Billede: AP
I årtier har forskere drømt om, hvordan elektricitet kan bruges til at ændre den menneskelige hjerne. Ved at ændre sin fyring mønstre ved hjælp af strømme, håber forskerne til ikke kun at behandle psykisk sygdom, men at forbedre den menneskelige kognition. Problemer er, så er langt de mest succesfulde af disse virksomheder har påberåbt sig, at implantere elektroder dybt ind i den menneskelige hjerne. Og en operation i hjernen, det er sikkert at sige, er ikke noget de fleste af os til at tage let på.
I denne måned, men forskere på MIT præsenteret for en spændende ny idé til, hvordan elektrisk stimulere områder dybt inde i hjernen uden at gennemføre noget som helst. I stedet for at placere elektroder ind i den region af hjernen, der er målrettet for stimulation, teknik bygger på ved hjælp af to elektroder i hovedbunden for at oprette to separate elektriske felter på en persons hovedskal. De to felter, der opererer på lidt forskellige frekvenser, skabe interferens, hvor de overlapper, der kan nå dybt i hjernen. Dette kan en dag resultere i, at behandlinger for forhold, der påvirker hjernen, fra rystelser af Parkinsons sygdom, psykiske sygdomme som depression.
“Der er kun så mange måder, at levere energi til hjernen,” Ed Boyden, der har instrueret den undersøgelse, fortalte Gizmodo. “Vi troede, gennem alle de af fysikkens love, der muligvis kan bruges til at stimulere hjernen, og dette er, hvad vi kom op med.”
Denne nye teknik, der er beskrevet i tidsskriftet Cell, er blevet døbt Tidsmæssige Interferens Stimulation. Boyden sagde, at hans gruppe har for nylig indledt forsøg i mennesker, selv om de kun papir detaljer succes teknik i mus.
MIT crew er ikke på nogen måde den første til at undersøge, hvordan der elektrisk stimulerer hjernen non-invasivt. Men det nye papir har neurologer taler. Det er fordi, det bliver omkring mange af de problemer, som andre metoder til ikke-invasiv stimulation løbe ind.
“Det er en af de ting, som:” Hvorfor tænkte jeg ikke på, at “” Alik Widge, en psykiater og ingeniør på Harvard, der arbejder på deep brain stimulation, fortalte Gizmodo. “Ikke mindre end fire personer har videresendt denne undersøgelse til mig og sagde,” Åh, min gud, har du det?’”
De mest almindeligt anvendte ikke-invasive elektrisk brain stimulation er noget, der hedder transkraniel magnetisk stimulation. Det er allerede blevet FDA godkendt til behandling af depression. En kommerciel enhed, der bygger på samme teknik, transkraniel direkte stimulation, har curried fordel med atleter som Golden State Warriors søger at prime deres hjerne til at blive klogere, eller i tilfælde af Krigere, hurtigere og stærkere på banen. Men problemet med disse enheder, er, at for at stimulere dybt i hjernen, er du også nødt til at stimulere alt det, hvilket betyder at signalet er meget svagere af den tid, det bliver til et målrettet geografisk område. Stimulering kan også påvirke uønsket regioner, som potentielt kan resultere i off-target effekter.
“Hvis du vil have lommelygte til at være slags lys på bagsiden af rummet, det er at være virkelig lyst på det forreste af rummet,” Widge forklaret.
Den måde, denne nye teknik bliver omkring dette problem er ganske smart. De to oprindelse strøm svinger ved for høj frekvens til at påvirke hjernen på deres egne. Men når de blander sig med hinanden, de skærer dybt i hjernen, til en lavere frekvens, der kan bruges til at stimulere hjernen. I den mest spændende del af undersøgelsen af mus, MIT forskere brugt deres teknik til at stimulere hippocampus af mus, der ligger dybt i hjernen, uden at det påvirker hjernebarken, det yderste lag.
“Det virkelig kunne revolutionere neurovidenskab, samt kliniske anvendelser i behandling af sygdomme som Parkinsons sygdom og mere,” biomedicinsk ingeniør Lucas Parra, der skriver Discover Magazine ‘ s Neuroskeptic blog, skrev.
Et andet nyligt foreslåede strategi indebærer, at man bruger hologrammer til at løse de samme problemer, men der har hidtil ikke været noget formelt offentliggjort undersøgelse på det.
Widge sagde, at fysik af denne nye teknik, der giver mening, og at den tidlige arbejde med musen er lovende. Det vigtigste spørgsmål, han sagde, er, om det stadig virker på omfanget af den menneskelige hjerne. En menneskelig hjerne er meget større end en mus. For at stimulere dybt inde i den menneskelige hjerne kræver, at der rent faktisk går omkring ti gange så dybt som stimulerende “dybt” i musens hjerne.
Boyden er op foran om begrænsninger af arbejdet.
“Den præcise mekanisme er på arbejde, her er noget, vi ikke selv ved,” sagde han. Forskerne håber, at der er et stort pilotundersøgelse i mennesker i gang inden for de næste to år.
I modsætning til en chip, Widge sagde, at det er usandsynligt, at denne teknologi ville give en bærbar enhed, der kan stimulere patientens hjerne løbende den måde, dyb brain stimulation virker til at behandle ting som rystelser i mennesker med Parkinsons sygdom. Men Widge sagde han kan forestille sig, at det bliver brugt som en behandling for ting som angst og PTSD. Det kunne også være vigtigt for forskning, der tilbyder en nemmere måde at studere specifikke områder i hjernen.
“Dette kan være umiddelbart relevant. Det har faktisk i nærheden af langsigtede potentiale,” Widge sagde. “Spørgsmålet er, om det skalaer.”
[Celle]