Згідно статьеЛозано і Ліпсмана, хвороба Паркінсона (БП), велике депресивний розлад (БДР), обсесивно-компульсивний розлад (ОКР), а також багато інших можна назвати свого роду розладами волі. У них можуть брати участь надактивні, малоактивні або зовсім неактивні вузлові точки нейронних ланцюгів. Різні види протезів, наприклад, інтерфейси мозок-комп'ютер (ІМК), гиппокампального протези (ДП), а також глибока стимуляція мозку (ПММ), можуть обходити, замінювати або модулювати роботу пошкоджених або нефункціонуючих ланцюгів і, тим самим, відновлювати здатність втілювати наші наміри в дії. В цьому випадку їх можна назвати протезами для волі, і про них піде мова в сьогоднішньому випуску нашої рубрики «Як прокачати мозок».
Воля - це складний комплекс пізнавальних і рухових здібностей, які дозволяють нам ініціювати і виконувати намічені нами плани. Неврологічні і психічні розлади порушують ці здібності через дисфункцій в різних нейронних ланцюгах, які опосередковують ці дії.
Інтерфейси мозок-комп'ютер: відновлення моторних функцій
Один з типів широко поширених протезів зараз - інтерфейси мозок-комп'ютер чи інакше мозго-машинні інтерфейси (ММІ). ММІ можуть дозволити пацієнтам з паралічем, викликаним травмою головного мозку, нейродегенеративних захворюванням, а також пацієнтам з втратою однієї або декількох кінцівок виконувати різні дії типу пересування курсору на екрані комп'ютера, управління роботизованою рукою. Все це стало здійсненним завдяки записи сигналів від моторної кори, які пов'язані з наміром виконати ті чи інші дії.
Системи ММІ можуть включати в себе макроелектроди, поміщені на шкіру голови і пов'язані з ЕЕГ, електроди, імплантовані субдурально або епідурально, а також мікроелектродну матрицю, імплантованих в моторну кору. Те, що змушує курсор або роботизовану руку рухатися - уявний акт, який опосередковує наміри людини, маніпулює інтерфейсом.
Одна з проблем ММІ, згідно зі статтею Бірбаумер - труднощі з навчанням користуванню ММІ, підтриманням уваги під час виконання завдання і семантичними можливостями, необхідними для того, щоб спілкуватися з людьми з когнітивними порушеннями. Той факт, чи зможе людина, що використовує таку систему, перевести свої думки в дії, може залежати від ступеня пошкодження його мозку, від того, які нейронні ланцюги залишилися непорушними, а також наскільки ефективно пацієнт навчається роботі з інтерфейсом.
Гиппокампального протези: відновлення кодування пам'яті
Протези для гіпокампу (ДП) знаходяться ще на стадії розробки: використовувалися в якості прототипів на тваринних моделях, але ще не застосовувалися у людей. Як повідомляється в статті Лакстон. електростимуляція зводу мозку (лат. fornix), покращує семантичну, робочу і процедурну пам'ять, по крайней мере, у деяких пацієнтів при ранній стадії хвороби Альцгеймера.
Такі вчені як Бергер і Хампсон. вірять, що для пацієнтів з цією або іншого роду деменцією, чия гиппокампального дегенерація занадто велика для відповіді на Нейростімуляція, або для пацієнтів з антероградной амнезією, які замінять ДП можуть відновити здатність записувати нові спогади, дізнаватися і зберігати інформацію. Одна з надій на штучну реконструкцію міжнейронних зв'язків за допомогою биомиметических мікрочіпів, які замінять контур гіпокамп-енторінальная кора, полягає в тому, що вона може поліпшити і зберегти різні види пам'яті в осіб з дегенерацією в областях мозку, що відповідають за пам'ять, а також дозволити пацієнтам виконувати когнітивні і фізичні завдання.
Пам'ять забезпечує когнітивну основу, яка б пов'язала наше минуле, сьогодення і майбутнє і допомагає визначитися з можливим курсом дій. Таким чином, вона відіграє вирішальну роль в обмірковуванні і прийнятті рішень. Протез, який міг би вирішити проблему антероградной амнезії через відновлення здатності кодувати, консолідувати і витягувати епізодичну пам'ять, міг би відновити можливості планування і прийняття рішень, а також повернути один з найважливіших компонентів волі.
Теоретично, в майбутньому може бути не настільки важливо, чи підтримуються функції пам'яті природною або штучною системою. Важливо тільки те, щоб протез правильно з'єднується з нейронними «входами» і «виходами», необхідними для виконання різних функцій. Виробники пристроїв, а також лікарі, які будуть імплантувати і активувати ДП, повинні будуть забезпечити правильний рівень активність необхідних областей, бо нейронні ланцюги, які відповідають за кодування, консолідацію і витяг епізодичній пам'яті, ні в якому разі не повинні бути надактивними. Інформація, яка почне циркулювати в такому випадку в мозку, може стати важким тягарем і привести до важких наслідків.
Також не менш важливо, щоб протез інтегрувався з суміжними нейронними контурами і не заважав іншим типам пам'яті (процедурна пам'ять, опосередкованої стріатума і мозочком; пам'ять емоційного контексту, опосередкована амигдалит і інші). І це ще далеко не всі виклики, які стоять перед вченими, які розробляють такого роду протези.
Глибока стимуляція мозку (ПММ): відновлення моторних і когнітивних функцій
ПММ володіє найширшим спектром застосувань, відновлюючи або посилюючи рухові, а також когнітивні функції. Вона може, згідно з дослідженнями. використовуватися як зонд і модулятор активності в нефункціонуючих нейронних ланцюгах, пов'язаних з неврологічними і психічними розладами.
Один із способів застосування - одностороння або двостороння стимуляція субталамічного ядра (STN) і блідої кулі (GPi), яка призводить до відновлення і значного поліпшення різних моторних навичок у пацієнтів з БП та іншими порушеннями руху, такими як первинна дистонія. Також вчені через стимуляцію прилеглого ядра (лат. Nucleus accumbens), змогли полегшити симптоми у деяких пацієнтів з депресією, стійкої до фармакологічного лікування. Крім того, згідно зі статтею Маллет. стимуляція субталамічного ядра може звільняти людей з обсесивно-компульсивним розладом від паралізують обсессий і компульсии.
Нейромодулірующіе ефекти ПММ можуть відновлювати і підтримувати оптимальні рівні нейронної функції, запобігаючи крайності дефіциту і надлишку і сприяючи гнучкій поведінці і адаптованості до навколишнього середовища. Але і тут не обійшлося без підводних каменів: зайва стимуляція цільових областей або ненавмисне стимулювання неправильних нейронних ланцюгів в спробі вилікувати розумові та фізичні обмеження, викликані одним типом нейропатології, може привести до іншого типу і мати не менший негативний вплив на волю пацієнта.
Наприклад, в статті Кастріоті розглядається випадок, коли при хворобі Паркінсона неточна або надмірна стимуляція певних областей мозку викликала гіпердофамінергіческую активність, яка приводила до поведінкового растормаживанию і імпульсивної або адиктивної поведінки.
Багато вчених приходять до висновку. що етичні наслідки впливу методу ПММ з точки зору користі і шкоди очевидні, судячи з відгуків пацієнтів з хворобою Пакінсона, які відчувають як полегшення симптомів, так і неврологічні та психологічні наслідки. Зростаюче використання цієї та інших інвазивних технологій піднімає етичні питання, оскільки не всі результати позитивні. Деякі наслідки непередбачені, і не можна передбачити, які пацієнти будуть їх відчувати. Це підкреслює той факт, що цей тип нейромодуляціі для психічних розладів залишається експериментальним і дослідницьким. Нейронні мішені ПММ повинні ретельно отобіраться, параметри стимуляції - регулюватися у відповідь на зміни неврологічних і психіатричних симптомів.
Також вчені сподіваються, що надалі електрична стимуляція нефункціонуючих нейронних ланцюгів на ранній стадії дегенерації зможе посилити синаптичну зв'язок, вивільнити трофічні фактори і, можливо, викликати нейрогенез.
Текст: Анастасія натрової