Cennete meydan okuyan beyin düzenleme tekniği: beyninize elektrik çarpması sizi hafıza kaybına neden olabilir ve mükemmel hatırlamanızı sağlayabilir
Elon Musk 2019'da Neurolink'in beyin-bilgisayar arayüz teknolojisi Zaman, bir zamanlar dünyayı bir süreliğine şok etti. Ancak aslında, benzer temel teknolojiler, bilimsel araştırma ve klinik deneylerdeki uygulamaları keşfetmeye çoktan başladı.
Çin Bilimler Akademisi Nöroloji Enstitüsü beyin görüntüleme grubu başkanı Wang Zheng'i bize tanıtması için davet ettik: Neurolink ile ilgili nöromodülasyon teknolojisinin ne ölçüde geliştirildiğini ve bu teknolojiyi nasıl uygulamamız gerektiğini.
Wang Zheng ilginç bir bilim adamı: konuşmasının açılış konuşması olarak beyninin 1: 1 modelini aldı, tıpkı gelecekteki bir bilim kurgu filminin sahnesi gibi. Ben ve beynim birlikteyiz.
Sonra yüz yıldan fazla bir süre önce beynin insan keşfinden yola çıktı ve canlı örneklerle bilimi popüler hale getirdi:
Nöromodülasyon teknolojisi ne kadar şaşırtıcı ve şimdi beyni öznel olarak ne ölçüde düzenleyebiliriz?
Bu teknoloji bizi insan doğasının acısından ve beceriksizliğinden kurtarabilir mi?
Wang Zhengin konuşmasının iki örneği çok ilginç ve etkileyiciydi:
Biri kilo vermek için kullanılan mide kasılma tekniğidir. Pek çok insan bunun sadece cerrahi bir operasyon olduğunu düşünüyor, neden beyinle ilgili? Aslında beyin midenizin ne kadar büyük olduğunu bilmiyor.Mide beyne sinyaller göndermekten sorumludur.Elbette bu sinyalde bir gecikme vardır, bu nedenle her zaman yemek yemeniz kolaydır. Wang Zheng, ileride ameliyata gerek kalmaması için bu sinyali ileten bakteriler bulmayı umuyor.Bu sinyali ayarlayarak daha az yemek yiyebilir ve başarılı bir şekilde kilo verebilir.
İkincisi, transkraniyal elektriksel uyarımın kısa sürede insanların hafızasını geliştirebileceğidir. Gelecekte, sınavdan önce, öğrencilerin tüm bu bilgi noktalarını hatırlamak için yalnızca ilgili sinir sistemini kapatması gerekecek mi?
Aşağıda, Wang Zheng'in konuşmasının tam metni yer almaktadır:
Wang Zheng
- Çin Bilimler Akademisi Nöroloji Enstitüsü Beyin Görüntüleme Grubu'nun grup lideri ve araştırmacısı
Elimde tuttuğum model insan beyni ve kendi beynimin 1: 1 model ölçeği, Öğretmenler Günü öğrencilerimden bir hediye.
Wang Zheng, beyninin 1: 1 modelini sahneye çıkardı
Beyin, vücuttaki diğer organlardan farklıdır, en büyük fark, farklı beyin bölgelerinin heterojenliğinin çok yüksek olmasıdır.
Heterojenlik, beynin her bölgesinin farklı işlevleri yerine getirmekten sorumlu olduğu (insan vücudunun diğer organları nadiren farklı işlevleri yerine getiren farklı bölümlerin özelliklerine sahip olduğu) ve heterojenliğin çok yüksek olduğu anlamına gelir, bu da her beynin çok farklı olduğu anlamına gelir. İnce ızgaralar birbirinden farklı işlevsel bölümlere sahiptir.Bu ızgaraya beynin haritası, beyin haritası diyoruz.
Beynin farklı fonksiyonel alanları çok heterojendir
İnsanların kendi beyin haritalarını keşfetmeleri aslında 100 yıldan daha uzun bir süre önce başladı.
1909'da, tüm beyni farklı işlevlere ayıran Brodmann adında bir adam vardı.
Beyin Atlası
Son 100 yılda, bilim ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte, beynimizin ve kendi beynimizin farklı işlevsel alanlarına ilişkin anlayışımız da sürekli gelişmektedir. Ne de olsa beynin dışında bir kafatası var, yani kafatası bir anlamda insanın kendi sırlarını anlamasını engelliyor.
İşte manyetik rezonans görüntüleme teknolojisi. Mevcut ilk üç hastanede standart bir konfigürasyondur.Manyetik rezonans görüntüleme teknolojisini kullanarak, tüm beynin neredeyse tüm bölümlerinin tahribatsız ve invazif olmayan görüntülemesini gerçekleştirebilir, bu da doktorların klinik tanı koyması için uygundur.
Manyetik rezonans görüntüleme
Aslında bu teknolojinin doğuşuyla bağlantılı yedi Nobel Ödülü olmuştur ve bunlardan herhangi birinin olmaması bu teknolojinin insanlar tarafından kullanılmamasına neden olabilir. Temel bilimsel araştırma alanında, bu teknoloji beyin haritalarını incelememize de yardımcı oluyor.
Bu resim, laboratuarımızın "beyin otoban" görüntüleri dediğimiz şeyi elde etmek için manyetik rezonans görüntüleme teknolojisini kullanmasıdır. Bu renkli lif benzeri şeyler, farklı beyin bölgelerini birbirine bağlayan sinir lifi demetleridir.
Sinir Lif Paketi; Resim Kaynağı: Wang Zheng Laboratuvarı, Sinirbilim Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
Öyleyse, beynin gizemlerini araştıran temel bilimsel araştırma alanı dışında, beyin atlasımızın özel kullanımları var mı?
Daha sezgisel olarak anlaşılabilecek birkaç örneği sizinle paylaşmama izin verin.
Fudan Üniversitesi'ne Bağlı Huashan Hastanesi Nöroşirürji Bölümü Direktörü Wu Jinsong, tümörleri, özellikle de beyindeki tümörleri birlikte bulmak için elektrofizyoloji ve diğer teknolojilerle birlikte beyin atlası kullanıyor.
Solda serebral korteksin yeri, sağda ise beynin tepkisiyle kontrol edilen insan vücudunun bedeni.
Bir doktor, bir kişinin beynini açmak için bir operasyon gerçekleştirdiğinde, tümörün nerede olduğunu doğrudan çıplak gözle görebilir, tümörün bulunması için bazı yardımcı yöntemler kullanılması gerekir. Birincisi, beynin farklı bölgelerindeki işbölümünün çok iyi olması, diğeri ise tümörün çıkarılmasının çok hassas olması gerektiğidir, daha az değil ve normal beyin fonksiyonlarını etkileyemez. Şimdi bu teknoloji bu tip klinikte yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bu, laboratuvarımızın geçtiğimiz birkaç yıldaki bir çalışmasıdır, ilaç tedavisinin mekanizmasını değerlendirmek için beyin fonksiyon bağlantı haritasını kullanabiliriz. Bu vaka, ketamin ilacının terapötik mekanizmasını değerlendirmek için beyin atlası kullanılarak 2016 yılında yayınlanan çalışmamızdır.
İlaç tedavisinin mekanizmasını değerlendirin
Ketamin, antidepresan bir ilaçtır. Anti-depresan bir etki elde etmek için beyindeki farklı beyin bölgelerini yukarı düzenlediği veya aşağı düzenlediği için işe yarayabilir. Ketaminin beyindeki reaksiyonunu manyetik rezonans görüntüleme teknolojisi ile gözlemleyebiliyoruz. 5 Mart 2019'da ABD FDA, ketamini majör depresyon tedavisi için klinik olarak önerilen bir ilaç olarak resmen onayladı.
Beyin atlası, cerrahinin etkinliğini değerlendirmek için de kullanılabilir.
Bu, 2018 yılında Shanghai Ruijin Hastanesi ile işbirliğimizin konusudur. Doktor ameliyatı yapmadan önce bu hasta için ameliyatın olası etkilerini değerlendirmek için beyin atlasını kullanmayı umuyoruz.
Şiddetli obsesif-kompulsif bozukluğu tedavi etmek için ameliyat kullanma vakası. Bu tip ameliyatın bu hasta için en iyi plan olup olmadığını ve iyileşme olasılığını görmek için doktorlara yardımcı bir erken objektif değerlendirme sağlamayı umuyoruz. kaç.
Obsesif kompulsif bozukluğun cerrahi tedavisinin etkisini değerlendirmek için beyin atlasının kullanılması
Aslında, ister temel bilimsel araştırmalarda ister klinik alanda olsun, beyin fonksiyonunun tedavisi veya düzenlenmesi için hala birçok teknik yöntem vardır.
Size bir örnek vereyim. 1933'ün başlarında, beynin prefrontal işlevindeki bazı hasarların tedavisini teşvik etmek için buz külahları kullandık. Aslında o dönemde cerrahi bir tedavi olarak tanıtıldı.
(Buz koni tedavisinin öncülü, frontal lobu çıkarma tekniğiydi. O zamanlar sinirbilimin yetersiz anlaşılması nedeniyle, beynin prefrontal lob rezeksiyonu akıl hastalarının tedavisinde çok popülerdi ve bu da bir nesil akıl hastasını kabuslardan uzaklaştırdı. 1945'te bilim adamları rafine edildi. Bu teknoloji buz konisi tedavisini geliştirdi. Bu tür bir tedaviyi aldıktan sonra birçok hasta suskunlaştı, karakterini kaybetti vb. Prefrontal lob rezeksiyon tekniği 1949'da Nobel Ödülü'nün "kara tarih" olarak adlandırılan Nobel Ödülü'nü kazandı.
Beyin fonksiyonunu düzenlemek için artık daha tahribatsız ve invazif olmayan manyetik uyarım ve elektriksel uyarım geliştirildi.
Size bir örnek vereyim Bu genellikle beyin pili olarak adlandırılır Herkes bir kalp pili olduğunu bilir.Peki beyin pili ne işe yarar?
Video yükleniyor ...
(Beyin pili)
Videoda, tipik el titremesi semptomları olan tipik bir Parkinson hastası gösterilmektedir.Tremor yükseldiğinde, onu hiç kontrol edemez. Daha sonra belirli bir beyin bölgesine implante edilmiş böyle bir beyin pacemaker'ı yani bir elektrot yerleştirerek ve sonra göğsüne nabız vericisi veya programcısı dediğimiz bir şey yerleştirecektir. Programcı, beyin bölgesini belirli bir genlik ve belirli bir frekansla uyarmak için belirli bir akım üretecektir.
Cihazı taktıktan ve açtıktan sonra, aynı hastanın ellerinin bir anda çok ince bir motor fonksiyon kontrolü gerçekleştirebildiğini ve etkisinin hemen gerçekleştiğini görebiliyorum. Bu nedenle, artık kliniklerde yaygın olarak kullanılmaktadır.Örneğin, Pekin ve Şangay'daki daha iyi niteliklere sahip ilk üç hastane bu tür cerrahi tedaviyi gerçekleştirebilir.
Ayrıca yakın zamanda Şanghay Jiaotong Üniversitesi'ne bağlı Ruijin Hastanesi ile birçok insanın ilgisini çekebilecek bir proje üzerinde işbirliği yaptık. Klinik pratikte bir tür mide küçültme ameliyatı vardır, herkes bilir ki midenin küçültülmesi kilo verebilir. Belki birçok insan bunun saf olduğunu düşünüyor Periferik doku Sorun ne?
Ama bu sorunu düşündünüz mü? Beyin midenizin ne kadar büyük olduğunu bilmiyor. Örneğin neden bir miktar yemek yiyebiliyorum ve yemeyi bırakmak istiyorum ... Aslında diyet sırasında beyne gönderilecek bazı hormonlar ya da biyokimyasal sinyaller salgılayacak ve yemeyi bırakacaksınız.
Bu sinyalde bir gecikme var, bu yüzden bunalmış olacaksınız. Gecikme yoksa, hemen bırakacaksınız (bu eylemi yemekten). Mide küçültme ameliyatı ile ilgili bu tür bir çalışmanın, mideyi biraz küçültmenin, çok önemli hormon salgılanmasına ve bağırsak florasında değişikliklere neden olacağını göreceğiz Bu değişiklikler, beyne beslenme alışkanlıklarınızı düzenlemek için sinyaller gönderecektir.
Mide küçültme
Herkes yemek yeme arzusunu kontrol etmenin zor olduğunu bilir, mesela ben yardım edemem ama tavuk budu yerim. Neden üzerinde çalışıyoruz Tabii ki gelecekte fizik cerrahiye gerek kalmayacağını umuyoruz. Arkasında beyne kilo verme sinyalleri gönderebilen moleküler bir mekanizma ya da belirli bir bakteri olduğunu ispatlasak, kilo vermemiz mümkün olmaz mıydı?
Az önce bahsedilen bağırsak florası, aslında insanların uykusunu ve ruh halini düzenleyebilen bir nörogülasyon aracıdır. Bu bilimsel deneylerle kanıtlanmıştır, Birkaç hafta boyunca her gün yoğurt yemek, beyninizin duyguları ile ilgili beyin alanlarınızın aktivitesini değiştirecek, endişenizi azaltabilir ve mutluluk hissinizi artırabilir.
Sonra, beynin işlevsel faaliyetlerini düzenleyebilen bilim camiasında düşünme eğitimi olarak da adlandırılan, herkesin günlük yaşamına daha yakın olan başka bir tür meditasyon var.
meditasyon
Size bir örnek vereyim, 2019'da Harvard Tıp Fakültesi'nde bir araştırma ekibi tarafından yapılan bir deney. Katılımcılarla iki günlük bir meditasyon eğitimi oturumu gerçekleştirdiler, Farkındalık Eğitimi ve Katılımcının korku hafızası üzerindeki etkisini ortadan kaldırabilir Genellikle stres sonrası travmatik yanıt (TSSB) dediğimiz şey gibi, çok yaygın bir uygulamadır. Amerika Birleşik Devletleri'nde doktora sonrası araştırma görevlisiyken, aslında, ABD askeri kayıplarının en büyük sebebinin savaş alanı hasarı değil, TSSB olduğunu öğrendim.
Yukarıdaki resimde görebileceğiniz gibi, sarı alan aslında hafıza ile ilgilidir Meditasyon, anksiyeteyi azaltmak veya olumsuz hatıraları azaltmak için hipokampüste ve hafıza ile ilgili prefrontal beyin bölgelerinde bazı aktiviteleri etkili bir şekilde düzenleyebilir. Etki.
Sonra sinir düzenlemesinin başka bir yolu var, sohbet. Klinik psikoterapi sürecinde, Bilişsel Davranış Terapisi, bilişsel davranış terapisi olarak adlandırılan profesyonel bir terimimiz var. Örneğin, bu sabah kalktığımda, son zamanlarda çok fazla şey oldu ve beynim karmakarışık hale geldi.Bir konuşma terapisi yöntemi kullanıyorum, yani, beyninizi daha düzenli bir duruma getirmek için profesyonellerle sohbet ediyorum.
Grup Terapisi adı verilen bir grup terapisi de var Küçük bir grupta bu konuşma yoluyla sohbet etme şeklimiz de iyi bir nöromodülasyon yöntemidir.
Wang Zheng sahnede bir konuşma yapıyor
Bu nöromodülasyon teknolojileri klinik veya temel bilimsel araştırmalarda yaygın olarak kullanılsa da, bu teknolojilerin arkasındaki bazı çalışma prensiplerinin ve bunların uygulama senaryolarının hala keşif aşamasında olduğunu kabul etmeliyiz.
Bu nedenle laboratuvarımız, farklı nöromodülasyon tekniklerinin arkasındaki çalışma prensiplerini incelemek için primat olmayan hayvan modellerini kullanmak istiyor.
Size bir örnek vermek gerekirse, 2016'da Nature'da yayınlanan bir makale, şu anda beyin kalp piline benzer bir cihaz yerleştirmekti. Felçli makak yürümeye devam etsin.
Nörogülasyon mekanizmalarını incelemek için primat olmayan hayvan modelleri
Daha sonra laboratuvarımız, bazı davranış sporları yapmak için makakları eğitmek gibi benzer araştırmalar da yapabilir.
Aşağıdaki resimde olduğu gibi, maymun bir maymun sandalyesinde oturuyor ve eli sola ve sağa sallanabilen bir joystick'i kontrol ediyor Beyaz nokta kontrol ettiği joystick ve mavi kare hedefi. Mavi kareyi izlemek için beyaz noktayı manipüle etmesi gerekiyor.
Makak deneyi
Makak, birkaç aylık eğitimden sonra bu görevi tamamlamada hala çok başarılı. Daha hızlı öğrenmesini sağlayacak yollar olup olmadığı ve görevinin doğruluğunu artırabileceği konusunda daha çok endişeliyiz?
Bu yüzden görev sürecinde, beynin hangi alanlarının görevi yerine getirme rolünü oynadığını görmek için onu manyetik rezonans görüntüleme ekipmanına itiyoruz. Bazı ön deneysel sonuçlar, prefrontal lobun bu beyin bölgelerinin çok aktif olduğunu gösteriyor, bu da bu beyin bölgelerinin bu tür işlevleri yerine getirmede iyi bir rol oynadığını gösteriyor.
Son olarak söylemek istediğim, tam da bu teknolojiler bir bireyin işlevlerini etkili bir şekilde geliştirebildiği ve davranışını iyileştirebildiği için, çeşitli alanlarda da yaygın bir ilgi görmüştür.
Örneğin, ABD Savunma Araştırma Ofisi'nin Darpa Ajansı, TNT projesini 2013 gibi erken bir tarihte başlattı ve nöromodülasyon teknolojisini hedefledi ve insan işlevlerini iyileştirmek için seçici ve hedefli keşif yapmak istedi.
İşte herkes için başka bir örnek: 2015 yılında, transkraniyal elektriksel stimülasyonun insan hafızasını geliştirebileceğiyle ilgili bir makale Science dergisinde yayınlandı.
Hedeflenen nöroplastisite eğitimi
Bu çok cazip bir sahne, hayal edebiliyoruz: Öğrencilerimiz iki gün sonra sınava girecekler, bu bilgiyi hatırlayamıyorum, önce transkraniyal elektriksel uyarı alabilir miyim, sonra tekrar çalışabilir miyim, evet Bunları daha hızlı hatırlayamıyor musunuz?
Bu iyi bir dilek, ama hala çözmemiz gereken çok şey var. Bu daha çekici senaryolar bazı sorunları da beraberinde getirdi, örneğin, bu teknolojiler kötüye kullanılacak mı? Aslında burada çok gerçek bir sorun var - birçok teknoloji uygulanıyor, ancak temel çalışma prensiplerinin çoğu bilinmiyor.
Az önce bahsedilen transkraniyal elektriksel stimülasyon hafızayı geliştirebileceğine dair resmi deneysel kanıtlar yayınlasa da, neden toplumda yaygın olarak desteklenemiyor?
İnsanlar arasındaki bireysel farklılıklar nispeten büyük olduğundan ve deneysel verilerin kapsamı da sınırlı olduğundan, bu teknoloji şu anda yalnızca küçük bir grup insana veya yalnızca belirli bir senaryoda uygulanabilir ve geniş çapta tanıtılabileceği noktaya ulaşmaktan uzaktır.
Wang Zheng sahnede bir konuşma yapıyor
Bu nedenle, bu durumda, bilimsel araştırma yapan kişiler genellikle muhafazakar bir durumdadır, bu konuyu kapsamlı bir şekilde kullanmadan önce arkasındaki ilkeleri iyice incelemeyi umuyoruz. Ama şimdi talep çok yüksek olduğu için birçok insan bekleyemiyor.
Bu sorunlara ek olarak, hayal bile edemeyeceğimiz bazı etik sorunlar var. Pratik bir örnek: Ruijin Hastanesi ile madde bağımlılığı olan bir hastayı tedavi etmek için beyin kalp pili kullanmak için işbirliği yapıyoruz Tedavi çok başarılıydı, ancak sonuç beklenmedikti.
Hastaya DBS cihazı implante edildikten sonra uyuşturucu bağımlılığı çok iyi kontrol altına alındı ve neredeyse normal yaşantısına ve işine dönebildi.
Ancak cihazı yerleştirdikten sonra koruyucu şemsiyesi olduğunu düşündü, bu yüzden tekrar uyuşturucu aldı ve aşırı doz hayatını kaybetmesine neden oldu.
Dürüst olmak gerekirse, bu son hayal gücümüzün biraz ötesinde, dertlerini gidermek için bir araç sağladığımızı düşünmüştüm, ama aslında bunu, sanki bir emniyet kemeri takıyormuşum gibi, vicdansız bir şekilde kendini serbest bırakmak için kullandı. Arabayı 150 milden fazla sürün ve sonuç böyle bir son.
Editörün Notu:
Nöromodülasyon teknolojisi tedavisinin kırmızı çizgisini nasıl kavrayacağımız, hepimizin düşünmesi gereken bir sorun olabilir. 1931'de Huxley, 600 yıl sonra bir dünyayı tasvir eden "Güzel Yeni Dünya" yı yarattı - bilim ve teknoloji son derece gelişmiştir, insanlar statükoya uygun çeşitli kısıtlamalar ve eğitim almaktadırlar ve insanların arzuları her zaman ve her yerde tam olarak tatmin edilebilmektedir. Doğum, yaşlılık, hastalık ve ölümden kaynaklanan ağrılar için endişelenmenize gerek yok. Oysa mekanik olarak uygar bir toplumda aile, kişilik, duygu, özgürlük ve ahlak diye bir şey yoktur, insanlık makinelerin öğütülmesi altında yok edilir.
Teknoloji ve insan doğası arasında seçim yatıyor. Teknolojiyi kullanmak, insani gelişmenin yönünü seçmektir.
Metin | Li Ying; Video | Don
Düzen | Yin Huanhuan
Getirin | Tiyatro tarzı konuşma, yaratıcılığı keşfedin
- Daha heyecan verici içerik için, lütfen aşağıdaki mavi "daha fazla bilgi" kelimesini tıklayın.
