Anfang dieses Monats zeigten zwei Wissenschaftlerteams auf der Jahreskonferenz der Neuroscience Society neue Technologien, die uns ewige Glückseligkeit geben könnten. Was ist, wenn das Geheimnis des ewigen Glücks in einem Gehirnimplantat liegt? Stellen Sie sich vor: Ein Satz winziger Elektroden sitzt ruhig in verschiedenen Teilen des Gehirns und zeichnet die elektrische Aktivität dieses Organs in Echtzeit auf. Die Daten werden an einen persönlichen Algorithmus gesendet - eine "Stimmungskarte" - die die Gesamtstimmung einer Person allein anhand von Gehirnwellen abschätzen kann.
Wenn das System Muster registriert, die den Beginn einer Depression anzeigen, sendet es elektrische Signale an das Stimmungszentrum des Gehirns. Unter dem wachsamen Auge des Algorithmus stimuliert das System weiter, bis die fehlerhaften Schaltkreise wieder in ihren "glücklichen" Zustand zurückkehren.
Der Algorithmus ist völlig unabhängig. Jedes Signal, jede Einstellung ist unter einer Kappe versteckt. Das System benötigt keine ärztliche Anleitung, und die Person kennt die Signale nicht - fühlt nur eine allgemeine Erleichterung der Traurigkeit.
Von DARPA finanzierte Wissenschaftler hoffen, dass diese futuristischen Implantate eines Tages Veteranen mit PTBS - einer posttraumatischen Belastungsstörung - oder Menschen mit schwerer Depression helfen, die nicht auf Medikamente ansprechen.
„Das Gehirn unterscheidet sich aufgrund seiner Vernetzung und Anpassungsfähigkeit stark von allen anderen Organen“, sagt Justin Sanchez, Programmmanager bei DARPA. "Durch geschlossene neuronale Echtzeitschnittstellen können wir uns von der traditionellen statischen Sicht des Gehirns entfernen und uns einer präzisen Behandlung zuwenden."
Während dieses System in erster Linie dazu gedacht war, Menschen mit psychischen Erkrankungen zu helfen, könnten seine möglichen Auswirkungen weit darüber hinausgehen.
Offensichtlich ist eine Gehirnoperation ein hoher Preis für "stimuliertes Glück", insbesondere für die durchschnittliche Person. Es ist jedoch möglich, dass die Komponenten des Systems möglicherweise durch nicht-invasive Methoden zur Messung und Stimulierung der Gehirnaktivität ersetzt werden.
Was passiert dann? Werden Sie anderen einen direkten, ständigen und chronischen Zugang zu Ihren inneren Gefühlen anvertrauen können? Wirst du versucht sein, all deine Gefühle im Glück zu ertränken?
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Grab tiefer
All dies ist natürlich nur möglich, wenn das System funktioniert.
Das System basiert auf der alten Technologie der Tiefenhirnstimulation (DBS).
GSM wurde erstmals für die Behandlung von Bewegungssymptomen während der Parkinson-Krankheit zugelassen und basiert auf Elektroden, die direkt in das Gehirn implantiert werden, um elektrische Impulse abzugeben. Diese Impulse interagieren mit lokalen Neuronen und verändern deren Aktivität.
Genau wie das Werfen eines Kiesels in einen Teich mit stillem Wasser pulsieren Veränderungen in dieser Grundgruppe von Neuronen durch Nervenkreise. Obwohl Neurowissenschaftler die spezifischen Mechanismen nicht vollständig verstanden haben, scheint GSF eine Vielzahl von neurologischen Störungen zu lindern. Zumindest einige vereinzelte Versuche haben dies gezeigt.
In einer der ersten Demonstrationen der Kraft von Kraft- und Schmierstoffen schalteten Wissenschaftler das Stimulationssystem ein und aus und fragten einen depressiven Patienten, wie er sich fühle. Unglaublicherweise meldete der Patient nur "Hochstimmung", wenn das System funktionierte - obwohl er feststellte, dass die Wissenschaftler elektrische Impulse aktiviert hatten.
Diese und andere frühe Erfolgsgeschichten führten kürzlich zu einer groß angelegten klinischen Studie mit 90 Menschen mit Depressionen. Schlechte Nachrichten: Im Durchschnitt fanden Studien nach einem Jahr Behandlung keine Besserung.
Dr. Edward Chang, Neurowissenschaftler an der University of California in San Francisco, der eines der Projekte leitet, glaubt jedoch, dass dies nur der Anfang ist.
Die meisten PMS-Systeme behandeln Depressionen auf die gleiche Weise, obwohl die Menschen sie unterschiedlich erleben. Diese Systeme tauchen das Gehirn in konstante elektrische Impulse ein. Das Stimulationsprotokoll wird vom Arzt festgelegt, nicht vom tatsächlichen Zustand des Gehirns des Patienten. Laut Chang ist es wichtig, Implantate zu entwickeln, die speziell für die individuelle Behandlung aller entwickelt wurden - und das System nur bei Bedarf einzuschalten.
Stimmungskarte
Auf Einladung von Dr. Omid G. Sani, einem Elektrotechniker an der University of Southern California, entwickelten die Wissenschaftler einen Algorithmus, der Gehirnwellen in subjektive Stimmungssinne umwandelt. Das Team arbeitete mit sechs epileptischen Patienten mit bereits implantierten Elektroden zusammen, um die Ursache ihrer Anfälle zu ermitteln. Drei Wochen lang wurde die Gehirnaktivität des Patienten genau überwacht, während die Stimmung unter Verwendung eines Standardfragebogens überwacht wurde.
Durch den Vergleich dieser beiden Arten von Informationen entwickelten die Wissenschaftler einen Algorithmus, der eine kleine Anzahl von "neuronalen Prädiktoren" - dynamische Muster der Aktivität neuronaler Netzwerke - extrahierte, die die sich ständig ändernden Gefühle einer Person genau vorhersagen konnten.
Es sind mehrere Schwerpunkte entstanden, darunter das limbische System, ein zuvor identifiziertes Zentrum für Stimmungs- und Motivationsmanagement.
"Diese Biomarker für dynamische Stimmung und Algorithmen, die die Stimmung dekodieren, können ein Bild der Gehirnprozesse liefern, die dem Stimmungsmanagement zugrunde liegen", schloss Sani.
Dies ist auch der erste Schritt zur personalisierten Hirnstimulation bei Depressionen.
Laut Nature haben Sani und Cheng bereits ein Testsystem entwickelt, das an Menschen getestet werden kann. Solche Schleifensysteme wurden bereits an mehreren Personen getestet, aber Cheng betont, dass diese vorläufigen Ergebnisse weiter überprüft werden müssen.
Die Linie überschreiten
Ein zweites Wissenschaftlerteam unter der Leitung des Neurochirurgen Emad Eskandar vom Massachusetts General Hospital verfolgte einen etwas anderen Ansatz.
Der sogenannte transdiagnostische Ansatz untersucht eher die Gemeinsamkeiten verschiedener psychischer Störungen als eine spezifische Stimmungsstörung. Daher haben Wissenschaftler Algorithmen entwickelt, die die Gehirnaktivität erfassen und hervorheben, die mit bekannten Aspekten schlechter Laune verbunden ist, wie z. B. erhöhte Angst, Vergesslichkeit und mangelndes Einfühlungsvermögen.
Eskandar glaubt, dass Gehirnwellen nur ein kleiner Teil der Daten sind. Sein Team hofft auch, die Aktivität einzelner Neuronen aufzuzeichnen, um diejenigen zu identifizieren, die zu psychischen Erkrankungen führen.
Das Ziel ist natürlich äußerst ehrgeizig. Bei Erfolg wird Eskandar in der Lage sein, die Symptome der Krankheit zu verfolgen, von einzelnen Neuronen bis zu neuronalen Schaltkreisen der Gehirnaktivität - und dann wird es möglich sein, einen mehrschichtigen Atlas für Ärzte zu erstellen, die ihn verwenden können, um die besten Behandlungsmethoden zu finden.
Auf der Konferenz stellten Wissenschaftler ihre eigenen Fähigkeiten vor und stellten einen Algorithmus vor, der bestimmt, wann Menschen aufgrund eines Aufmerksamkeitsdefizits etwas aus den Augen verlieren. Die Teilnehmer wurden gebeten, sich auf eine Aufgabe zu konzentrieren - beispielsweise das Erkennen von Emotionen auf computergenerierten Gesichtern - und gleichzeitig ihre Gehirnaktivität zu überwachen. Der Algorithmus lernte schließlich, Muster neuronaler Aktivität zu identifizieren, die mit Ablenkung verbunden sind.
Als Wissenschaftler das Gehirn von Freiwilligen in der Entscheidungsregion stimulierten, verbesserte sich ihre Leistung bei der Problemlösung deutlich. Die Strukturen der neuronalen Aktivität des "zerstreuten Gehirns" verschwanden ebenfalls.
Das Team arbeitet derzeit an der Automatisierung des Prozesses, damit der Algorithmus die Stimulation während eines Aufmerksamkeitsdefizits direkt auslöst.
Gehirn von innen nach außen
Wenn diese DARPA-Projekte verwirklicht werden, wird sich unsere Behandlung von psychischen Erkrankungen radikal ändern. Wissenschaftler befürchten jedoch, dass wir in das Minenfeld der Ethik eintreten könnten.
Um diese geschlossenen Systeme vollständig zu implementieren, muss der Algorithmus immer die wahren Gefühle der Person kennen. Obwohl er keine Stimmungsschwankungen meldet, stehen diese Daten Forschern und Ärzten zur Verfügung. Und wenn solche Behandlungen jemals kommerzialisiert werden, können Patienten dann darauf vertrauen, dass Unternehmen ihre Gefühle und Emotionen sicher und geschützt halten?
Einige Wissenschaftler befürchten auch, dass die elektrische Glückspille das Ego einer Person verändern wird.
„Bei jeder Behandlung von Gehirnkrankheiten riskieren wir, dass alle gleich sind und jede Abweichung von der Norm als Krankheit behandelt wird“, diskutiert Dr. Karen Rommelfanger von der Emory University das Thema Kraftstoffe und Schmiermittel. „Wir wollen in all dem Magie sehen. Aber wollen wir die Depression ganz loswerden? Nein und sollte nicht. Mensch zu sein bedeutet, eine ganze Reihe von Erfahrungen zu machen “, sagt sie.
Es wird niemals überflüssig sein, darüber zu sprechen. Laut Chang machen sich die kurzfristigen Vorteile - die Fähigkeit, eine Person von dieser ganzen Bandbreite an Symptomen zu befreien - bereits für Projekte lohnenswert. "Dies ist das erste Mal, dass wir ein Fenster zum Gehirn öffnen", sagt er.
Ilya Khel
