Нейротехнология - это любая технология, которая оказывает фундаментальное влияние на то, как люди понимают мозг и различные аспекты сознания , мышления и деятельности высшего порядка в мозге. Он также включает технологии, которые предназначены для улучшения и восстановления функций мозга [1] и позволяют исследователям и клиницистам визуализировать мозг.
Задний план
Сфера нейротехнологии существует уже почти полвека, но достигла зрелости только в последние двадцать лет. Появление изображений мозга произвело революцию в этой области, позволив исследователям напрямую контролировать деятельность мозга во время экспериментов. Нейротехнология оказала значительное влияние на общество, хотя ее присутствие настолько распространено, что многие не осознают ее повсеместного распространения. От фармацевтических препаратов до сканирования мозга, нейротехнологии прямо или косвенно затрагивают почти всех промышленно развитых людей, от лекарств от депрессии, сна, СДВ или противоневротических препаратов до сканирования рака, реабилитации после инсульта и многого другого.
По мере увеличения глубины поля это потенциально позволит обществу больше контролировать и использовать то, что делает мозг и как он влияет на образ жизни и личности. Обычные технологии уже пытаются это сделать; игры , как BrainAge , [2] и программы , такие как Fast ForWord [3] , которые направлены на улучшение функции мозга, являются neurotechnologies.
В настоящее время современная наука может отображать практически все аспекты мозга, а также контролировать определенную степень функции мозга. Он может помочь контролировать депрессию , чрезмерную активацию, недосыпание и многие другие состояния. Терапевтический она может помочь улучшить Stroke координации движений жертв, улучшить функцию мозга, уменьшить эпилептические эпизоды (см эпилепсии ), улучшить пациент с дегенеративными двигательными заболеваниями ( болезнью Паркинсона , болезнью Гентингтона , ALS ), и даже может помочь облегчить фантомную боль восприятия. [4] Достижения в этой области обещают множество новых усовершенствований и методов реабилитации для пациентов, страдающих неврологическими проблемами. Революция в нейротехнологии привела к инициативе Десятилетия разума , которая была начата в 2007 году. [5] Она также предлагает возможность раскрытия механизмов, посредством которых разум и сознание возникают из мозга.
Современные технологии
Живое изображение
Магнитоэнцефалография - это метод функциональной нейровизуализации для картирования активности мозга путем регистрации магнитных полей, создаваемых электрическими токами, возникающими в мозгу естественным образом , с использованием очень чувствительных магнитометров . Массивы СКВИДов (сверхпроводящие квантовые интерференционные устройства) являются наиболее распространенными магнитометрами. Приложения МЭГ включают фундаментальные исследования перцептивных и когнитивных процессов мозга, локализацию участков, пораженных патологией, до хирургического удаления, определение функции различных частей мозга и нейробиоуправление . Это может быть применено в клинических условиях для поиска аномалий, а также в экспериментальных условиях для простого измерения активности мозга. [6]
Магнитно-резонансная томография (МРТ) используется для сканирования головного мозга на предмет топологических и ориентировочных структур в головном мозге, но также может использоваться для активации изображений в головном мозге. [7] Хотя подробности о том, как работает МРТ, зарезервированы для самой статьи о МРТ, использование МРТ далеко идёт в исследовании нейробиологии. Это краеугольная технология в изучении психики, особенно с появлением функциональной МРТ (фМРТ). [8] Функциональная МРТ измеряет уровень кислорода в мозге при активации (более высокое содержание кислорода = активация нервной системы) и позволяет исследователям понять, какие локусы ответственны за активацию при данном стимуле. Эта технология является большим усовершенствованием активации отдельных клеток или локусов за счет воздействия на мозг и контактной стимуляции. Функциональная МРТ позволяет исследователям установить ассоциативные отношения между различными локусами и областями мозга и предоставляет большой объем знаний для установления новых ориентиров и локусов в головном мозге. [9]
Компьютерная томография (КТ) - еще одна технология, используемая для сканирования мозга. Он используется с 1970-х годов и является еще одним инструментом, используемым нейробиологами для отслеживания структуры и активации мозга. [7] Хотя многие функции компьютерной томографии в настоящее время выполняются с помощью МРТ, КТ по-прежнему может использоваться в качестве режима, с помощью которого выявляется активация мозга и повреждения головного мозга. С помощью рентгеновского излучения исследователи могут обнаруживать радиоактивные маркеры в головном мозге, которые указывают на активацию мозга как инструмент для установления взаимосвязей в головном мозге, а также обнаруживать многие травмы / заболевания, которые могут вызвать длительные повреждения мозга, такие как аневризмы, дегенерация и т. Д. рак.
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) - еще одна технология визуализации, которая помогает исследователям. Вместо использования магнитного резонанса или рентгеновских лучей, сканирование ПЭТ полагается на маркеры, излучающие позитроны, которые связаны с биологически значимым маркером, таким как глюкоза. [10] Чем больше активация в мозге, тем больше эта область требует питательных веществ, поэтому более высокая активация более ярко проявляется на изображении мозга. Исследователи все чаще используют ПЭТ-сканирование, потому что ПЭТ-сканирование активируется из-за метаболизма, тогда как МРТ активируется на более физиологической основе (активация сахара по сравнению с активацией кислорода).
Транскраниальная магнитная стимуляция
Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) - это, по сути, прямая магнитная стимуляция мозга. Поскольку электрические токи и магнитные поля неразрывно связаны, стимуляция мозга магнитными импульсами позволяет воздействовать на определенные локусы мозга для получения предсказуемого эффекта. [11] Этой области исследований в настоящее время уделяется большое внимание из-за потенциальных преимуществ, которые могут возникнуть в результате лучшего понимания этой технологии. [12] Транскраниальное магнитное движение частиц в головном мозге открывает перспективы для нацеливания и доставки лекарств, поскольку исследования показали, что это не влияет на физиологию мозга. [13]
Транскраниальная стимуляция постоянным током
Транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS) - это форма нейростимуляции, при которой используется постоянный слабый ток, подаваемый через электроды, помещенные на кожу головы. Механизмы, лежащие в основе эффектов tDCS, все еще не полностью изучены, но недавние достижения в нейротехнологии, позволяющие проводить оценку электрической активности мозга in vivo во время tDCS [14], обещают улучшить понимание этих механизмов. Исследования использования tDCS у здоровых взрослых показали, что tDCS может повысить когнитивные способности при выполнении различных задач, в зависимости от стимулируемой области мозга. tDCS использовалась для улучшения языковых и математических способностей (хотя было обнаружено, что одна из форм tDCS также препятствует обучению математике) [15], концентрации внимания, решения проблем, памяти [16] и координации.
Измерения черепной поверхности
Электроэнцефалография (ЭЭГ) - это метод неинвазивного измерения активности мозговых волн. Несколько электродов помещают вокруг головы и кожи головы, и измеряют электрические сигналы. Обычно ЭЭГ используются при работе со сном, поскольку существуют характерные волновые паттерны, связанные с различными стадиями сна. [17] Клинически ЭЭГ используются для изучения эпилепсии, а также инсульта и наличия опухолей в головном мозге. ЭЭГ - это другой метод понимания электрических сигналов в мозгу во время активации.
Магнитоэнцефалография (МЭГ) - еще один метод измерения активности мозга путем измерения магнитных полей, возникающих из-за электрических токов в головном мозге. [18] Преимущество использования МЭГ вместо ЭЭГ заключается в том, что эти поля сильно локализованы и позволяют лучше понять, как конкретные локусы реагируют на стимуляцию или чрезмерно ли активируются эти области (как при эпилептических припадках).
Технологии имплантатов
Нейроустройства - это любые устройства, используемые для мониторинга или регулирования активности мозга. В настоящее время есть несколько доступных для клинического использования в качестве лечения болезни Паркинсона. Наиболее распространенными нейроустройствами являются стимуляторы глубокого мозга ( DBS ), которые используются для электростимуляции участков, пораженных бездействием. [19] Известно, что болезнь Паркинсона вызывается инактивацией базальных ганглиев (ядер), и в последнее время DBS стал более предпочтительной формой лечения болезни Паркинсона, хотя текущие исследования ставят под сомнение эффективность DBS при двигательных расстройствах. [19]
Нейромодуляция - относительно новая область, сочетающая в себе нейроустройства и нейрохимию. Основа этой области заключается в том, что мозг может регулироваться с помощью ряда различных факторов (метаболических, электростимуляционных, физиологических), и что все они могут модулироваться устройствами, имплантированными в нейронную сеть. Хотя в настоящее время эта область все еще находится на стадии исследования, она представляет собой новый тип технологической интеграции в области нейротехнологии. Мозг - очень чувствительный орган, поэтому помимо исследования удивительных вещей, которые могут производить нейромодуляция и имплантированные нейронные устройства, важно исследовать способы создания устройств, которые вызывают как можно меньше негативных реакций со стороны тела. Это можно сделать, изменив химию поверхности материала нервных имплантатов .
Клеточная терапия
Исследователи начали искать способы использования стволовых клеток в головном мозге, которые недавно были обнаружены в нескольких локусах. Большое число исследований [ править ] делается , чтобы определить , является ли эта форма терапии может быть использована в больших масштабах. Эксперименты успешно использовали стволовые клетки в мозге детей, пострадавших от травм во время беременности, и пожилых людей с дегенеративными заболеваниями, чтобы побудить мозг производить новые клетки и устанавливать больше связей между нейронами.
Фармацевтические препараты
Фармацевтические препараты играют жизненно важную роль в поддержании стабильного химического состава мозга и являются наиболее часто используемыми нейротехнологиями среди населения и медицины. Такие препараты, как сертралин , метилфенидат и золпидем, действуют как химические модуляторы в головном мозге и обеспечивают нормальную активность многих людей, чей мозг не может нормально функционировать в физиологических условиях. Хотя фармацевтические препараты обычно не упоминаются и имеют свою собственную область, роль фармацевтических препаратов, пожалуй, является наиболее распространенной и распространенной в современном обществе (в этой статье в основном игнорируются нейрофармацевтические препараты, дополнительную информацию см. В нейропсихофармакологии ). Движение магнитных частиц к целевым областям мозга для доставки лекарств - это новая область исследований, которая не вызывает заметных повреждений цепи. [20]
Магнитная стимуляция с низким полем
Стимуляция с помощью магнитных полей низкой интенсивности в настоящее время изучается при депрессии в Гарвардской медицинской школе и ранее была исследована Беллом. Он одобрен FDA для лечения депрессии. Он также исследуется для других приложений, таких как аутизм. Одна проблема заключается в том, что нет двух одинаковых мозгов, и стимуляция может вызвать поляризацию или деполяризацию. (и др.), [21] Марино (и др.), [22] и другие.
Как это помогает изучать мозг
Магнитно-резонансная томография - жизненно важный инструмент в неврологических исследованиях, позволяющий продемонстрировать активацию мозга, а также предоставить исчерпывающее изображение изучаемого мозга. Хотя МРТ используются в клинической практике для определения размера мозга, они по-прежнему актуальны для изучения мозга, поскольку могут использоваться для определения степени травм или деформации. Они могут иметь значительное влияние на личность, чувственное восприятие, память, мышление высшего порядка, движение и пространственное понимание. Однако текущие исследования, как правило, больше сосредоточены на фМРТ или функциональной МРТ в реальном времени (rtfMRI). [23] Эти два метода позволяют ученому или участнику, соответственно, видеть активацию мозга. Это невероятно важно для понимания того, как человек думает и как его мозг реагирует на окружающую среду, а также для понимания того, как мозг работает в условиях различных стрессовых факторов или дисфункций. Функциональная МРТ в реальном времени - революционный инструмент, доступный неврологам и нейробиологам, потому что пациенты могут видеть, как их мозг реагирует на стрессоры, и могут воспринимать визуальную обратную связь. [9] КТ очень похожи на МРТ в их академическом использовании, потому что их можно использовать для визуализации мозга после травмы, но они более ограничены в восприятии обратной связи. [7] КТ обычно используются в клинических исследованиях гораздо чаще, чем в академических исследованиях, и гораздо чаще встречаются в больницах, чем в исследовательских центрах. Сканирование с помощью ПЭТ также становится все более актуальным в академических кругах, потому что его можно использовать для наблюдения за метаболическим захватом нейронов, что дает исследователям более широкий взгляд на нейронную активность в головном мозге при данном состоянии. [10] Комбинации этих методов могут предоставить исследователям знания как о физиологическом, так и о метаболическом поведении локусов в головном мозге и могут быть использованы для объяснения активации и деактивации частей мозга в определенных условиях.
Транскраниальная магнитная стимуляция - это относительно новый метод изучения функций мозга, который используется во многих исследовательских лабораториях, специализирующихся на поведенческих расстройствах и галлюцинациях. Что делает исследования TMS настолько интересными для сообщества нейробиологов, так это то, что они могут воздействовать на определенные области мозга и отключать их или временно активировать; тем самым меняя поведение мозга. Расстройства личности могут быть вызваны множеством внешних факторов, но когда расстройство возникает из-за схемы мозга, TMS может использоваться для деактивации схемы. Это может вызвать ряд реакций, от «нормальности» до чего-то более неожиданного, но текущие исследования основаны на теории, согласно которой использование ТМС может радикально изменить лечение и, возможно, действовать как лекарство от расстройств личности и галлюцинаций. [12] В настоящее время изучается повторяющаяся транскраниальная магнитная стимуляция ( rTMS ), чтобы увидеть, можно ли сделать этот эффект дезактивации более постоянным у пациентов, страдающих этими расстройствами. Некоторые методы сочетают в себе ТМС и другой метод сканирования, такой как ЭЭГ, для получения дополнительной информации об активности мозга, например о реакции коры головного мозга. [24]
И ЭЭГ, и МЭГ в настоящее время используются для изучения активности мозга в различных условиях. Каждый из них использует аналогичные принципы, но позволяет исследователям исследовать отдельные области мозга, позволяя изолировать и потенциально конкретную классификацию активных областей. Как упоминалось выше, ЭЭГ очень полезна при анализе неподвижных пациентов, обычно во время цикла сна. Хотя существуют и другие виды исследований, в которых используется ЭЭГ, [24] ЭЭГ играет фундаментальную роль в понимании состояния мозга в состоянии покоя во время сна. [17] Существуют и другие потенциальные применения ЭЭГ и МЭГ, такие как составление графиков реабилитации и улучшения после травмы, а также тестирование нервной проводимости в определенных регионах эпилептиков или пациентов с расстройствами личности.
Нейромодуляция может включать в себя многочисленные технологии, объединенные или используемые независимо для достижения желаемого эффекта в мозге. Генная и клеточная терапия становится все более распространенной в исследованиях и клинических испытаниях, и эти технологии могут помочь остановить или даже обратить вспять прогрессирование заболевания в центральной нервной системе. Глубокая стимуляция мозга в настоящее время используется у многих пациентов с двигательными расстройствами и используется для улучшения качества жизни пациентов. [19] Хотя глубокая стимуляция мозга - это метод изучения того, как функционирует мозг как таковой, она предоставляет хирургам и неврологам важную информацию о том, как работает мозг, когда определенные небольшие области базальных ганглиев (ядер) стимулируются электрическим током.
Будущие технологии
Будущее нейротехнологий зависит от того, как они будут применяться, а не столько от того, какие новые версии будут разработаны. Современные технологии позволяют лучше понять разум и то, как функционирует мозг, но все же необходимы фундаментальные исследования, чтобы продемонстрировать более прикладные функции этих технологий. В настоящее время РТФМРТ исследуется как метод лечения боли. Показано, что существует значительное улучшение восприятия боли людьми, если они узнают, как их мозг функционирует во время боли. Предоставляя прямую и понятную обратную связь, исследователи могут помочь пациентам с хронической болью уменьшить их симптомы. Этот новый тип био / механической обратной связи является новым достижением в терапии боли. [9] Функциональная МРТ также рассматривается для ряда более применимых применений за пределами клиники. Были проведены исследования по проверке эффективности картирования мозга в случае, когда кто-то лжет, как нового способа обнаружения лжи. [25] В том же духе, ЭЭГ также рассматривалась для использования при обнаружении лжи. [26] ТМС используется в различных потенциальных методов лечения для пациентов с расстройствами личности, эпилепсии , посттравматического стрессового расстройства , мигрени и других мозговых нарушений стрельбы, но было установлено, что изменяющийся клинический успех для каждого состояния. [12] Конечным результатом таких исследований могла бы стать разработка метода изменения восприятия и работы мозга, а также обучения мозга пациентов перманентной перепрограммированию в условиях подавления (для получения дополнительной информации см. RTMS ). [12] Кроме того, было обнаружено, что ПЭТ-сканирование с точностью 93% определяет болезнь Альцгеймера почти за 3 года до традиционного диагноза, что указывает на то, что ПЭТ-сканирование становится все более полезным как в лаборатории, так и в клинике. [27]
Технологии стволовых клеток всегда привлекают внимание как широкой публики, так и ученых из-за их большого потенциала. Недавние успехи в исследованиях стволовых клеток позволили исследователям с этической точки зрения проводить исследования практически во всех аспектах тела, включая мозг. Исследования показали, что хотя большая часть мозга не регенерируется и, как правило, представляет собой очень сложную среду для стимулирования регенерации, [28] существуют части мозга с регенеративными способностями (в частности, гиппокамп и обонятельные луковицы ). [29] Большая часть исследований в области регенерации центральной нервной системы посвящена тому, как преодолеть это плохое регенеративное качество мозга. Важно отметить, что существуют методы лечения, которые улучшают познавательные способности и увеличивают количество нервных путей [3], но это не означает, что в головном мозге происходит разрастание нервных клеток. Скорее, это называется пластиковой перестройкой мозга ( пластик, потому что он указывает на пластичность) и считается жизненно важной частью роста. Тем не менее, многие проблемы у пациентов возникают из-за гибели нейронов в головном мозге, и исследователи в этой области стремятся создать технологии, которые позволяют регенерацию у пациентов с инсультом, болезнью Паркинсона, тяжелой травмой и болезнью Альцгеймера , а также многими другими. Все еще находясь на начальной стадии разработки, исследователи недавно начали делать очень интересный прогресс в попытках лечения этих заболеваний. Исследователи недавно успешно создали дофаминергические нейроны для трансплантации пациентам с болезнью Паркинсона в надежде, что они смогут снова двигаться с более стабильным поступлением дофамина. [30] [ неудавшаяся проверка ] Многие исследователи строят каркасы, которые можно трансплантировать пациенту с травмой спинного мозга, чтобы создать среду, которая способствует росту аксонов (части клетки, приписываемой передаче электрических сигналов), чтобы пациенты не могли двигаться. или чувствую, что смогу сделать это снова. [31] Возможности разнообразны, но важно отметить, что многие из этих методов лечения все еще находятся в лабораторной фазе и постепенно адаптируются в клинике. [32] Некоторые ученые по-прежнему скептически относятся к развитию этой области и предупреждают, что существует гораздо большая вероятность того, что электрические протезы будут разработаны для решения клинических проблем, таких как потеря слуха или паралич, до того, как клеточная терапия будет использоваться в клинике. [33] [ требуется цитата для проверки ]
Новые системы доставки лекарств исследуются, чтобы улучшить жизнь тех, кто борется с расстройствами мозга, которые нельзя лечить стволовыми клетками, модуляцией или реабилитацией. Фармацевтические препараты играют очень важную роль в обществе, а мозг имеет очень избирательный барьер, который не позволяет некоторым лекарствам попадать из крови в мозг. Есть некоторые заболевания головного мозга, такие как менингит, при которых врачи должны вводить лекарство напрямую в спинной мозг, поскольку лекарство не может проникнуть через гематоэнцефалический барьер . [34] В настоящее время проводятся исследования новых методов воздействия на мозг с использованием системы кровоснабжения, поскольку вводить инъекции в кровь гораздо проще, чем в позвоночник. Новые технологии, такие как нанотехнологии , исследуются для селективной доставки лекарств, но у этих технологий, как и с любыми другими, есть проблемы. Одним из основных недостатков является то, что, когда частица слишком велика, печень пациента будет поглощать частицу и разлагать ее для выделения, но если частица слишком мала, в частице не будет достаточно лекарства, чтобы подействовать. [35] Кроме того, важен размер поры капилляра, потому что слишком большая частица может не поместиться или даже закупорить отверстие, препятствуя адекватной доставке препарата в мозг. [35] Другие исследования связаны с интеграцией белкового устройства между слоями для создания свободно протекающих ворот, которым не препятствуют ограничения тела. Другое направление - это опосредованный рецепторами транспорт, при котором рецепторы в головном мозге, используемые для транспортировки питательных веществ, используются для транспортировки лекарств через гематоэнцефалический барьер. [36] Некоторые даже предположили, что сфокусированный ультразвук на мгновение открывает гематоэнцефалический барьер и позволяет химическим веществам беспрепятственно проникать в мозг. [37] В конечном итоге цель доставки лекарств - разработать метод, который максимизирует количество лекарства в локусах с минимальным разложением в кровотоке.
Нейромодуляция - это технология, которая в настоящее время используется для пациентов с двигательными расстройствами, хотя в настоящее время проводятся исследования, чтобы применить эту технологию к другим расстройствам. Недавно было проведено исследование того, может ли DBS улучшить депрессию с положительными результатами, что указывает на то, что эта технология может иметь потенциал в качестве терапии множественных расстройств в головном мозге. [33] [ требуется цитата для проверки ] DBS ограничен своей высокой стоимостью, а в развивающихся странах доступность DBS очень ограничена. [19] Новая версия DBS находится в стадии исследования и превратилась в новую область - оптогенетику . [32] Оптогенетика - это сочетание глубокой стимуляции мозга с волоконной оптикой и генной терапией. По сути, оптоволоконные кабели предназначены для освещения при электрической стимуляции, и белок может быть добавлен к нейрону с помощью генной терапии, чтобы возбуждать его при световых стимулах. [38] Таким образом, объединив эти три независимых поля, хирург может возбудить один конкретный нейрон, чтобы помочь лечить пациента с каким-либо заболеванием. Нейромодуляция предлагает широкий спектр терапии для многих пациентов, но из-за характера расстройств, которые в настоящее время используются для лечения, ее эффекты часто носят временный характер. Будущие цели в этой области надеются облегчить эту проблему за счет увеличения срока действия до тех пор, пока DBS не сможет использоваться в течение оставшейся части жизни пациента. Еще одно применение нейромодуляции будет заключаться в создании протезов с нейроинтерфейсом, которые позволят парализованным паразитам управлять курсором на экране с помощью своих мыслей, тем самым увеличивая их способность взаимодействовать с окружающими. Понимая работу моторной коры и понимая, как мозг сигнализирует о движении, можно сымитировать эту реакцию на экране компьютера. [39]
Этика
Стволовые клетки
Этические дебаты об использовании эмбриональных стволовых клеток вызвали споры как в Соединенных Штатах, так и за рубежом; хотя в последнее время эти дискуссии уменьшились из-за современных достижений в создании индуцированных плюрипотентных стволовых клеток из взрослых клеток. Самым большим преимуществом использования эмбриональных стволовых клеток является тот факт, что они могут дифференцироваться (стать) практически любым типом клеток при правильных условиях и сигналах. Однако недавние достижения Shinya Yamanaka et al. нашли способы создания плюрипотентных клеток без использования таких спорных клеточных культур. [40] Использование собственных клеток пациента и их повторная дифференциация в клетки желаемого типа позволяет обойти как возможное отторжение эмбриональных стволовых клеток, так и любые этические проблемы, связанные с их использованием, а также предоставить исследователям больший запас доступных клеток. Однако индуцированные плюрипотентные клетки могут образовывать доброкачественные (хотя и потенциально злокачественные) опухоли и, как правило, плохо выживают in vivo (в живом организме) на поврежденных тканях. [41] Большая часть этических норм, касающихся использования стволовых клеток, утихла из дебатов об эмбриональных / взрослых стволовых клетках из-за того, что они оказались спорными, но теперь в обществе возникают споры о том, можно ли использовать эту технологию с этической точки зрения. Улучшение черт характера, использование животных в качестве основы для тканей и даже аргументы в пользу морального вырождения были сделаны из опасений, что, если эта технология полностью раскроет свой потенциал, в поведении человека произойдет новый сдвиг парадигмы.
Военное применение
Новые нейротехнологии всегда привлекали внимание правительств, от технологий обнаружения лжи и виртуальной реальности до реабилитации и понимания психики. Сообщается, что из-за войны в Ираке и войны с террором у американских солдат, возвращающихся из Ирака и Афганистана, процент посттравматических стрессовых расстройств достигает 12% . [42] Многие исследователи надеются улучшить условия жизни этих людей, применяя новые стратегии восстановления. Комбинируя фармацевтические препараты и нейротехнологии, некоторые исследователи обнаружили способы снижения реакции «страх» и предположили, что это может быть применимо к посттравматическому стрессу. [43] Виртуальная реальность - еще одна технология, которая привлекла большое внимание в вооруженных силах. В случае улучшения можно было бы обучать солдат тому, как справляться со сложными ситуациями в мирное время, чтобы лучше подготовить и обучить современную армию.
Конфиденциальность
Наконец, когда эти технологии развиваются, общество должно понимать, что эти нейротехнологии могут раскрыть одну вещь, которую люди всегда могут держать в секрете: то, что они думают. Хотя с этими технологиями связано большое количество преимуществ, ученым, гражданам и политикам необходимо учитывать их последствия для конфиденциальности. [44] Этот термин важен во многих этических кругах, связанных с состоянием и целями прогресса в области нейротехнологии (см. Нейроэтика ). Текущие улучшения, такие как «дактилоскопия мозга» или обнаружение лжи с помощью ЭЭГ или фМРТ, могут привести к установлению фиксированных локусов / эмоциональных отношений в мозгу, хотя эти технологии еще далеки от полного применения. [44] Важно рассмотреть, как все эти нейротехнологии могут повлиять на будущее общества, и предполагается, что политические, научные и гражданские дебаты будут слышать о внедрении этих новых технологий, которые потенциально могут предложить новое богатство некогда частной жизни. Информация. [44] Некоторые специалисты по этике также обеспокоены использованием ТМС и опасаются, что этот метод может быть использован для изменения пациентов способами, которые ему не нравятся. [12]
Познавательная свобода
Когнитивная свобода относится к предполагаемому праву людей на самоопределение, чтобы контролировать свои собственные психические процессы, познание и сознание, в том числе с помощью различных нейротехнологий и психоактивных веществ. Это воспринимаемое право актуально для реформирования и развития соответствующих законов.
Смотрите также
- Неврология
- Нейроинженерия
Сноски
- ^ Cinel, Катерина; Валериани, Давиде; Поли, Риккардо (31 января 2019 г.). «Нейротехнологии для когнитивной аугментации человека: современное состояние и перспективы на будущее» . Границы нейробиологии человека . 13 : 13. DOI : 10,3389 / fnhum.2019.00013 . PMC 6365771 . PMID 30766483 .
- ^ Nintendo Company Америки. BrainAge (2006). На основе работы Ryuta Kawashima , MD
- ^ а б Сара Х. Броман; Джек Флетчер (1999). Изменяющаяся нервная система: нейроповеденческие последствия ранних мозговых расстройств . Oxford University Press, США. ISBN 978-0-19-512193-3.
- ^ Дойдж, Норман (2007). Мозг, который меняет себя: истории личного триумфа от границ науки о мозге . Викинг Взрослый. ISBN 978-0-670-03830-5.
- ^ «Десятилетие разума» .
- ^ Карлсон, Нил Р. (2013). Физиология поведения. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Pearson Education Inc. ISBN 9780205239399, стр. 152–153
- ^ а б в Purves, Дейл (2007). Неврология, четвертое издание . Sinauer Associates, Inc. стр. 19. ISBN 978-0-87893-697-7.
- ^ Purves, Дейл (2007). Неврология, четвертое издание . Sinauer Associates, Inc. стр. 24. ISBN 978-0-87893-697-7.
- ^ а б в Дечармс, RC; Maeda, F .; Glover, GH; Ludlow, D .; Поли, JM; Soneji, D .; Габриэли, JDE; Макки, Южная Каролина (2005). «Контроль над активацией мозга и болью, полученный с помощью функциональной МРТ в реальном времени» . Труды Национальной академии наук . 102 (51): 18626–31. Bibcode : 2005PNAS..10218626D . DOI : 10.1073 / pnas.0505210102 . PMC 1311906 . PMID 16352728 .
- ^ а б Purves, Дейл (2007). Неврология, четвертое издание . Sinauer Associates, Inc. стр. 20. ISBN 978-0-87893-697-7.
- ^ Вассерман, EM (1996)
- ^ а б в г д Illes, J; Галло, М; Киршен, член парламента (2006). «Этический взгляд на транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС) и нейромодуляцию человека» . Поведенческая неврология . 17 (3–4): 149–57. DOI : 10.1155 / 2006/791072 . PMC 5471539 . PMID 17148834 .
- ^ Рамасвами, B; Кулькарни, SD; Вильяр, ПС; Смит, RS; Эберли, C; Аранеда, Р. Depireux, DA; Шапиро, Б. (октябрь 2015 г.). «Движение магнитных наночастиц в ткани мозга: механизмы и влияние на нормальную функцию нейронов» . Наномедицина: нанотехнологии, биология и медицина . 11 (7): 1821–9. DOI : 10.1016 / j.nano.2015.06.003 . PMC 4586396 . PMID 26115639 .
- ^ Сукадар С.Р., Витковски М., Коссио Э.Г., Бирбаумер Н., Робинсон С.Е., Коэн Л.Г. (2013). «Оценка колебаний мозга человека при приложении транскраниальных электрических токов in vivo» . Nature Communications . 4 : 2032. Bibcode : 2013NatCo ... 4.2032S . DOI : 10.1038 / ncomms3032 . PMC 4892116 . PMID 23787780 .
- ^ Грабнер, Роланд Х; Рюче, Бруно; Ерш, Кристиан С; Хаузер, Тобиас У (2015). «Транскраниальная стимуляция постоянным током задней теменной коры модулирует обучение арифметике» (PDF) . Европейский журнал нейробиологии . 42 (1): 1667–74. DOI : 10.1111 / ejn.12947 . PMID 25970697 . Выложите резюме .
Катодная tDCS (по сравнению с имитацией) снижала скорость обучения во время обучения и приводила к снижению производительности, которая длилась более 24 часов после стимуляции. Анодная tDCS продемонстрировала улучшение обучения методом вычитания для конкретных операций.
- ^ Грей, Стивен Дж; Брукшир, Джеффри; Касасанто, Даниэль; Галло, Дэвид А (2015). «Электрическая стимуляция префронтальной коры при извлечении улучшает точность воспоминаний». Cortex . 73 : 188–194. DOI : 10.1016 / j.cortex.2015.09.003 . PMID 26457823 . Выложите резюме .
Мы обнаружили, что стимуляция dlPFC значительно повышала точность воспоминаний по сравнению с условным условием отсутствия стимуляции, а также по сравнению с активной стимуляцией сравниваемой области в левой теменной коре.
- ^ а б Purves, Дейл (2007). Неврология, четвертое издание . Sinauer Associates, Inc. стр. 715. ISBN 978-0-87893-697-7.
- ^ Хямяляйнен, М. (ноябрь 2007 г.). «Магнитоэнцефалография (МЭГ)» . Центр биомедицинской визуализации Athinoula A. Martinos.
- ^ а б в г Гросс, Р. (2008). «Что случилось с постеровентральной паллидотомией при болезни Паркинсона и дистонии?» . Нейротерапия . 5 (2): 281–293. DOI : 10.1016 / j.nurt.2008.02.001 . PMC 5084170 . PMID 18394570 .
- ^ Рамасвами, B; Кулькарни, SD; Вильяр, ПС; Смит, RS; Эберли, C; Аранеда, Р. Depireux, DA; Шапиро, Б. (октябрь 2015 г.). «Движение магнитных наночастиц в ткани мозга: механизмы и влияние на нормальную функцию нейронов» . Наномедицина: нанотехнологии, биология и медицина . 11 (7): 1821–9. DOI : 10.1016 / j.nano.2015.06.003 . PMC 4586396 . PMID 26115639 .
- ^ Bell GB; и другие. (1992). «Изменения в электрической активности мозга, вызванные магнитными полями: обнаружение процесса обнаружения». Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология . 83 (6): 389–397. DOI : 10.1016 / 0013-4694 (92) 90075-S . PMID 1281085 .
- ^ Марино А.А.; и другие. (2004). «Влияние низкочастотных магнитных полей на электрическую активность мозга у людей». Клиническая нейрофизиология . 115 (5): 1195–1201. DOI : 10.1016 / j.clinph.2003.12.023 . PMID 15066545 .
- ^ Кокс, RW; Jesmanowicz, A; Гайд, JS (1995). «Функциональная магнитно-резонансная томография в реальном времени». Магнитный резонанс в медицине . 33 (2): 230–6. CiteSeerX 10.1.1.544.248 . DOI : 10.1002 / mrm.1910330213 . PMID 7707914 .
- ^ а б Veniero, D .; Бортолетто, М .; Миниусси, К. (2009). «Совместная регистрация ТМС-ЭЭГ: на артефакте, индуцированном ТМС». Клиническая нейрофизиология . 120 (7): 1392–9. DOI : 10.1016 / j.clinph.2009.04.023 . ЛВП : 11572/145615 . PMID 19535291 .
- ^ Langleben, D .; Schroeder, L .; Maldjian, J .; Gur, R .; Макдоналдс.; Ragland, J .; О'Брайен, К .; Чилдресс, А. (2002). «Активность мозга во время симуляции обмана: исследование функционального магнитного резонанса, связанное с событием». NeuroImage . 15 (3): 727–732. DOI : 10.1006 / nimg.2001.1003 . PMID 11848716 .
- ^ Фарвелл, Луизиана; Смит, СС (2001). «Использование мозгового тестирования MERMER для обнаружения знаний, несмотря на попытки скрыть» . Журнал судебной медицины . 46 (1): 135–43. DOI : 10,1520 / JFS14925J . PMID 11210899 .
- ^ Москони, Л., и др. (2005)
- ^ Sur, M .; Рубинштейн, JLR (2005). «Паттерн и пластичность коры головного мозга». Наука . 310 (5749): 805–10. Bibcode : 2005Sci ... 310..805S . DOI : 10.1126 / science.1112070 . PMID 16272112 .
- ^ Эрикссон, П.С.; Перфильева, Е .; Björk-Eriksson, T .; Alborn, AM; Nordborg, C .; Петерсон, Д.А.; Гейдж, FH (1998). «Нейрогенез в гиппокампе взрослого человека» . Природная медицина . 4 (11): 1313–7. DOI : 10,1038 / 3305 . PMID 9809557 .
- ^ Sacchetti, P .; Соуза, км; Холл, кондиционер; Лист, I .; Steffensen, KR; Theofilopoulos, S .; Приход, CL; Hazenberg, C .; Рихтер, Л. Э. .; Hovatta, O .; Gustafsson, J. Å .; Аренас, Э. (2009). «Х-рецепторы печени и оксистерины способствуют нейрогенезу вентрального среднего мозга in vivo и в эмбриональных стволовых клетках человека». Стволовая клетка . 5 (4): 409–419. DOI : 10.1016 / j.stem.2009.08.019 . PMID 19796621 .
- ^ Sharp, J .; Keirstead, H .; Калифорнийский университет в Ирвине (10 ноября 2009 г.). «Терапия эмбриональными стволовыми клетками восстанавливает способность ходить у крыс с травмами шеи» . ScienceDaily . Проверено 24 ноября 2009 года .
- ^ а б Линч, З. (2009). «Будущее нейротехнологических инноваций». Эпилепсия и поведение . 15 (2): 120–127. DOI : 10.1016 / j.yebeh.2009.03.030 . PMID 19328869 .
- ^ a b Личная переписка с доктором Робертом Гроссом
- ^ Ala'Aldeen, D .; Ноттингемский университет (15 мая 2009 г.). «Прорыв в лечении бактериального менингита» . ScienceDaily . Проверено 24 ноября 2009 года .
- ^ а б Tsuji, JS; Мейнард, AD; Ховард, ПК; Джеймс, JT; Lam, C. -W .; Warheit, DB; Сантамария, AB (2005). «Стратегии исследований для оценки безопасности наноматериалов, Часть IV: Оценка риска наночастиц» . Токсикологические науки . 89 (1): 42–50. DOI : 10.1093 / toxsci / kfi339 . PMID 16177233 .
- ^ Demeule, M .; Currie, JC; Bertrand, Y .; Ché, C .; Nguyen, T .; Régina, A .; Gabathuler, R .; Castaigne, JP; Беливо, Р. (2008). «Вовлечение белка, связанного с рецептором липопротеинов низкой плотности, в трансцитоз вектора доставки в мозг Ангиопеп-2». Журнал нейрохимии . 106 (4): 1534–1544. DOI : 10.1111 / j.1471-4159.2008.05492.x . PMID 18489712 .
- ^ Hynynen, K .; McDannold, N .; Выходцева, Н .; Raymond, S .; Weissleder, R .; Jolesz, FA; Шейков, Н. (2006). «Очаговое нарушение гематоэнцефалического барьера из-за вспышек ультразвука с частотой 260 кГц: метод молекулярной визуализации и адресной доставки лекарств». Журнал нейрохирургии . 105 (3): 445–54. DOI : 10,3171 / jns.2006.105.3.445 . PMID 16961141 .
- ^ Adamantidis, AR; Zhang, F .; Араванис, AM; Deisseroth, K .; Де Лесеа, Л. (2007). «Нейронные субстраты пробуждения исследуются с оптогенетическим контролем гипокретиновых нейронов» . Природа . 450 (7168): 420–4. Bibcode : 2007Natur.450..420A . DOI : 10,1038 / природа06310 . PMC 6744371 . PMID 17943086 .
- ^ Хохберг, Л. Р.; Серруя, доктор медицины; Friehs, GM; Mukand, JA; Салех, М .; Caplan, AH; Браннер, А .; Chen, D .; Penn, RD; Донохью, JP (2006). «Управление нейрональным ансамблем протезных устройств у человека с тетраплегией». Природа . 442 (7099): 164–171. Bibcode : 2006Natur.442..164H . DOI : 10,1038 / природа04970 . PMID 16838014 .
- ^ Takahashi, K .; Яманака, С. (2006). «Индукция плюрипотентных стволовых клеток из эмбриональных и взрослых культур фибробластов мыши с помощью определенных факторов». Cell . 126 (4): 663–76. DOI : 10.1016 / j.cell.2006.07.024 . hdl : 2433/159777 . PMID 16904174 .
- ^ Лафламм, Массачусетс; Чен, Кентукки; Наумова, А.В.; Мусхели, В .; Fugate, JA; Дюпрас, СК; Reinecke, H .; Xu, C .; Hassanipour, M .; Полиция, С .; О'Салливан, К .; Collins, L .; Chen, Y .; Minami, E .; Гилл, EA; Ueno, S .; Юань, C .; Gold, J .; Мерри, CE (2007). «Кардиомиоциты, полученные из человеческих эмбриональных стволовых клеток в факторах, способствующих выживанию, усиливают функцию инфаркта крысиного сердца». Природа Биотехнологии . 25 (9): 1015–1024. DOI : 10.1038 / nbt1327 . PMID 17721512 .
- ^ «Национальный центр посттравматических стрессов на дому» . Национальный центр посттравматического стрессового расстройства.
- ^ Ресслер, KJ; Ротбаум, Б.О .; Tannenbaum, L .; Anderson, P .; Граап, К .; Zimand, E .; Hodges, L .; Дэвис, М. (2004). «Когнитивные усилители в качестве дополнений к психотерапии: использование D-циклосерина у людей с фобией для облегчения угасания страха» . Архив общей психиатрии . 61 (11): 1136–44. DOI : 10,1001 / archpsyc.61.11.1136 . PMID 15520361 .
- ^ а б в Wolpe, P .; Фостер, К .; Ланглебен, Д. (2005). «Новые нейротехнологии для обнаружения лжи: перспективы и опасности» . Американский журнал биоэтики . 5 (2): 39–49. DOI : 10.1080 / 15265160590923367 . PMID 16036700 .
Рекомендации
- Москони, Л .; Brys, M .; Glodziksobanska, L .; Desanti, S .; Русинек, Х .; Делеон, М. (2007). «Раннее выявление болезни Альцгеймера с помощью нейровизуализации». Экспериментальная геронтология . 42 (1–2): 129–38. DOI : 10.1016 / j.exger.2006.05.016 . PMID 16839732 .
- Вассерманн, EM (1998). "Риск и безопасность повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции: отчет и предлагаемые рекомендации Международного семинара по безопасности повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции, 5-7 июня 1996 г." . Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология . 108 (1): 1–16. DOI : 10.1016 / S0168-5597 (97) 00096-8 . PMID 9474057 .
- Гросс, Р., Отделение нейрохирургии Университета Эмори, интервью с К. Стоуном, 6 октября 2009 г.