jövőben az optogenetikán alapuló terápiák valószínűleg kevésbé lesznek invazívak és hatékonyabbak: ha az agy megfelelõ helyzetbe kerül száloptikai kábelek, amelyeket esetleg az orron keresztül dugnak be a koponya sérülésének elkerülése érdekében, a többi hardvert kívülről tárolhatják, az egyszerűség érdekében hozzáférés. Maga az implantátumnak (száloptikai kábeleknek és lézerdiódáknak) csak energiára és egy vezérlőjelre lenne szüksége, olyan dolgokra, amelyek egy nap vezeték nélkül biztosíthatók.

A többi hardver (a számítógép, az akkumulátor és így tovább) külsőleg viselhető, lehetővé téve a beteg orvosának, hogy szükség szerint átprogramozza azt, további műtét nélkül.

A mentális betegségek orvoslása mellett az optogenetika sokkal biokompatibilis és kevésbé invazív módot is kínál a közvetlen stimulálják az agy és a test idegsejtjeit, mint a hagyományos beültetett elektródok, amelyek messze mennek a felé gyártás transzhumanista stílusú teljesítménynövelő implantátumok Az agy és a test bedugása - a beültetett számítógépek jövőjeA műszaki innováció és az előrelépés jelenlegi trendjével a megfelelő alkalom a számítógép-ember technológiák korszerűségének feltárására. Olvass tovább praktikusabb.

Egyértelmûvé téve, hogy ez mindvégig távol van: az optogenetika jelenleg széles körben alkalmazott kutatási eszköz (mi már lefedte a kísérleteket korábban A könnyű memória kísérlet olyan hatással van az egerek agyára, mint egy MIB NeuralyzerEmlékszel, mikor Will Smith és Tommy Lee Jones a neuralyzer segítségével törölte az emberek emlékeit? Nos, az UC Davis kutatói fények segítségével sikeresen "törölték meg az emlékeket" az egerekben. Olvass tovább ). A klinikai terápia szerepe azonban legalább egy-két évtizeden belül van, és helyettesíthető más technikákkal, amelyek kevésbé invazív módon eredményeznek hasonló eredményeket.

Ennek ellenére a kilátás izgalmas, és egyes alkalmazások hamarosan megjelenhetnek. Például az lehetséges optogenetikát alkalmazni jobb cochleáris implantátumok építésére, sokkal nagyobb pontossággal.

Ez nem igazán ijesztő?

Néhányan ezt olvastatok, és már szorosabbra húzza a fóliájához az ónfólia kalapját, és ez teljesen így van tisztességes: az agyhoz való ilyen hozzáférés példátlan, hisztérikus tudomány bizonyos márkáján kívül kitaláció. Legalább megvitatni érdemes a visszaélés lehetőségeit.

Ha elegendő ellenőrzést gyakorol az agy felett a depresszió, a skizofrénia és a személyiségzavarok kijavítására, akkor ezt megteheti képesnek kell lennie arra, hogy elegendő ellenőrzést gyakoroljon, hogy újraprogramozza valaki szexuális irányultságát - vagy lobotomizálja a zaklatott gyermekeket és foglyokat. Fennáll annak a kockázata, hogy a szülők megpróbálják ilyen technológiát alkalmazni arra, hogy gyermekeikre kényszerítsék az identitásváltozást amely teljesen új etikai aggályokat vet fel, amelyekkel az orvostudomány először fog foglalkozni valaha.

Ezen túlmenően, egy egyszerű számítógépes biztonsági szempontból, sok modern orvostechnikai eszköz egyszerűen nincs elég biztonságban, és megtámadható, bizonyos esetekben vezeték nélkül. Ez a fajta kompromisszum elég félelmetes a szívritmus-szabályozóval, de nagyon rettegő lesz, ha figyelembe vesszük azt a kilátást, hogy a támadó (potenciálisan) majomhoz fordulhat a fejedben engedély nélkül.

Az ezen terápiákon dolgozó tudósok nem tudják ezeket a kérdéseket. Karl Deisseroth ugyanezen interjúban a fent idézett interjúban felvetette ugyanazt a kérdést:

„Az optogenetika sajátosságai felvetik a kérdést, hogy pontosan hogyan lehet az agyot megcsíptetni, hogy valóban egyén alakuljon ki különböző igényekkel, vágyakkal, prioritásokkal, érzésekkel […] van egy zavaró szempont is, amely ingyenes kérdéseket vet fel akarat."

Mégis, ezek az aggodalmak sápadtak, összehasonlítva a hatalmas számú embert, akik szörnyen szenvednek a jelenleg nem kezelhető pszichiátriai betegségektől, és amelyekre az optogenetika segíthet. Ez a technológia sokkal hasznosabb, mint veszélyes, és mivel a következő néhány évtizedben fejlesztették ki, radikálisan megváltoztathatja a mentális egészségterápia természetét.

Mit gondolsz? Ijesztő, hűvös, vagy valahol a kettő között? Van-e lehetőség az optogenetika számára személyesen? Tudassa velünk a megjegyzésekben!

Kép jóváírás: neuronok A Shutterstockon keresztül, "Alufólia," írta Russ Walker