Controle do cérebro com luz: é possível com optogenética

Médicos cientistas têm vindo a estudar o cérebro por mais de quinhentos anos - e, depois de todo esse tempo, o órgão enigmático ainda detém uma abundância de segredos. Finalmente, ao longo de apenas os últimos anos, uma nova técnica chamada de “optogenética” está emergindo, o que pode ajudar os cientistas a desvendar segredos do cérebro (e tratar seus transtornos) de uma forma totalmente nova.

Por que precisamos de optogenética?

Em muitos aspectos, é surpreendente que a medicação psiquiátrica funciona em tudo. O estado da arte - o melhor a ciência moderna pode fazer - equivale a imersão do cérebro em um banho químico, e esperando que ele faz a única coisa que nos interessa E ... isso meio que funciona.! As vezes.

Existem medicamentos que são muito poderosa no tratamento da depressão, transtorno obsessivo-compulsivo, transtorno bipolar e doença de Parkinson. Eles são muitas vezes repleta de efeitos colaterais desagradáveis. Os medicamentos que funcionam bem foram muitas vezes descoberto por nada mais do que tentativa e erro. Em muitos casos, os cientistas não têm uma compreensão detalhada de como o cérebro funciona para alcançar a função normal - ou como ele funciona quando se está com defeito. Estas lacunas de conhecimento são difíceis de resolver através de formas tradicionais de estudo do cérebro, e limitar a capacidade de desenvolver terapias eficazes.

O que psiquiatras e neurologistas realmente gostaria é total acesso de leitura e escrita para o cérebro: a capacidade de chegar dentro da cabeça de alguém e excitar ou suprimir grupos arbitrários de neurônios, com resolução de-neurônio único, deixando-nos isolar as populações que são disfuncionais e corrigir suas comportamento em tempo real. Infelizmente, quebrando a cabeça de alguém aberto e funcionando fios para cada neurônio é impraticável.

A promessa de optogenética é que ele pode realmente deixar os médicos alcançar algo próximo a esse tipo de acesso.

Como os cientistas usam a luz para controlar o cérebro

Veja como funciona: primeiro, os pesquisadores injetam o assunto com um vírus geneticamente modificado, projetado para infectar o tecido cerebral. Centenas de milhares de milhões de cópias do vírus inundar o cérebro, injectando as suas cargas úteis em células nervosas como eles encontram-los.

Estes vírus não são prejudiciais: em vez de entregar, uma carga de auto-replicação malicioso, esses vírus foram projetados por cientistas para fornecer uma cadeia de DNA benigna que codifica para proteínas de superfície especiais que respondem a comprimentos de onda específicos de luz. Os vírus simplesmente servir seringas descartáveis ​​como para entregar o DNA especial para as células.

Os neurônios incorporar esse DNA especial, e, se as condições forem certas, proteínas de superfície expressas que levá-los ao fogo quando estimulados com luz - os mesmos tipos de proteínas que são usados ​​pelas células da retina humana para detectar a luz e formar imagens. Alterando o DNA a ser mais exigente sobre quando se expressa, os cientistas podem escolher quais tipos de neurônios (existem milhares de variedades) expressam a proteína de superfície e irá responder à luz.

Então, controlando cuidadosamente onde a luz é brilhou sobre o cérebro, os locais específicos que são estimulados ou deprimidos pode ser controlada com precisão sub-milímetro, um grau de controle que nunca foi possível anteriormente. Mesmo melhor, muitas áreas do cérebro podem ser afetados sem a necessidade de cortar para dentro ou de rosca fios através de matéria cerebral, tornando o procedimento muito mais seguro do que as formas convencionais de estimulação cerebral.

De acordo com Ed Boyden, professor de bioengenharia e neurociência no MIT,

Se você pode controlar células no cérebro, você pode descobrir o que o seu poder é, o que pode influenciar - e, também, se você pode controlar células no cérebro você pode corrigir estados cerebrais aberrantes, e você pode criar novos tipos de terapia , resculpting os cálculos que se deram mal em uma desordem neurológica ou psiquiátrica

Você pode assistir a uma palestra bastante técnico (mas extremamente interessante) sobre as técnicas e metodologia a seguir:

O que você pode fazer com optogenética?

Imagine que um investigador quer compreender melhor como a depressão funciona. Assim, o pesquisador recolhe alguns ratos deprimidos (não pergunte como pesquisadores criar ratos deprimidos, você não quer saber), e inicia o teste.

Video: Optogenética, la luz que vino del futuro | Mª Concepción Lillo Delgado | TEDxCalledelaCompañia

Eles verificam diferentes tipos de neurônios, e diferentes regiões do cérebro, e ver o que acontece quando você estimular ou deprimir a essas áreas e esses tipos de neurônios. Alguns grupos experimentais ficam mais felizes - alguns ficam mais deprimidas: a maioria faz nenhum dos dois. Ao estreitar as quais as populações estão relacionados, e como eles afetam o resultado, o pesquisador constrói lentamente um mapa de profundidade, detalhado funcional do cérebro: isolando as máquinas de alegria.

Este é o tipo de experiência que optogenética permite, e situa-se a dar aos cientistas uma compreensão mais profunda de diferentes funções mentais e as formas que eles podem dar errado.

Já, optogenética levou a algumas interessantes idéias potenciais para as alucinações auditivas de esquizofrenia. De acordo com Dr. Karl Deisseroth, da Universidade de Stanford, agora parece provável que as vozes são, de fato, os componentes normais do monólogo interno que está sendo mal interpretado como influência externa.

“Pode ser uma versão pouco reconhecido de pensamentos internos. De alguma forma, a informação que um pensamento está vindo realmente de si mesmo está perdido. Ele é visto como uma coisa externa, um discurso de voz. [...] [Antes de optogenética] não havia nenhuma maneira de saber isso, porque não havia nenhuma maneira de controlar seletivamente [as células] sobre a escala de tempo certo “.

Esses tipos de idéias são cientificamente importante, e poderia levar a melhores medicamentos e terapias, bem como responder antigos mistérios sobre a natureza da consciência e inteligência.Thinking Machines: O que Neurociências e Artificial Intelligence pode nos ensinar sobre ConsciênciaThinking Machines: O que Neurociências e Artificial Intelligence pode nos ensinar sobre ConsciênciaPode construir máquinas artificialmente inteligentes e software nos ensinar sobre o funcionamento da consciência e da natureza da própria mente humana?consulte Mais informação

Num futuro próximo, os médicos podem ser capazes de tomar as percepções que obtêm a partir desses experimentos, transformá-los ao redor, e usar optogenética em pacientes reais para influenciar as atividades neurológicas que estão contribuindo para a depressão. Optogenética permite que os médicos não só para estudar o cérebro, mas também para alterá-lo com muito mais precisão do que tem ser possível anteriormente.

Construindo um chapéu Sanity

Infelizmente, provavelmente não é possível usar optogenética em seres humanos não-invasiva. O crânio é simplesmente demasiado espesso, por isso é necessário para alimentar os cabos de fibra óptica através dele. Esta é uma grande cirurgia e tem riscos a ele associados, acima e além do que é normalmente envolvido em começar um curso de medicação psiquiátrica.

No entanto, as terapias em questão têm o potencial de ser muito mais eficazes e têm menos efeitos colaterais, por isso provavelmente vai valer a pena para muitos pacientes. Já houve investigação sobre usando pacemakers elétricas cerebrais para tratar a depressão grave, e os resultados são muito promissores. futuras terapias baseadas em Optogenetics provável será menos invasiva e mais eficaz: uma vez que o cérebro está equipado com cabos de fibra óptica adequadamente posicionado, talvez inseridos através do nariz para evitar a ultrapassagem do crânio, o resto do hardware pode ser armazenada externamente, para fácil Acesso. O implante em si (os cabos de fibra óptica e diodos laser), seria necessário apenas poder e um sinal de controle, coisas que poderiam um dia ser fornecidos sem fio.

O resto do hardware (computador, bateria e assim por diante) pode potencialmente ser usado externamente, permitindo que o médico do paciente para reprogramá-lo conforme necessário, sem a necessidade de cirurgia adicional.

Além corrigir doença mental, optogenética também fornece uma maneira muito mais biocompatível e menos invasiva para estimular diretamente as células do cérebro e do corpo do que eletrodos implantados convencionais nervos, o que percorrer um longo caminho no sentido de tornar implantes que melhoram o desempenho transhumanist-estilo mais prático.Obstrução no seu cérebro e corpo - The Future Of implantados ComputadoresObstrução no seu cérebro e corpo - The Future Of implantados ComputadoresCom a tendência atual de inovação técnica e avanço, agora é um bom momento para explorar o estado da arte em tecnologias de computador-humano.consulte Mais informação

Para ser claro, tudo isso é ainda um longo caminho fora: optogenética é uma ferramenta de pesquisa amplamente utilizado agora (nós temos experimentos cobertas utilizando-lo antes). No entanto, o seu papel como uma terapia clínica é pelo menos uma ou duas décadas de distância, e podem também ser substituídas por outras técnicas que podem proporcionar resultados semelhantes menos invasiva.

Ainda assim, a perspectiva é emocionante, e algumas aplicações pode vir mais cedo. Por exemplo, é possível usar optogenética para construir melhores implantes cocleares com muito maior precisão.

Não é isto tudo muito assustador?

Alguns de vocês lendo isto já está desenhando seus chapéus de papel alumínio apertado em torno de suas orelhas, e isso é inteiramente justo: este tipo de acesso para o cérebro é sem precedentes, fora de uma determinada marca de ficção científica histérica. O potencial de abuso é, pelo menos, vale a pena discutir.

Video: Como RESETAR o Cérebro Em 10 Minutos

Se você pode exercer controle suficiente sobre o cérebro para corrigir depressão e esquizofrenia e de personalidade, você também pode ser capaz de exercer controle suficiente para reprogramar a orientação sexual de alguém - ou lobotomize agitada crianças e prisioneiros. Os riscos de pais que tentam usar essa tecnologia para forçar mudanças de identidade para seus filhos é aquele que abre inteiramente novas preocupações éticas que a medicina será lidar com para a primeira vez.

Além disso, a partir de uma perspectiva simples de segurança de computador, muitos dispositivos médicos modernos são simplesmente não segura o suficiente e pode ser cortado, em alguns casos sem fio. Esse tipo de compromisso é assustador o suficiente com um pacemaker, mas fica realmente horrível quando você considera a perspectiva de que um invasor pode (potencialmente) Monkey ao redor dentro de sua cabeça sem permissão.

Os cientistas que trabalham com estas terapias não têm conhecimento destas questões. Karl Deisseroth, na mesma entrevista citada acima, trouxe o mesmo ponto:

“A especificidade da optogenética levanta a questão de como exatamente se poderia ajustar um cérebro para realmente criar um indivíduo com diferentes necessidades, desejos, prioridades, sentimentos [...] há um aspecto preocupante, também, o que levanta questões de livre arbítrio.”

Ainda assim, estas preocupações pálido em comparação com o enorme número de pessoas que sofrem terrivelmente de doenças psiquiátricas atualmente incuráveis ​​que optogenética tem o potencial de ajudar. Esta tecnologia é mais útil do que é perigoso, e, como ele é desenvolvido ao longo das próximas décadas, pode mudar radicalmente a natureza da terapia de saúde mental.

O que você acha? Assustador, legal, ou algures no meio? Será optogenética têm o potencial para ajudá-lo, pessoalmente? Deixe-nos saber nos comentários!