الإعلانات

يدرس علماء الطب الدماغ لأكثر من خمسمائة عام - وبعد ذلك الوقت ، لا يزال العضو الغامض يحمل الكثير من الأسرار. أخيرًا ، على مدى السنوات القليلة الماضية ، ظهرت تقنية جديدة تسمى "علم الوراثة البصرية" ، والتي قد تساعد العلماء على كشف أسرار الدماغ (وعلاج اضطراباته) بطريقة جديدة تمامًا.

لماذا نحتاج البصريات الوراثية؟

من نواح عديدة ، من المدهش أن الدواء النفسي يعمل على الإطلاق. إن أحدث ما توصل إليه العلم - أفضل ما يمكن أن يفعله العلم الحديث - يرقى إلى غمر الدماغ في حمام كيميائي ، ويأمل أن يفعل الشيء الوحيد الذي نهتم به. و... إنه نوع من الأعمال! بعض الأحيان.

هناك أدوية قوية جدًا لعلاج الاكتئاب والوسواس القهري والاضطراب ثنائي القطب ومرض باركنسون. غالبًا ما تكون مليئة بالآثار الجانبية غير السارة. غالبًا ما تم اكتشاف الأدوية التي تعمل بشكل جيد عن طريق التجربة والخطأ. في كثير من الحالات ، لا يمتلك العلماء فهمًا تفصيليًا لكيفية عمل الدماغ لتحقيق الوظيفة الطبيعية - أو كيف يعمل عندما يكون به خلل. من الصعب معالجة هذه الفجوات المعرفية من خلال الطرق التقليدية لدراسة الدماغ ، وتحد من القدرة على تطوير علاجات فعالة.

instagram viewer

ما يريده الأطباء النفسيون وأطباء الأعصاب حقًا هو الوصول الكامل للقراءة والكتابة إلى الدماغ: القدرة على الوصول إلى داخل رأس شخص ما وإثارة أو قمع المجموعات التعسفية من الخلايا العصبية ، مع قرار واحد الخلايا العصبية ، مما يسمح لنا بعزل السكان الذين يعانون من خلل و تصحيح سلوكهم في في الوقت الحالى. لسوء الحظ ، فإن كسر رأس شخص ما وفتح الأسلاك إلى كل عصبون أمر غير عملي.

وعد علم الوراثة هو أنه قد يسمح للأطباء في الواقع بتحقيق شيء قريب من هذا النوع من الوصول.

كيف يستخدم العلماء الضوء للسيطرة على الدماغ

وإليك كيفية عمله: أولاً ، يحقن الباحثون الموضوع بفيروسًا مُهندسًا وراثيًا ، مُصممًا لإصابة أنسجة المخ. مئات المليارات من نسخ الفيروس تغمر الدماغ ، وتضخ حمولتها في الخلايا العصبية عندما تصادفها.

هذه الفيروسات ليست ضارة: بدلاً من نقل حمولة ضارة ذاتية التكرار ، تم تصميم هذه الفيروسات بواسطة يقوم العلماء بتوصيل خيط حمض نووي حميد يرمز للبروتينات السطحية الخاصة التي تستجيب لأطوال موجية محددة من الضوء. تعمل الفيروسات ببساطة كمحقن يمكن التخلص منها لتوصيل الحمض النووي الخاص للخلايا.

تدمج الخلايا العصبية هذا الحمض النووي الخاص ، وإذا كانت الظروف مناسبة ، فتعبر عن بروتينات سطحية تؤدي إلى نشوبها عند تحفيزها بالضوء - نفس أنواع البروتينات التي تستخدمها خلايا الشبكية البشرية للكشف عن الضوء والشكل الصور. من خلال تغيير الحمض النووي ليكون أكثر انتقائية عندما يعبر عن نفسه ، يمكن للعلماء اختيار أنواع الخلايا العصبية (هناك الآلاف من الأصناف) التي تعبر عن البروتين السطحي وستستجيب للضوء.

بعد ذلك ، من خلال التحكم بعناية في مكان الضوء على الدماغ ، المواقع المحددة التي يتم تحفيزها أو يمكن التحكم في الاكتئاب بدقة أقل من المليمتر ، وهي درجة من التحكم لم تكن من قبل ممكن. والأفضل من ذلك ، أن العديد من مناطق الدماغ يمكن أن تتأثر دون الحاجة إلى قطع الأسلاك أو تمريرها من خلال مادة الدماغ ، مما يجعل الإجراء أكثر أمانًا من الأشكال التقليدية لتحفيز الدماغ.

بحسب إد بويدن، أستاذ الهندسة الحيوية وعلم الأعصاب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ،

إذا تمكنت من التحكم في الخلايا في الدماغ ، يمكنك معرفة قوتها ، وما يمكن أن تؤثر عليه - وأيضًا إذا كنت تستطيع التحكم في الخلايا في الدماغ يمكن إصلاح حالات الدماغ الشاذة ، ويمكنك إنشاء أنواع جديدة من العلاج ، وإعادة تشكيل الحسابات التي سارت في حالة عصبية أو نفسية اضطراب

يمكنك مشاهدة محاضرة تقنية إلى حد ما (ولكن مثيرة للاهتمام للغاية) حول التقنيات والمنهجية أدناه:

ماذا يمكنك أن تفعل مع Optogenetics؟

تخيل أن الباحث يريد فهم كيفية عمل الاكتئاب بشكل أفضل. لذا ، يجمع الباحث بعض الفئران المكتئبة (لا تسأل كيف يصنع الباحثون الفئران المكتئبة ، ولا تريد أن تعرف) ، ويبدأ الاختبار.

يقومون بفحص أنواع مختلفة من الخلايا العصبية ، ومناطق مختلفة من الدماغ ، ويرون ما يحدث عندما تحفز أو تخفض تلك المناطق وأنواع الخلايا العصبية هذه. تصبح بعض المجموعات التجريبية أكثر سعادة - والبعض الآخر أكثر اكتئابًا: معظمهم لا يفعلون ذلك. من خلال تضييق نطاق المجموعات السكانية ذات الصلة وكيفية تأثيرها على النتائج ، يقوم الباحث ببطء ببناء خريطة وظيفية عميقة ومفصلة للدماغ: عزل أجهزة الفرح.

هذا هو نوع التجربة التي تمكّنها علم الوراثة الوراثي ، وهو يمنح العلماء فهمًا أعمق للوظائف العقلية المختلفة والطرق التي يمكن أن يخطئوا بها.

بالفعل ، أدت علم الوراثة البصرية إلى بعض الأفكار المحتملة المثيرة للاهتمام في الهلوسة السمعية لمرض انفصام الشخصية. وفقا للدكتور كارل ديسيروث من جامعة ستانفورد ، فإنه يبدو الآن من المحتمل أن الأصوات هي في الواقع مكونات طبيعية للمونولوج الداخلي يساء تفسيرها على أنها تأثير خارجي.

"قد تكون نسخة غير معترف بها من الأفكار الداخلية. بطريقة ما ، يتم فقدان المعلومات التي يفكر بها المرء حقًا من نفسه. يُنظر إليه على أنه شيء غريب ، صوت يتحدث. […] [قبل علم الوراثة البصري] لم تكن هناك طريقة لمعرفة ذلك لأنه لم تكن هناك طريقة للتحكم الانتقائي في [الخلايا] على النطاق الزمني الصحيح. "

هذه الأنواع من الأفكار مهمة علمياً ، ويمكن أن تؤدي إلى عقاقير وعلاجات أفضل ، بالإضافة إلى الإجابة عن الألغاز القديمة حول طبيعة الوعي والذكاء آلات التفكير: ما يمكن أن يعلمنا إياه علم الأعصاب والذكاء الاصطناعي عن الوعيهل يمكن لبناء آلات وبرامج ذكية بشكل مصطنع أن يعلمنا كيفية عمل الوعي ، وطبيعة العقل البشري نفسه؟ قراءة المزيد .

في المستقبل القريب ، قد يتمكن الأطباء من أخذ الأفكار التي يحصلون عليها من هذه التجارب ، وتحويلها ، واستخدام علم الوراثة البصري على المرضى الفعليين للتأثير على الأنشطة العصبية التي تساهم فيها كآبة. علم البصريات الوراثي يسمح للأطباء ليس فقط بدراسة الدماغ ولكن أيضًا لتغييره بدقة أكبر بكثير مما كان ممكنًا في السابق.

بناء قبعة التعقيم

لسوء الحظ ، ربما لا يمكن استخدام علم الوراثة البصري على البشر بشكل غير جراحي. تكون الجمجمة سميكة للغاية ، لذا من الضروري تغذية كابلات الألياف الضوئية من خلالها. هذه جراحة كبيرة ولها مخاطر مرتبطة بها ، تتجاوز وما تنطوي عليه عادةً في بداية دورة علاج نفسي.

ومع ذلك ، فإن العلاجات المعنية لديها القدرة على أن تكون أكثر فعالية بكثير ولها آثار جانبية أقل ، لذلك من المحتمل أن تكون تستحق ذلك للعديد من المرضى. كانت هناك بالفعل أبحاث في استخدام الكهرباء أجهزة تنظيم ضربات الدماغ لعلاج الاكتئاب الشديدوالنتائج واعدة للغاية. من المرجح أن تكون العلاجات المستقبلية القائمة على علم الوراثة الضوئية أقل تغلغلاً وأكثر فعالية: بمجرد تزوير الدماغ في وضع ملائم كابلات الألياف الضوئية ، ربما يتم إدخالها من خلال الأنف لتجنب اختراق الجمجمة ، يمكن تخزين بقية الأجهزة خارجيًا ، لسهولة التمكن من. ستحتاج الغرسة نفسها (كبلات الألياف الضوئية وثنائيات الليزر) إلى طاقة وإشارة تحكم فقط ، وهي أشياء قد يتم توفيرها لاسلكيًا ذات يوم.

يمكن ارتداء بقية الأجهزة (الكمبيوتر والبطارية وما إلى ذلك) خارجياً ، مما يسمح لطبيب المريض بإعادة برمجتها حسب الحاجة ، دون الحاجة إلى جراحة إضافية.

بالإضافة إلى تصحيح المرض العقلي ، يوفر علم الوراثة البصري أيضًا طريقة أكثر توافقية حيويًا وأقل توغلاً بشكل مباشر تحفيز الخلايا العصبية في الدماغ والجسم من الأقطاب الكهربائية المزروعة التقليدية ، والتي من شأنها أن تقطع شوطا طويلا نحو صناعة يزرع تعزيز الأداء على غرار ما بعد الإنسانية توصيل دماغك وجسدك - مستقبل أجهزة الكمبيوتر المزروعةمع الاتجاه الحالي للابتكار والتقدم التقني ، حان الوقت الآن لاستكشاف أحدث ما توصلت إليه تقنيات الكمبيوتر والإنسان. قراءة المزيد أكثر عملية.

لنكون واضحين ، كل هذا لا يزال بعيد المنال: علم الوراثة البصري هو أداة بحثية مستخدمة على نطاق واسع في الوقت الحالي (لقد التجارب المغطاة باستخدامه من قبل تؤثر تجربة الذاكرة الخفيفة على أدمغة الفئران مثل عصبي MIBهل تتذكر متى استخدم ويل سميث وتومي لي جونز جهاز الأعصاب لمحو ذكريات الناس؟ حسنًا ، نجح باحثو جامعة كاليفورنيا في ديفيس في "محو ذكريات معينة" داخل الفئران باستخدام الضوء. قراءة المزيد ). ومع ذلك ، فإن دوره كعلاج إكلينيكي على بعد عقد أو عقدين على الأقل ، وقد يحل محله تقنيات أخرى يمكن أن تقدم نتائج مماثلة بشكل أقل توغلاً.

ومع ذلك ، فإن التوقعات محتملة ، وقد تأتي بعض التطبيقات في وقت أقرب. على سبيل المثال ، إنها ممكن لاستخدام علم الوراثة البصري لبناء غرسات قوقعة صناعية أفضل بدقة أكبر بكثير.

أليس هذا كله مخيف حقا؟

البعض منكم يقرأون هذا يرسمون بالفعل قبعات صفيحك حول أذنيك ، وهذا كله عادل: هذا النوع من الوصول إلى الدماغ غير مسبوق ، خارج علامة تجارية معينة لعلم الهستيريا خيال. احتمال إساءة الاستخدام على الأقل يستحق المناقشة.

إذا كنت تستطيع ممارسة التحكم الكافي في الدماغ لعلاج الاكتئاب والفصام واضطرابات الشخصية ، فقد تفعل ذلك أيضًا أن تكون قادرًا على ممارسة التحكم الكافي لإعادة برمجة الميول الجنسية لشخص ما - أو lobotomize الأطفال المشاغبين و السجناء. مخاطر محاولة الآباء استخدام هذه التكنولوجيا لفرض تغييرات في الهوية على أطفالهم هي قضية تفتح مخاوف أخلاقية جديدة تمامًا يتعامل معها الطب لأول مرة أبدا.

قبعات الصفيح

أبعد من ذلك ، من منظور بسيط لأمن الكمبيوتر ، فإن العديد من الأجهزة الطبية الحديثة ببساطة ليست آمنة بما يكفي ويمكن اختراقها ، في بعض الحالات لاسلكيًا. هذا النوع من الحل الوسط مخيف بما فيه الكفاية مع جهاز تنظيم ضربات القلب، لكن الأمر مروع حقًا عندما تفكر في احتمال أن يتمكن المهاجم (من المحتمل) من القرد داخل رأسك دون إذن.

العلماء الذين يعملون على هذه العلاجات ليسوا على علم بهذه القضايا. كارل ديسيروث ، في نفس المقابلة المذكورة أعلاه ، أثار نفس النقطة:

"تثير خصوصية علم الوراثة البصري السؤال حول كيف يمكن للمرء أن يعدل دماغًا لإنشاء فرد مع الاحتياجات والرغبات والأولويات والمشاعر المختلفة [...] هناك جانب مزعج أيضًا ، مما يثير أسئلة مجانية إرادة."

ومع ذلك ، فإن هذه المخاوف باهتة مقارنة بالعدد الهائل من الأشخاص الذين يعانون بشكل فظيع من الأمراض النفسية التي لا يمكن علاجها حاليًا والتي يمكن أن تساعدها الجينات البصرية. هذه التكنولوجيا أكثر فائدة مما هي خطرة ، وكما تم تطويرها على مدى العقود القليلة القادمة ، قد تغير جذريًا طبيعة علاج الصحة العقلية.

ما رأيك؟ مخيف ، بارد ، أو في مكان ما بينهما؟ هل تمتلك علم الوراثة البصري القدرة على مساعدتك شخصيًا؟ اسمحوا لنا أن نعرف في التعليقات!

حقوق الصورة: الخلايا العصبية عبر Shutterstock ، "رقائق القصدير،" بواسطة روس ووكر

وكاتب وصحفي مقيم في الجنوب الغربي ، يُضمن أندريه أن يظل يعمل حتى 50 درجة مئوية ، وهو مقاوم للماء حتى عمق اثني عشر قدمًا.