Новости всё Наука - iCity.life Красноярск

В начале этого месяца, на ежегодной конференции нейробиологического общества, две группы ученых продемонстрировали новые технологии, которые могли бы подарить нам вечное блаженство. Что, если секрет вечного счастья заключается в мозговом имплантате? Только представьте: набор крошечных электродов тихо сидит в разных частях мозга, регистрируя электрическую активность этого органа в реальном времени. Данные передаются персональному алгоритму — «карте настроения» — который может оценивать общее настроение человека, основываясь на одних только мозговых волнах.

Когда система регистрирует паттерны, указывающие на начало эпизода депрессии, она посылает электрические сигналы в центр настроения мозга. Под бдительным оком алгоритма система продолжает стимуляцию до тех пор, пока неисправные цепи не будут возвращены в свое «счастливое» состояние.

Алгоритм полностью самостоятельный. Каждый сигнал, каждая настройка прячутся под крышечкой. Системе не нужно руководство врача, и человек не знает о сигналах — лишь чувствует общее облегчение грусти.

Финансируемые агентством DARPA ученые надеются, что эти футуристические имплантаты «замкнутой петли» однажды помогут ветеранам с ПТСР — посттравматическим стрессовым расстройством — или людям с сильной депрессий, которая не поддается медикаментозному лечению.

«Мозг сильно отличается от всех остальных органов из-за своей сетевой работы и способности к адаптации», говорит Джастин Санчез, менеджер программы в DARPA. «Замкнутые нейронные интерфейсы в реальном времени позволяют нам отойти от традиционного статического взгляда на мозг и перейти к точному лечению».

Хотя эта система в первую очередь создавалась для помощи людям с психическими заболеваниями, ее потенциальное влияние может выходить далеко за пределы этого.

Очевидно, хирургия на головном мозге — высокая цена за «стимулированное счастье», особенно для обычного человека. Тем не менее вполне возможно, что компоненты системы в конечном итоге могут быть заменены неинвазивными способами измерения и стимулирования деятельности мозга.

Что тогда произойдет? Сможете ли вы доверить другим прямой, постоянный, хронический доступ к вашим внутренним чувствам? Возникнет ли у вас соблазн утопить все эмоции в счастье?

Копайте глубже

Конечно, все это возможно лишь при условии, что система работает.

В основе системы лежит старая технология глубокой стимуляции мозга (ГСМ).

Одобренная впервые для лечения двигательных симптомов во время болезни Паркинсона, ГСМ полагается на электроды, непосредственно имплантированные в мозг для доставки электрических импульсов. Эти импульсы взаимодействуют с локальными нейронами и меняют их активность.

Подобно тому, как бросать камешек в пруд с неподвижной водой, изменения в этой основной группе нейронов пульсируют по нервным цепям. Хотя нейробиологи не совсем поняли конкретные механизмы, ГСМ, похоже, облегчает множество неврологических расстройств. По крайней мере так показали некоторые рассеянные испытания.

В ходе одной из первых демонстраций силы ГСМ ученые включали и выключали систему стимуляции, спрашивая пациента с депрессией о его самочувствии. Невероятно, но пациент сообщал только о «приподнятом настроении», когда система работала — даже осознавая, что ученые активировали электрические импульсы.

Эта и другие ранние истории успеха привели к недавнему крупномасштабному клиническому испытанию с участием 90 человек с депрессией. Плохая новость: в среднем исследования не обнаружили никаких улучшений после года лечения.

Но доктор Эдвард Чанг, нейробиолог из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, который руководит одним из проектов, считает, что это только начало.

Большинство систем ГСМ лечат депрессию одинаково, несмотря на то что люди по-разному ее переживают. Эти системы окунают мозг в постоянные электрические импульсы. Протокол стимуляции задается врачом, а не актуальным состоянием мозга пациента. По мнению Чанга, важно создать имплантаты, специально разработанные для индивидуального лечения каждого — и включать систему только в случае необходимости.

Карта настроения

Пригласив доктора Омида Г. Сани, инженера-электротехника из Университета Южной Калифорнии, ученые разработали алгоритм, который переводит волны мозга в субъективные чувства настроения. Команда работала с шестью пациентами с эпилепсией с уже имплантированными электродами, чтобы отследить источник их приступов. На протяжении трех недель активность мозга пациента тщательно отслеживалась, в то время как настроение мониторилось по стандартному опроснику.

Сравнивая эти два типа информации, ученые разработали алгоритм, который извлек небольшое количество «нейронных предикторов» — динамических паттернов активности нейронных сетей — которые могли точно предсказывать постоянно меняющиеся чувства человека.

Возникло несколько «очагов», включая лимбическую систему, ранее идентифицированный центр по управлению настроением и мотивацией.

«Эти биомаркеры динамического настроения и алгоритмы, расшифровывающие настроение, могут представить картину процессов мозга, которые лежат в основе управления настроением», пришел к выводу Сани.

Это также первый шаг в направлении персонализированных методов стимулирования мозга для лечения депрессии.

Как пишет Nature, Сани и Ченг уже разработали тестовую систему, готовую к проведению испытаний на людях. Подобные замкнутые системы уже были протестированы на нескольких людях, но Ченг подчеркивает, что эти предварительные результаты должны быть проверены дополнительно.

Пересечь черту

Вторая команда ученых под руководством нейрохирурга Эмада Эскандара из Массачусетского госпиталя предприняла несколько иной подход.

Подход так называемой трансдиагностики рассматривает общие черты различных психических расстройств, а не конкретное расстройство настроения. Поэтому ученые разработали алгоритмы, которые захватывают и выделяют активность мозга, ассоциируемую с общеизвестными аспектами плохого настроения — например, повышенное беспокойство, забывчивость и недостаток эмпатии.

Эскандар считает, что волны мозга — это лишь малая часть данных. Его команда также надеется записать активность отдельных нейронов, чтобы идентифицировать те, которые приводят к психическим заболеваниям.

Цель, конечно, крайне амбициозная. В случае успеха Эскандар сможет отслеживать симптомы болезни, начиная одиночными нейронами и заканчивая нейронными схемами активности мозга — и тогда появится возможность составить многослойный атлас для врачей, которые смогут по нему находить лучшие методы лечения.

Изучая собственные возможности, ученые представили на конференции алгоритм, который определяет, когда люди упускают что-то из виду из-за дефицита внимания. Участников попросили сосредоточиться на задаче — например, определять эмоции на генерируемых компьютером лицах — параллельно отслеживая активность их мозгов. Алгоритм в итоге научился выявлять паттерны нейронной активности, связанной с отвлечением.

Когда ученые стимулировали мозги добровольцев в регионе, отвечающем за принятие решений, их эффективность решения задач заметно улучшилась. Также исчезли структуры нейронной активности «рассеянного мозга».

В настоящее время команда работает над автоматизацией процесса, чтобы алгоритм непосредственно вызывал стимуляцию во время дефицита внимания.

Мозг наизнанку

Если эти проекты DARPA будут реализованы, наши методы лечения психических заболеваний радикально изменятся. Но ученые переживают, что мы можем вступить на минное поле этики.

Чтобы полностью реализовать эти замкнутые системы, алгоритм должен всегда знать истинные чувства человека. Хотя он не сообщает о колебаниях настроения, эти данные доступны исследователям и врачам. И если такое лечение когда-либо будет коммерциализовано, смогут ли пациенты доверять компаниям сохранение своих чувств и эмоций в безопасности и неприкосновенности?

Некоторые ученые также беспокоятся о том, что таблетка электрического счастья изменит эго человека.

«При любом лечении заболеваний мозга мы рискуем сделать всех одинаковыми, лечить любое отклонение от нормы как болезнь», считает доктор Карен Роммельфангер из Университета Эмори, рассуждая на тему ГСМ. «Мы хотим видеть во всем этом магию. Но хотим ли мы избавиться от депрессии вовсе? Нет, и не должны. Быть человеком — означает испытывать весь спектр переживаний», говорит она.

Рассуждать о таком никогда не будет лишним. Но, по мнению Чанга, краткосрочные выгоды — возможность избавить человека от этой полной гаммы симптомов — уже делают проекты стоящими. «Мы впервые открываем окошко в мозг», говорит он.