Die Zukunft der mind-control

Elektroden implantiert im Gehirn helfen, die Symptome zu lindern, wie die aufdringliche Tremor im Zusammenhang mit der Parkinson-Krankheit. Aber die aktuellen Sonden Gesicht Einschränkungen, die aufgrund Ihrer Größe und Inflexibilität. „Das Gehirn ist matschig und diese Implantate sind starr,“ sagte Shaun Patel. Vor etwa vier Jahren, als er entdeckte, Charles M. Lieber die ultra-flexible alternativen, er sah die Zukunft von Gehirn-Maschine-Schnittstellen.

In einer aktuellen Perspektive unter dem Titel „Präzisions-Elektronik-Medizin“, veröffentlicht in Nature Biotechnology, Patel, ein Mitglied der Fakultät an der Harvard Medical School und Massachusetts General Hospital, und Lieber, die Josua und Beth Friedman University Professor, argumentieren, dass die Neurotechnologie ist auf dem Weg eine große renaissance. Im Laufe der Geschichte haben Wissenschaftler unscharfen Disziplin Linien, Probleme anzugehen, die größer als Ihre einzelnen Felder. Das Human-Genom-Projekt, zum Beispiel, einberufen internationalen teams von Wissenschaftlern Landkarte der menschlichen Gene schneller als sonst möglich.

„Die nächste Grenze ist wirklich der Verschmelzung der menschlichen Wahrnehmung, die mit Maschinen,“ Patel sagte. Er und Lieber sehen, mesh-Elektronik als Grundlage für diese Maschinen, einen Weg, um design personalisierte elektronische Behandlung für fast alles, was mit dem Gehirn verbunden.

„Alles manifestiert sich im Gehirn grundlegend. Alles. Alle Ihre Gedanken, Ihre Wahrnehmungen, jede Art von Krankheit,“ Patel sagte.

Wissenschaftler lokalisieren, die die Allgemeinen Bereiche des Gehirns, in denen die Entscheidungsfindung, lernen und Emotionen stammen, aber tracing Verhaltensweisen, um spezifische Neuronen ist immer noch eine Herausforderung. Gerade jetzt, wenn das Gehirn komplexe Schaltung beginnt, sich schlecht zu benehmen oder verschlechtern aufgrund von psychiatrischen Erkrankungen wie sucht oder Zwangsstörungen, neurodegenerativen Erkrankungen, wie Parkinson oder Alzheimer, oder auch die Natürliche Alterung, die Patienten haben nur zwei Optionen für medizinische Eingriffe: Drogen oder, wenn diese scheitern, implantierte Elektroden.

Medikamente wie L-dopa können ruhig das zittern zu verhindern, dass jemand mit Parkinson von der Durchführung einfacher Aufgaben wie Ankleiden und Essen. Aber weil Medikamente beeinträchtigen mehr als nur Ihre Gegner, auch gemeinsam mit L-dopa Nebenwirkungen können schwerwiegend sein, Sie reichen von übelkeit zu depression, anormale herzrhythmen.

Wenn Drogen nicht mehr arbeiten, von der FDA zugelassene Elektroden kann die Befreiung durch die Tiefe Hirnstimulation. Wie ein Schrittmacher, ein Akku-pack unter dem Schlüsselbein sendet automatisierte elektrische Impulse an zwei Gehirn-Implantate. Lieber sagte jeder Elektrode „sieht aus wie ein Bleistift. Es ist groß.“

Während der implantation, die Parkinson-Patienten sind wach, so dass Chirurgen können Kalibrieren die elektrischen Impulse. Wählen Sie die Elektrizität, und das zittern zu beruhigen. „Fast sofort, können Sie sehen, die person wieder die Kontrolle über Ihre Glieder,“ Patel sagte. „Es bläst meinen Verstand.“

Aber, wie bei L-dopa, die großen Elektroden stimulieren, die mehr als Ihre beabsichtigten Ziele, verursachen manchmal starke Nebenwirkungen wie Sprachstörungen. Und im Laufe der Zeit, das Gehirn, das Immunsystem behandelt die steife Implantate als Fremdkörper: Neuronale immun-Zellen (glia-Zellen) umschließen den Eindringling wahrgenommen, verdrängt oder gar zu töten Neuronen und reduziert das Gerät die Möglichkeit der Aufrechterhaltung der Behandlung.

Im Gegensatz dazu Lieber die mesh-Elektronik provozieren fast keine Immunreaktion aus. Mit engen, langfristigen und Nähe zu den gleichen Neuronen, die Implantate können sammeln robuste Daten auf, wie die einzelnen Neuronen kommunizieren über die Zeit oder, im Fall von neurologischen Störungen, nicht zu kommunizieren. Schließlich kann diese Technologie verfolgen, wie spezifische neuronale Subtypen zu sprechen, zu, alle, die dazu führen könnten, eine sauberere, genauere Landkarte des Gehirns ist Kommunikation-Netzwerk.

Mit höherer Auflösung, Ziele, Zukunft-Elektroden fungieren können, mit größerer Genauigkeit, unerwünschte Nebenwirkungen. Wenn das passiert, Patel sagte, Sie könnte abgestimmt werden, zu behandeln neurologische Erkrankung. Und, im Gegensatz zu den derzeitigen Elektroden, Lieber haben bereits bewiesen, ein wertvoller trick von Ihren eigenen: Sie fördern die neuronale migration, potenziell Führung Neugeborenen Neuronen zu beschädigten Bereiche, wie Taschen erstellt von Schlaganfall.

„Das Potenzial ist hervorragend,“ Patel sagte. „In meinem eigenen Kopf, ich sehe dies auf der Ebene von dem, was begann mit dem transistor oder Telekommunikation.“

Das Potenzial reicht über Therapeutika: Adaptive Elektroden bieten konnte, verstärkte Kontrolle über die prothetischen oder sogar Gelähmte Gliedmaßen. In der Zeit, Sie könnten handeln, wie neuronale Ersatz, ersetzen von beschädigten schaltkreise zu re-etablieren gebrochen Kommunikationsnetze und neu zu Kalibrieren, basierend auf live-feedback. „Wenn Sie tatsächlich interagieren in einer präzisen und langfristigen Weg und geben auch feedback-Informationen,“ Lieber sagte, „könnten Sie wirklich kommunizieren mit dem Gehirn in der gleichen Weise, dass das Gehirn der Kommunikation in sich selbst.“

Einige große Technologie-Unternehmen sind auch bestrebt, champion Gehirn-Maschine-Schnittstellen. Einige, wie Elon Musk ist Neuralink, die Pläne zu geben, die gelähmten Patienten die Kraft, um Computer arbeiten mit Ihrem Geist, konzentrieren sich auf unterstützende Anwendungen. Andere haben breitere Pläne: Facebook will, dass die Menschen text von imaging die Worte, und Brian Johnson ‚ s-Kernel-Hoffnung auf Verbesserung der kognitiven Fähigkeiten.

Während seiner Habilitation, Patel sah, wie nur ein kurzer Impuls von Strom—nicht mehr als 500 Millisekunden stimulation—Steuern könnten die Fähigkeit einer person, um eine sichere oder eine impulsive Entscheidung. Nach ein wenig zappen, Themen, die fast immer entschied sich für die riskante Wette, stattdessen ging mit der sicheren option. „Sie haben keine Ahnung, dass es passiert ist,“ Patel sagte. „Sie sind sich dessen nicht bewusst. Es ist nicht dein Bewusstsein.“

Eine solche Leistung verlangt Intensive ethischen überprüfung unterzogen werden. Für Menschen, die kämpfen, um Sie zu bekämpfen sucht-oder Zwangsstörungen, eine externe Impuls-regler kann erheblich verbessern Sie Ihre Lebensqualität. Aber, Unternehmen, die betreiben die Regulierungsbehörden könnten den Zugang Ihrer Kunden, die meisten persönlichen Daten—Ihre Gedanken aus. Und, wenn verbessertes lernen und Gedächtnis stehen zum Verkauf, wer zu kaufen, eine bessere Gehirn? „Man muss ein wenig vorsichtig sein, die Ethik einbezogen, wenn Sie versuchen, einen übermenschlichen,“ Lieber sagte. „Die Möglichkeit, Menschen zu helfen, ist mir viel wichtiger in dieser Zeit.“

Mesh-Elektronik haben noch mehrere große Herausforderungen zu meistern: die Skalierung der Anzahl der implantierten Elektroden, die Verarbeitung der Datenflut diejenigen Implantate zu liefern, und füttern diese Informationen wieder in das system zu ermöglichen live-Rekalibrierung.