Tidligere denne måneden, på den årlige konferansen til Neuroscience Society, demonstrerte to forskergrupper ny teknologi som kan gi oss evig lykke. Hva om hemmeligheten til evig lykke ligger i et hjerneimplantat? Tenk deg: et sett med små elektroder sitter stille i forskjellige deler av hjernen og registrerer den elektriske aktiviteten til dette organet i sanntid. Dataene sendes til en personlig algoritme - et "humørkart" - som kan estimere en persons samlede humør basert på hjernebølger alene.
Når systemet registrerer mønstre som indikerer begynnelsen på en episode av depresjon, sender det elektriske signaler til humørsentret i hjernen. Under algoritmens vakte blikk fortsetter systemet å stimulere til de defekte kretsene blir returnert til sin "lykkelige" tilstand.
Algoritmen er helt uavhengig. Hvert signal, hver innstilling er skjult under en hette. Systemet trenger ikke veiledning fra en lege, og personen vet ikke om signalene - føler bare en generell lindring av tristhet.
DARPA-finansierte forskere håper disse futuristiske implantatene med lukket sløyfe en dag vil hjelpe veteraner med PTSD - en posttraumatisk stresslidelse - eller personer med alvorlig depresjon som trosser narkotikabehandling.
"Hjernen er veldig forskjellig fra alle andre organer på grunn av nettverk og tilpasningsevne," sier Justin Sanchez, programleder hos DARPA. "Lukkede nevrale grensesnitt i sanntid lar oss bevege oss bort fra det tradisjonelle statiske synet på hjernen og bevege oss mot presis behandling."
Selv om dette systemet primært var designet for å hjelpe mennesker med psykiske lidelser, kan dets potensielle innvirkning gå langt utover det.
Åpenbart er hjernekirurgi en høy pris å betale for "stimulert lykke", spesielt for den gjennomsnittlige personen. Imidlertid er det mulig at komponenter i systemet til slutt kan erstattes med ikke-invasive måter å måle og stimulere hjerneaktivitet på.
Hva skjer da? Vil du kunne stole på andre med direkte, konstant, kronisk tilgang til dine indre følelser? Vil du bli fristet til å drukne alle følelsene dine i lykke?
Kampanjevideo:
Grave dypere
Selvfølgelig er alt dette bare mulig hvis systemet fungerer.
Systemet er basert på den gamle teknologien for dyp hjernestimulering (DBS).
GSM er først godkjent for behandling av bevegelsessymptomer under Parkinsons sykdom og er avhengig av elektroder som er direkte implantert i hjernen for å levere elektriske impulser. Disse impulsene samhandler med lokale nevroner og endrer aktiviteten.
Akkurat som å kaste en rullestein i en dam med stille vann, pulserer endringer i denne grunnleggende gruppen av nevroner gjennom nervekretser. Selv om nevroforskere ikke helt har forstått de spesifikke mekanismene, ser det ut til at GSF lindrer en rekke nevrologiske lidelser. I det minste har noen spredte tester vist det.
I en av de første demonstrasjonene av kraften til drivstoff og smøremidler, forskere slått stimuleringssystemet av og på, og spurte en deprimert pasient hvordan han hadde det. Utrolig, pasienten rapporterte bare om "humør" når systemet fungerte - selv om han innså at forskerne hadde aktivert elektriske impulser.
Denne og andre tidlige suksesshistorier førte til en nylig storstilt klinisk studie med 90 personer med depresjon. Dårlige nyheter: I gjennomsnitt fant studier ingen forbedring etter et års behandling.
Men Dr. Edward Chang, en nevrolog ved University of California, San Francisco, som leder et av prosjektene, mener dette bare er begynnelsen.
De fleste drivstoff og smøremidler behandler depresjon på samme måte, selv om folk opplever det annerledes. Disse systemene fordyper hjernen i konstante elektriske impulser. Stimuleringsprotokollen er satt av legen, ikke av den faktiske tilstanden til pasientens hjerne. Ifølge Chang er det viktig å lage implantater spesielt designet for å behandle alle individuelt - og bare slå på systemet når det er nødvendig.
Humørkart
Ved å invitere Dr. Omid G. Sani, en elektroingeniør ved University of Southern California, utviklet forskerne en algoritme som oversetter hjernebølger til subjektive følelser av humør. Teamet jobbet med seks epileptiske pasienter med elektroder som allerede var implantert for å spore kilden til anfallene. I tre uker ble pasientens hjerneaktivitet nøye overvåket, mens stemningen ble overvåket ved hjelp av et standard spørreskjema.
Ved å sammenligne disse to typer informasjon utviklet forskerne en algoritme som hentet ut et lite antall "nevrale prediktorer" - dynamiske mønstre for nevrale nettverksaktivitet - som nøyaktig kunne forutsi en persons stadig skiftende følelser.
Flere fokus har dukket opp, inkludert det limbiske systemet, et tidligere identifisert senter for styring av humør og motivasjon.
"Disse biomarkørene for dynamisk humør og algoritmer som dekoder humør kan gi et bilde av hjerneprosessene som ligger til grunn for humørsvingning," konkluderte Sani.
Det er også første skritt mot personlig hjernestimulering for depresjon.
I følge Nature har Sani og Cheng allerede utviklet et testsystem klar til å bli testet på mennesker. Sløyfesystemer som dette er allerede testet på flere personer, men Cheng understreker at disse foreløpige resultatene må verifiseres ytterligere.
Krysse linja
Et annet team av forskere, ledet av nevrokirurg Emad Eskandar fra Massachusetts General Hospital, tok en litt annen tilnærming.
Den såkalte transdiagnostiske tilnærmingen ser på fellestrekkene til forskjellige psykiske lidelser i stedet for en spesifikk stemningsforstyrrelse. Så forskere har utviklet algoritmer som fanger opp og fremhever hjerneaktivitet assosiert med kjente aspekter av dårlig humør, som økt angst, glemsomhet og mangel på empati.
Eskandar mener at hjernebølger bare er en liten del av dataene. Teamet hans håper også å registrere aktiviteten til individuelle nevroner for å identifisere de som fører til psykiske lidelser.
Målet er selvfølgelig ekstremt ambisiøst. Hvis det lykkes, vil Eskandar kunne spore symptomene på sykdommen, fra enkle nevroner til nevrale kretser av hjerneaktivitet - og da vil det være mulig å lage et flerlagsatlas for leger som kan bruke det til å finne de beste behandlingsmetodene.
Studere sine egne evner presenterte forskere på konferansen en algoritme som oppdager når folk mister noe av syne på grunn av oppmerksomhetsunderskudd. Deltakerne ble bedt om å fokusere på en oppgave - for eksempel å identifisere følelser på datagenererte ansikter - mens de overvåket hjerneaktiviteten. Algoritmen lærte til slutt å identifisere mønstre for nevral aktivitet assosiert med distraksjon.
Da forskere stimulerte hjernen til frivillige i beslutningsregionen, forbedret deres problemløsningsytelse markant. Strukturene for nevral aktivitet i den "spredte hjernen" forsvant også.
Teamet jobber for tiden med å automatisere prosessen slik at algoritmen induserer stimulering direkte under oppmerksomhetsunderskudd.
Hjernen innvendig og utvendig
Hvis disse DARPA-prosjektene blir oppfylt, vil vår behandling av psykiske lidelser endres radikalt. Men forskere bekymrer seg for at vi kan komme inn i gruven for etikk.
For å implementere disse lukkede systemene fullt ut, må algoritmen alltid kjenne personens sanne følelser. Selv om han ikke rapporterer om humørsvingninger, er dataene tilgjengelige for forskere og leger. Og hvis slike behandlinger noen gang blir kommersialisert, vil pasienter da kunne stole på at selskaper holder følelsene og følelsene trygge og trygge?
Noen forskere er også bekymret for at den elektriske lykkepillen vil endre et menneskes ego.
"I enhver behandling av hjernesykdommer risikerer vi å gjøre alle de samme, behandle avvik fra normen som en sykdom," sier Dr. Karen Rommelfanger fra Emory University og snakker om drivstoff og smøremidler. “Vi vil se magi i alt dette. Men ønsker vi å bli kvitt depresjonen helt? Nei, og burde ikke. Å være menneske betyr å oppleve et bredt spekter av opplevelser, sier hun.
Det vil aldri være overflødig å snakke om dette. Men ifølge Chang, gjør de kortsiktige fordelene - muligheten til å kvitte en person med hele dette spekteret av symptomer - allerede prosjekter verdt. "Dette er første gang vi åpner et vindu mot hjernen," sier han.
Ilya Khel
