בקרת מוח עם אור: אפשר עם אופטוגנטיקה

פרסומת

מדענים רפואיים חוקרים את המוח יותר מחמש מאות שנה - ואחרי כל אותו זמן, האיבר החידתי עדיין מחזיק בסודות רבים. לבסוף, רק בשנים האחרונות, מתעוררת טכניקה חדשה בשם "אופטוגנטיקה", שעשויה לסייע למדענים לחשוף את סודות המוח (ולטפל בהפרעות שלו) בדרך חדשה לחלוטין.

מדוע אנו זקוקים לאופטוגנטיקה?

במובנים רבים, זה מדהים שתרופות פסיכיאטריות עובדות בכלל. מצב האמנות - מיטב המדע המודרני הטוב ביותר שיכולים לעשות - מסתכם בהטבעה של המוח באמבט כימי, ולקוות שהוא יעשה את הדבר האחד בו אנו מעוניינים. ו... זה סוג של יצירות! לפעמים.

ישנן תרופות החזקות מאוד לטיפול בדיכאון, OCD, הפרעה דו קוטבית ומחלת פרקינסון. לעיתים קרובות הם מתמודדים עם תופעות לוואי לא נעימות. התרופות שעובדות טוב טוב התגלו לעתים קרובות על ידי ניסוי וטעייה. במקרים רבים, למדענים אין הבנה מפורטת כיצד המוח פועל בכדי להשיג תפקוד תקין - או כיצד הוא פועל כאשר הוא אינו תקין. קשה לטפל בפערי ידע אלה באמצעות דרכים מסורתיות של חקר המוח, ומגבילים את היכולת לפתח טיפולים יעילים.

מה שהפסיכיאטרים והנוירולוגים באמת היו רוצים זה גישה מוחלטת לכתיבת קריאה למוח: היכולת להיכנס לראש של מישהו ולהלהיב או לדכא קבוצות שרירותיות של נוירונים, עם רזולוציה עצבית יחידה, ומאפשרים לנו לבודד את האוכלוסיות הלא תפקודיות ולתקן את התנהגותן ב זמן אמת. לרוע המזל, פיצוח ראשו של מישהו פתוח והפעלת חוטים לכל נוירון אינו מעשי.

ההבטחה לאופטוגנטיקה היא שהיא עשויה למעשה לאפשר לרופאים להשיג משהו שקרוב לסוג כזה של גישה.

כיצד מדענים משתמשים באור כדי לשלוט במוח

כך זה עובד: ראשית, החוקרים מזריקים לנבדק נגיף מהונדס גנטית, שנועד להדביק רקמת מוח. מאות מיליארדי עותקים של הנגיף מציפים את המוח ומזריקים את העומס שלהם בתאי עצב בזמן שהם נתקלים בהם.

נגיפים אלה אינם מזיקים: במקום לספק עומס זדוני ומשכפל עצמי, נגיפים אלו תוכננו על ידי מדענים יעבירו גדיל DNA שפיר שמקודד לחלבוני שטח מיוחדים המגיבים לאורכי גל ספציפיים של אור. הנגיפים פשוט משמשים מזרקים חד פעמיים להעברת ה- DNA המיוחד לתאים.

הנוירונים משלבים DNA מיוחד זה, ואם התנאים נכונים, מבטאים חלבונים לפני השטח הגורמים להם לירות כאשר הם מעוררים באור - אותם סוגים של חלבונים המשמשים את תאי הרשתית האנושית לגילוי אור וצורה תמונות. על ידי שינוי ה- DNA שיהיה בררן יותר כאשר הוא מתבטא, מדענים יכולים לבחור אילו סוגים של נוירונים (ישנם אלפי זנים) המבטאים את חלבון פני השטח ויגיבו לאור.

ואז, על ידי שליטה בזהירות היכן מאיר אור על המוח, את המיקומים הספציפיים המגורים או ניתן לשלוט בדיכאון בדיוק מתחת למילימטר, דרגה של שליטה שמעולם לא הייתה מעולם אפשרי. אפילו יותר טוב, אזורים רבים במוח יכולים להיות מושפעים מבלי להזדקק לחיתוך או חוט של חוטים דרך חומר המוח, מה שהופך את התהליך לבטוח בהרבה מצורות גירוי מוחיות.

לדברי אד בוידן, פרופסור להנדסה ביולוגית ומדעי המוח ב- MIT,

אם אתה יכול לשלוט בתאים במוח, אתה יכול להבין מה הכוח שלהם, מה הם יכולים להשפיע - וגם, אם אתה יכול לשלוט בתאים במוח אתה יכול לתקן מצבי מוח חריגים, ותוכלו ליצור סוגים חדשים של טיפול, ולפסל מחדש את החישובים שהשתבשו אצל נוירולוגית או פסיכיאטרית. הפרעה

תוכלו לצפות בהרצאה טכנית (אך מעניינת במיוחד) על הטכניקות והמתודולוגיה שלהלן:

מה אתה יכול לעשות עם אופטוגנטיקה?

דמיין שחוקר רוצה להבין טוב יותר כיצד פועל הדיכאון. אז החוקר אוסף כמה עכברים מדוכאים (אל תשאלו כיצד חוקרים יוצרים עכברים מדוכאים, אינכם רוצים לדעת), ומתחיל לבדוק.

הם בודקים סוגים שונים של נוירונים ואזורים שונים במוח, ורואים מה קורה כשאתה מגרה או מדכא את האזורים ואת אותם סוגים של נוירונים. חלק מקבוצות הניסוי הופכות מאושרות יותר - חלקן מדוכאות יותר: רובן אינן שואפות. על ידי צמצום לאוכלוסיות הקשורות ואופן השפעתן על התוצאה, החוקר בונה לאט לאט מפה תפקודית עמוקה ומפורטת של המוח: בידוד מכונות שמחה.

זהו סוג הניסוי שמאפשר אופטוגנטיקה והוא עומד לתת למדענים הבנה עמוקה יותר של תפקודים נפשיים שונים והדרכים בהן הם יכולים להשתבש.

כבר כיום האופטוגנטיקה הובילה לתובנות פוטנציאליות מעניינות לגבי הזיות השמיעה של סכיזופרניה. לדברי ד"ר קארל דייסרוט מאוניברסיטת סטנפורד, זה כעת נראה סביר שהקולות הם, למעשה, רכיבים נורמליים במונולוג הפנימי שמתפרשים כשגויים כהשפעה חיצונית.

"יכול להיות שזו גרסה מוכרת היטב של מחשבות פנימיות. איכשהו המידע שהמחשבה באמת באה מעצמו הולך לאיבוד. זה נחשב לדבר זר, קול מדבר. [...] [לפני האופטוגנטיקה] לא הייתה שום דרך לדעת זאת מכיוון שלא הייתה דרך לשלוט באופן סלקטיבי על [התאים] בטווח הזמן הנכון. "

סוגים אלה של תובנות חשובים מבחינה מדעית ויכולים להוביל לתרופות וטיפולים טובים יותר, כמו גם לענות על תעלומות עתיקות לגבי אופי התודעה והאינטליגנציה מכונות חשיבה: מה מדעי המוח והבינה המלאכותית יכולים ללמד אותנו על התודעההאם בניית מכונות ותוכנות אינטליגנטיות מלאכותיות יכולות ללמד אותנו על פעולות התודעה, ואופי המוח האנושי עצמו? קרא עוד .

בעתיד הקרוב יתכן ורופאים יוכלו לקבל את התובנות שהם מקבלים מהניסויים האלה, להפוך אותם, ולהשתמש באופטוגנטיקה על חולים בפועל כדי להשפיע על הפעילות הנוירולוגית שתורמת להם דיכאון. אופטוגנטיקה מאפשרת לרופאים לא רק ללמוד את המוח, אלא גם לשנות אותו בדיוק רב בהרבה ממה שהיה אפשרי בעבר.

בניית כובע שפיות

למרבה הצער, כנראה שלא ניתן להשתמש באופטוגנטיקה על בני אדם באופן לא פולשני. הגולגולת פשוט עבה מדי, ולכן יש צורך להזין דרכה כבלים אופטיים. זהו ניתוח חשוב ויש בו סיכונים הקשורים אליו, מעבר למה שבדרך כלל מעורב בהתחלת קורס של טיפול תרופתי פסיכיאטרי.

עם זאת, לטיפולים המדוברים פוטנציאל להיות יעיל בהרבה ויש להם פחות תופעות לוואי, כך שסביר להניח שזה יהיה שווה את זה עבור רבים מהמטופלים. כבר נעשה מחקר בנושא שימוש בחשמל קוצבי לב למוח לטיפול בדיכאון קשהוהתוצאות מבטיחות מאוד. טיפולים עתידיים המבוססים על אופטוגנטיקה יהיו ככל הנראה פחות פולשניים ויעילים יותר: ברגע שהמוח מחובר למצב נכון כבלים סיבים אופטיים, אולי מוכנסים דרך האף כדי להימנע מפריצת הגולגולת, ניתן לאחסן את שאר החומרה באופן חיצוני, לשם קל גישה. השתל עצמו (כבלי הסיבים האופטיים ודיודות הלייזר), יצטרך רק כוח ואות בקרה, דברים שאולי יום אחד יסופקו באופן אלחוטי.

יתכן שניתן ללבוש את שאר החומרה (המחשב, הסוללה וכן הלאה) חיצונית, מה שמאפשר לרופא המטופל לתכנת אותו מחדש לפי הצורך, מבלי שיידרש לבצע ניתוח נוסף.

מעבר לתיקון מחלות נפש, אופטוגנטיקה מספקת גם דרך ביולוגית הרבה יותר תואמת ופחות פולשנית לעורר תאי עצבים במוח ובגוף מאשר אלקטרודות מושתלות קונבנציונאליות, שיעברו דרך ארוכה לעבר עושה שתלים משפרים ביצועים בסגנון טרנס-הומניסטי חיבור למוח וגופך - עתיד מחשבים מושתליםעם המגמה הנוכחית של חדשנות וקידום טכני, זהו זמן טוב לחקור את מצב האמנות בטכנולוגיות מחשב אנושיות. קרא עוד יותר פרקטי.

כדי להיות ברור, זה עדיין דרך ארוכה: אופטוגנטיקה היא כלי מחקר נפוץ כרגע (יש לנו ניסויים כיסו בעבר ניסוי זיכרון קל משפיע על מוח עכברים כמו נויראליזר של MIBזוכרים מתי סמית 'וטומי לי ג'ונס השתמשו בעצבנות כדי למחוק את זיכרונותיהם של האנשים? ובכן, חוקרי UC דייוויס "מחקו בהצלחה זיכרונות ספציפיים" בעכברים באמצעות אור. קרא עוד ). עם זאת, תפקידה כטיפול קליני נמצא במרחק של לפחות עשור או שניים, וייתכן שבמקום יחלפו טכניקות אחרות שיכולות לספק תוצאות דומות באופן פחות פולשני.

עדיין, הסיכוי הוא מרגש, וכמה יישומים עשויים להגיע מוקדם יותר. לדוגמה, זה אפשרי להשתמש באופטוגנטיקה לבניית שתלים שבלוליים טובים יותר בדיוק רב יותר.

האם כל זה לא באמת מפחיד?

כמה מכם שקוראים את זה כבר מציירים את כובעי ההטייה שלכם סביב אוזניכם, וזה לגמרי הוגן: גישה מסוג זה למוח היא חסרת תקדים, מחוץ לסוג מסוים של מדע היסטרי ספרות בדיונית. פוטנציאל להתעללות שווה לפחות לדון בו.

אם אתה יכול להפעיל מספיק שליטה במוח כדי לתקן דיכאון וסכיזופרניה והפרעות אישיות, יתכן גם להיות מסוגלים להפעיל מספיק שליטה בכדי לתכנת מחדש את הנטייה המינית של מישהו - או לובוטומיזציה של ילדים סוערים ו- אסירים. הסיכונים של הורים לנסות להשתמש בטכנולוגיה כזו בכדי לכפות שינויים בזהות על ילדיהם הוא כזו שפותחת חששות אתיים חדשים שרפואה מתמודדת איתם לראשונה אי פעם.

מעבר לכך, מבחינה אבטחת מחשבים פשוטה, מכשירים רפואיים מודרניים רבים פשוט אינם מספיק מאובטחים וניתנים לפרוץ אותם, במקרים מסוימים באופן אלחוטי. סוג כזה של פשרה הוא מפחיד מספיק עם קוצב לב, אבל זה ממש מחריד כשאתה מחשיב את הסיכוי שתוקף יכול (קוף) לקוף בתוך הראש שלך בלי רשות.

המדענים העובדים על טיפולים אלו אינם מודעים לנושאים אלה. קרל דייסרוט, באותו ראיון שצוטט לעיל, העלה את אותה נקודה:

"הספציפיות של האופטוגנטיקה מעלה את השאלה כיצד ניתן לצבוט את המוח במדויק כדי ליצור באמת אינדיבידואל עם צרכים, רצונות, סדרי עדיפויות, רגשות שונים [...] יש גם היבט מטריד, שמעלה שאלות של חופש יהיה. "

עם זאת, חששות אלה מחווירים בהשוואה למספר העצום של אנשים הסובלים בצורה נוראית ממחלות פסיכיאטריות שאינן ניתנות לטיפול כיום, כי לאופטוגנטיקה יש פוטנציאל לעזור. טכנולוגיה זו שימושית יותר מכפי שהיא מסוכנת, וככל שהיא פותחה בעשורים הבאים, עשויה לשנות באופן קיצוני את אופי הטיפול בבריאות הנפש.

מה אתה חושב? מפחיד, מגניב, או איפשהו בין לבין? האם לאופטוגנטיקה יש פוטנציאל לעזור לך, באופן אישי? ספרו לנו בתגובות!

אשראי תמונה: נוירונים דרך Shutterstock, "נייר אלומיניום," מאת ראס ווקר