Grænser i Neurovidenskab

Implantabelt udstyr i hjernen kan genskabe funktionelle forbindelser i neurale kredsløb afbrudt i store depression, obsessiv-kompulsiv lidelse, og andre psykiatriske lidelser. De hyppigst anvendte enhed af denne type er deep brain stimulation (DBS) (Benabid, 2007; Lozano og Lipsman, 2013) Andre neurale implantater kan genoprette eller forbedre nogle af de neurale funktioner tabt, eller forringes gennem traumatisk hjerne skade, infektion eller andre fornærmelser til hjernen., Et eksempel er en hippocampal protese (Berger et al., 2011; Hampson et al., 2013). Dette er et komplekst array af elektroder implanteret i en region, der involverer forbindelser mellem hippocampus og entorhinal Corte.. Selvom det stadig er på forsøgsstadiet, kunne en hippocampal protese gendanne evnen til at kode nye minder for mennesker med skade i dette hjerneområde.

i stedet for at muliggøre dannelsen af nye minder, kan en enhed implanteret i hjernen slette minder, der er kodet, konsolideret og rekonsolideret?, DBS kan modulere dysfunktionelle kredsløb, der formidler sensorimotorisk, kognitiv og følelsesmæssig behandling. Teoretisk set kunne denne eller en lignende stimulerende teknik selektivt slette en patologisk frygthukommelse ved at inaktivere neuroner og e .citatoriske synapser, der udgør hukommelsesporet. Dette kan forstyrre rekonsolidering af hukommelsen gemt som information i hjernen. Sletning af frygthukommelser identificeret som kilden til angst, panik, fobi og posttraumatisk stresslidelse (PTSD) kan være en effektiv terapi, når de ikke reagerer på andre behandlinger (Pitman, 2015).,

Neuroscientists kan bruge PET eller fMRI til at måle ændringer i neural aktivitet og synaptisk forbindelse efter manipulation af neurale kredsløb forbundet med forskellige hukommelsessystemer. Neuroimaging kunne bekræfte sletning af et hukommelsesspor baseret på disse ændringer. Hypotetisk, elektrisk stimulation fra implantabelt udstyr som DBS kunne reducere aktiviteten i neuronerne, der udgør den emotionelt ladede hukommelse spor underliggende betingede reaktioner på aversiv stimuli og sætte et emne til at aflære patologisk adfærd., I de psykiatriske lidelser, jeg har nævnt, forbliver den følelsesmæssige repræsentation eller spor af en hukommelse af en forstyrrende eller traumatiserende begivenhed indlejret i hjernen ud over enhver kortvarig adaptiv funktion. Dette forstyrrer hukommelsesnetværket, der regulerer frygt og resulterer i patologisk tanke og adfærd (Parsons and Ressler, 2013). Angst, panik, fobi og PTSD er forstyrrelser i hukommelsesindhold forbundet med den følelsesmæssige repræsentation af hukommelsen. Disse adskiller sig fra forskellige former for amnesi, som er en forstyrrelse af hukommelseskapacitet (Kopelman, 2002)., Problemet er ikke en manglende evne til at danne minder, men en manglende evne til at slukke dem.kilden til disse lidelser er hyperaktivitet i den basolaterale amygdala i frygthukommelsesnetværket. Dette sker, når en negativ følelsesmæssig hukommelse af en frygtelig oplevelse eller en række sådanne oplevelser dannes og størkner i hjernen gennem konsoliderings-og rekonsolideringsprocesserne., En teori om frygthukommelseskonsolidering efter en traumatisk oplevelse er, at hukommelsen integreres i amygdalaen fra frigivelsen af noradrenalin som reaktion på individets stressreaktion på oplevelsen. Hukommelsen bliver mere fast indlejret i dette hjerneområde fra adfærd, hvor motivet lærer at forbinde en aversiv stimulus med en betinget stimulus. Hukommelser skal opdateres konstant for at forblive opbevaret i hjernen. Opdatering erindringer består i reololidating dem efter hentning., Denne proces tjener et adaptivt formål ved at gøre det muligt for individet at gøre information i hjernen relevant for nuværende og fremtidige omstændigheder (Nader et al., 2000; Nader og Einarsson, 2010). Et mål med hukommelsesforskning er at forstyrre rekonsolidering under eller umiddelbart efter hentning for at svække eller slette et traumatisk hukommelsesspor. Hukommelser er labile og modtagelige for ændringer på dette tidspunkt. Psykiater Roger Pitman forklarer, hvordan denne proces ville forekomme: “for at rekonsolideringsblokade eller opdatering skal lykkes, kræves to trin., For det første skal den problematiske hukommelse destabiliseres. For det andet skal dens re-stabilisering (rekonsolidering) derefter forhindres eller ændres (opdateret)” (Pitman, 2011, s. 2, 2015). Farmakologisk intervention er en måde at forstyrre rekonsolidering på. I flere undersøgelser svækkede den beta-adrenerge receptorantagonist propranolol det følelsesladede indhold af en traumatisk hukommelse hos en række forsøgspersoner (Pitman et al., 2002; Kindt et al., 2009; Soeter og Kindt, 2015)., Men hvis stoffet svækkes, men ikke sletter hukommelsens følelsesmæssige repræsentation, kan visse stimuli genaktivere dets følelsesladede indhold. Dette kunne genindføre psykopatologien.

en anden og potentielt mere effektiv måde at blokere rekonsolidering på ville være at udrydde hukommelsens følelsesmæssige repræsentation. I princippet kunne visse lægemidler blokere rekonsolidering af frygthukommelsen ved at blokere proteinsyntese i den basolaterale amygdala, hvor hukommelsessporet var placeret., Under hentning kan infusion af en proteinsynteseinhibitor, såsom anisomycin i dette hjerneområde, forstyrre rekonsolidering og effektivt slette hukommelsessporet (Schacter and Loftus, 2013). Dette eller et lignende virkende lægemiddel ville også forstyrre langvarig potentiering (LTP) og transkriptionsfaktoren cyklisk-responselementbindende protein (CREB), der regulerer proteinsyntese i dannelsen og tilbageholdelsen af minder., Hvis de var effektive, ville disse processer udelukke muligheden for at gentage en øget følelsesmæssig reaktion på stimuli forbundet med hukommelsessporet, fordi der ikke længere ville være spor i hjernen (Agren et al., 2012).

en stor udfordring for farmakologisk sletning af hukommelse er selektiviteten af denne intervention. Mange minder om frygtelige oplevelser er adaptive og kritiske for overlevelse, fordi de gør det muligt for os at genkende og reagere passende på truende situationer. Ikke alle frygthukommelser er patologiske eller maladaptive., På grund af de distribuerede og ikke-diskriminerende virkninger af psykotrope medikamenter kan et lægemiddel, der er beregnet til at slette sporet, have utilsigtede ekspanderende virkninger og forringe normale funktioner i frygthukommelsessystemet. Et lægemiddel infunderet i hjernen kan ændre både målrettede og ikke-målrettede kerner i det limbiske system og ændre normal følelsesmæssig behandling. Dette kunne introducere en ny psykopatologi.

den mere fokuserede virkning af dyb hjerne elektrisk stimulering af neuroner og synapser i hukommelsessporet kan være i stand til at overvinde problemet med selektivitet., Direkte stimulering af disse bestanddele af sporet ved den kritiske frekvens kunne neutralisere virkningerne af LTP, CREB og proteinsyntese på hukommelsens persistens. Det kan fjerne eventuelle hindringer for destabilisering og fjernelse af hukommelsen som lagret information i hjernen. Ved nøjagtigt at målrette neuronerne inden for sporet kan elektrisk stimulering desuden reducere risikoen for at udvide effekter på adaptive frygthukommelser og positive følelsesmæssige minder., Kombineret med dens neuromodulating handling, evne til DBS til at undersøge kredsløb og noder i disse kredsløb, der ville gøre det muligt for efterforskere at overvåge dens indvirkning på den kritiske neuroner og synapser (Lozano og Lipsman, 2013). Dette kan forhindre negative ekspanderende virkninger på neuroner og synapser, der ikke er relateret til den problematiske hukommelse. Lavere frekvens dyb hjerne elektrisk stimulering kan være begrænset i kun formildende det følelsesmæssige indhold af hukommelsen spor. Resultatet af stimuleringen ville svare til propranolol, fordi det ikke ville fjerne dette indhold., Højere frekvens stimulering kunne selektivt inaktivere neuroner og synapser i den basolaterale amygdala identificeret som loci af den patologiske frygthukommelsesspor, forstyrre rekonsolidering af hukommelsen og slette den. I modsætning til termoelektrisk og radiofrekvens neural ablation kunne elektrisk stimulering slette sporet uden at ødelægge hjernevæv.

selektivitetsproblemet er et problem med lokalisering. Hovedspørgsmålet Er, om en bestemt maladaptiv frygthukommelse ville være lokaliseret nok til, at DBS kan slette den, mens adaptive frygthukommelser forbliver intakte., En hypotese, der kunne støtte tanken om selektivt at slette et dårligt tilpassede frygt hukommelse er, at funktionel billeddannelse kunne afsløre en højere grad af aktivering i de kerner, der er forbundet med hukommelse, når et emne, der blev bedt om at huske den traumatiske oplevelse som kilde til det (Pitman et al., 2002; Pitman, 2015). DBS kunne målrette disse kerner til inaktivering og sletning.

selvom billeddannelse viste lokaliseret metabolisk overaktivering i kerner forbundet med hukommelsen, er der spørgsmål om, hvorvidt DBS kunne inaktivere den., Selvom mange undersøgelser har bekræftet de neuromodulerende virkninger af DBS, er teknikkens virkningsmekanismer ikke godt forstået. DBS øgede glukosemetabolismen i entorhinal Corte.hos en gruppe epilepsipatienter og forbedret læring og rumlig hukommelse (Sulthana et al., 2012; Fell et al., 2013). Tilsvarende kan øget metabolisme i Forni.med DBS være en måde at forbedre hukommelsen ved mild Al .heimers sygdom (lo .ano et al., 2016). Målet med at bruge DBS til at forbedre visse typer hukommelse i disse undersøgelser er i modsætning til målet om at bruge DBS til at slette andre typer hukommelse., Forbedring af hukommelsen ville kræve aktivering af metabolisk underaktive kerner forbundet med LTP, CREB og proteinsyntese. Sletning af hukommelse ville kræve inhibering af metabolisk overaktive kerner forbundet med disse samme processer. Den anden mekanisme ville i nogle henseender svare til de modulerende virkninger af højfrekvente DBS på metabolisk overaktive kredsløb i behandlingsresistent depression (Mayberg et al., 2005). En væsentlig forskel mellem DBS for depression og DBS for hukommelsessletning er imidlertid, at målet i det andet tilfælde ville være mere diskret., Hvorvidt DBS forbedret hukommelse eller slettet det ville afhænge af frekvensen af den elektriske strøm leveret til de målrettede kerner og dens virkning på neuronerne, der udgør hukommelsesporet.

selvom direkte stimulering af hippocampus og mediale temporale lobes kan forstyrre episodisk hukommelse (Merko.et al., 2017), er det uklart, om stimulering ville have de samme effekter ved inaktivering af en frygthukommelse. Fordi det er hypotetisk og involverer mange åbne neurofysiologiske spørgsmål, skal man være passende omhyggelig med at foreslå DBS som en teknik til selektiv hukommelsessletning., Men med fremskridt i sit præcisionsniveau er det i princippet muligt, at dette kunne være en ny anvendelse af DBS i den nærmeste fremtid.

Antag, at efterforskere kunne bruge elektrisk stimulering fra en enhed implanteret i hjernen for at slette ikke kun patologiske frygthukommelser, men også mindre følelsesladede minder om forstyrrende oplevelser. Hvis den følelsesmæssige repræsentation af nogle af disse minder var lokaliseret i diskrete limbiske kerner, den kritiske neuroner, og excitatoriske synapser kunne blive inaktiveret og hukommelse spor slettet af DBS, skal det være?,

at huske forkerte valg og handlinger kan hjemsøge en i årevis og gøre en ubeslutsom, når man vælger mellem alternative handlingsforløb i nutiden og fremtiden. Alligevel er minder om disse fejl og mere følelsesmæssigt forstyrrende oplevelser nødvendige for karakterudvikling og moralsk vækst. De fremmer denne udvikling og vækst ved at muliggøre de moralske følelser af anger og beklagelse. De giver os også mulighed for at reflektere over vores motiverende stater i at danne og udføre handlingsplaner, der fremmer forsigtighed og moralsk følsomhed over for andre., Forstyrrende minder kan give begrænsninger for beslutningstagning, der er nødvendige for effektiv rationel og moralsk agentur. Sletning af et par forstyrrende minder undergraver eller hindrer muligvis ikke udviklingen og udøvelsen af disse kapaciteter. Sletning af et bredere sæt minder kan imidlertid svække agenturet og have skadelige virkninger på ens adfærd. Den mentale kapacitet til at integrere både positive og negative episodiske minder i en samlet selvbiografi gør det også muligt at konstruere mening fra dem., At slette mere end et kritisk antal erindringer, kunne forstyrre den psykologiske sammenhæng og kontinuitet, der udgør personlig identitet, oplevelsen af vedvarende gennem tiden som den samme person (Parfit, 1984; Tulving, 2002). Episodiske og følelsesmæssige minder er afgørende for agentur og identitet. Det vides ikke, om eller hvordan fjernelse af nogle af disse minder kan påvirke disse to grundlæggende aspekter af menneskelig oplevelse og forårsage skade.

forskning i manipulation af indholdet af hukommelse har været begrænset til dyremodeller., Psykiatriske forskere bliver nødt til at tackle mange teoretiske og tekniske udfordringer ved at flytte fra dyr til første-i-menneskelige studier. Funktionel neuroimaging vil være kritisk til at identificere ændringer i hjerneaktivitet, der korrelerer med et svækket eller slettet hukommelsesspor på neuronale og synaptiske niveauer. Det vigtigste spørgsmål er, om de kritiske neuroner kan ændres på et lokaliseret, diskret niveau. Ideen om at slette en bestemt patologisk frygthukommelse med DBS eller lignende implanterbare elektriske stimuleringsanordninger er stadig spekulativ., Alligevel kan det blive en måde at behandle, hvad der i øjeblikket er behandlingsresistente psykiatriske lidelser i hukommelsesindhold.

Forfatterbidrag

forfatteren bekræfter at være den eneste bidragyder af dette værk og godkendte det til offentliggørelse.

Erklæring om interessekonflikt

forfatteren erklærer, at forskningen blev udført i mangel af kommercielle eller økonomiske forhold, der kunne fortolkes som en potentiel interessekonflikt.