Frontiers i Nevrovitenskap

Implanterbart utstyr i hjernen kan gjenopprette funksjonelle tilkobling i nevrale kretser forstyrret i større depresjon, tvangslidelser, og andre psykiatriske lidelser. De mest brukte enhet av denne typen er dyp hjernestimulering (DBS) (Benabid, 2007; Lozano og Lipsman, 2013) Andre nevrale proteser kan gjenopprette eller forbedre visse nevrale funksjoner går tapt eller svekkes gjennom traumatisk hjerneskade, infeksjon, eller andre fornærmelser til hjernen., Ett eksempel er en hippocampal protese (Berger et al., 2011; Hampson et al., 2013). Dette er en kompleks rekke elektroder implantert i en region som involverer tilkoblinger mellom hippocampus og entorhinal cortex. Selv om det er fortsatt på eksperimentstadiet, en hippocampal protesen kan gjenopprette evnen til å kode nye minner for personer med skade i denne hjernen regionen.

i Stedet for å aktivere dannelse av nye minner, kunne en enhet implantert i hjernen slette minner som har blitt kodet, konsolidert, og reconsolidated?, DBS kan modulere dysfunksjonelle kretser formidling sensorimotor, kognitive og emosjonelle behandling. Teoretisk sett denne eller en lignende stimulerende teknikk kan selektivt slette en patologisk frykt minne ved å deaktivere nevroner og excitatory synapser som utgjør minne spore. Dette kan forstyrre reconsolidation av minnet lagret informasjon i hjernen. Slette frykt minner identifisert som kilde til angst, panikk, fobi, og post-traumatisk stress lidelse (PTSD) kan være en effektiv behandling når de ikke klarer å svare på andre behandlinger (Ryggen, 2015).,

Nevrologer kan bruke PET eller fMRI å måle endringer i nevrale aktiviteten og synaptisk tilkobling følgende manipulasjon av nevrale kretser som er forbundet med ulike minne systemer. Bildediagnostiske kunne bekrefte sletting av et minne spore basert på disse endringene. Hypotetisk, elektrisk stimulering fra en implanterbar enheten som DBS kunne redusere aktiviteten i nerveceller som utgjør følelsesmessig ladet minne spore underliggende klimaanlegg svar til aversive stimuli og aktivere et motiv for å avlære patologisk atferd., I den psykiatriske lidelser jeg har nevnt, er den emosjonelle representasjon, eller spor, for et minne om en forstyrrende eller traumatiserende hendelsen er fortsatt innebygd i hjernen utover det som på kort sikt adaptiv funksjon. Dette forstyrrer minne nettverk regulering frykt og resultater i patologisk tanke og atferd (Parsons og Ressler, 2013). Angst, panikk, fobi, og PTSD er lidelser minne innhold forbundet med emosjonelle representasjon av minnet. Disse skiller seg fra ulike former for hukommelsestap, som er en lidelse av minnekapasiteten (Kopelman, 2002)., Problemet er ikke manglende evne til å danne minner, men en manglende evne til å slukke dem.

kilden til disse lidelsene er hyperaktivitet i basolateral amygdala av frykt minne nettverk. Dette skjer når en negativ emosjonell minne om en fryktelig opplevelse eller en serie av slike opplevelser former og stivner i hjernen gjennom prosessene med konsolidering og reconsolidation., En teori av frykt minne konsolidering etter en traumatisk opplevelse er at minnet bygger i amygdala fra frigjøring av noradrenalin i respons til emnet er stress reaksjon på opplevelsen. Minnet blir mer fast forankret i denne hjernen regionen fra atferd som i emnet lærer å koble til en aversive stimulus med en betinget stimulus. Minner må være oppdatert hele tiden å forbli lagret i hjernen. Oppdatering minnene består i reconsolidating dem etter henting., Denne prosessen serverer en adaptiv hensikt ved at motivet for å gjøre informasjon i hjernen relevant for nåværende og fremtidige omstendigheter (Nader et al. I 2000; Nader og Einarsson, 2010). Ett mål av minne forskning er å forstyrre reconsolidation under eller umiddelbart etter henting for å svekke eller slette et traumatisk minne spore. Minnene er labil og utsatt for endring på dette tidspunktet. Psykiater Roger Ryggen forklarer hvordan denne prosessen vil skje: «For reconsolidation blokade, eller oppdatering, for å være vellykket, to skritt er nødvendig., Først, det problematisk minne må være destabilized. For det andre, sin re-stabilisering (reconsolidation) må da være forhindret eller endret (oppdatert)» (Ryggen, 2011, s. 2, 2015). Farmakologisk intervensjon er en måte å forstyrre reconsolidation. I flere studier, beta-adrenerge reseptor antagonist propranolol utvannet den emosjonelt ladet innhold av en traumatisk minne i en rekke fag (Ryggen et al., 2002; Kindt et al., 2009; Soeter og Kindt, 2015)., Men hvis stoffet svekker men slettes ikke den emosjonelle representasjon av minnet, visse stimuli kan aktivere sin følelsesmessig ladet innhold. Dette kan gjeninnføre psykopatologi.

En annen, og kanskje mer effektiv måte å blokkere reconsolidation ville være å utrydde den emosjonelle representasjon av minnet. I prinsippet, visse legemidler kan blokkere reconsolidation av frykt minne ved å blokkere protein syntese i basolateral amygdala hvor minne spor var plassert., Under henting infusjon av et protein syntese inhibitor som anisomycin i denne hjernen regionen kan forstyrre reconsolidation og effektivt slette minnet spore (Schacter og Loftus, 2013). Denne eller en lignende handler stoffet vil også forstyrre long-term potentiation (LSP) og transkripsjonsfaktor syklisk-respons-element-bindende protein (CREB) som regulerer protein syntese i dannelse og oppbevaring av minner., Hvis de var effektive, disse prosessene ville utelukke muligheten for å gjenta en økt følelsesmessig reaksjon på stimuli som er assosiert med minne spore fordi det ikke lenger ville være noen spor i hjernen (Agren et al., 2012).

En stor utfordring å farmakologiske sletting av minnet er selektivitet av denne intervensjonen. Mange minner på fryktelige opplevelser er tilpasningsdyktig og avgjørende for å overleve fordi de gjør det mulig for oss å gjenkjenne og reagere hensiktsmessig å truende situasjoner. Ikke alle frykter minner er patologisk eller mistilpasset., På grunn av den distribuerte og ikke-diskriminerende virkninger av psykofarmaka, et stoff som har til hensikt å slette spor kan ha utilsiktede utvide effekter og svekke normale funksjoner av frykt memory system. Et stoff tilført i hjernen kan endre både målrettet og ikke-målrettede kjerner i det limbiske system og endre normal følelsesmessig bearbeiding. Dette kunne introdusere en ny psykopatologi.

mer fokusert virkningen av dyp hjernen elektrisk stimulering av nevroner og synapser i minnet spor kan være i stand til å overvinne problemet med selektivitet., Direkte stimulering av disse bestanddeler av spor på kritiske frekvens kunne nøytralisere virkningene av LSP, CREB, og proteinsyntese på the persistence of memory. Det kan fjerne alle hindringer for å destabiliserende og ta ut minnet som er lagret informasjon i hjernen. I tillegg, ved nettopp rettet mot nevroner i spor, elektrisk stimulering kan redusere risikoen for å utvide virkninger på adaptive frykt minner og positive emosjonelle minner., Kombinert med sin neuromodulating handling, evne til DBS å sondere kretser og noder innen disse kretser vil gjøre det mulig for etterforskerne å overvåke effekter på den kritiske nevroner og synapser (Lozano og Lipsman, 2013). Dette kan hindre ugunstig utvide virkninger på nevroner og synapser som ikke er relatert til problematisk minne. Lavere frekvens dyp hjernen elektrisk stimulering kan være begrenset i bare dempe den følelsesmessige innholdet i minnet spore. Utfallet av stimulering ville være omtrent som for propranolol fordi det ikke ville eliminere dette innholdet., Høyere frekvens stimulering kan selektivt inactivate nevroner og synapser i basolateral amygdala identifisert som loci av patologisk frykt minne spore, forstyrre reconsolidation av minnet eller slette det. I motsetning til termoelektrisk og radiofrekvens nevrale ablasjon, elektrisk stimulering kan slette spor uten å ødelegge hjernen vev.

selektivitet problem er et problem om lokalisering. Det viktigste spørsmålet er om en bestemt mistilpasset frykt minne ville være lokalisert nok for DBS å slette det, og samtidig la adaptive frykt minner intakt., En hypotese som kan støtte ideen om å selektivt slette en mistilpasset frykt minne er at funksjonell avbildning kunne avsløre høyere nivå av aktivering i kjernene er assosiert med minne når en gjenstand ble bedt om å hente frem traumatisk opplevelse som er kilden til det (Ryggen et al., 2002; Ryggen, 2015). DBS kunne målrette disse kjerner for deaktivering og sletting.

Selv om imaging viste lokalisert metabolske overactivation i kjerner assosiert med minne, er det spørsmål om DBS kunne inactivate det., Selv om mange studier har bekreftet neuromodulating virkninger av DBS, mekanismen for handling av teknikken er ikke godt forstått. DBS økt glukose metabolisme i entorhinal cortex av en gruppe av epilepsi pasienter og enhanced learning og romlig hukommelse (Sulthana et al., 2012; Falt et al., 2013). På samme måte, øker stoffskiftet i fornix med DBS kan være en måte å øke minnet i mild Alzheimers sykdom (Lozano et al., 2016). Målet med å bruke DBS for å forbedre visse typer minne i disse studiene er i kontrast til målet om å bruke DBS for å slette andre typer minne., Styrking av hukommelse ville kreve å aktivere metabolically underactive kjerner forbundet med LSP, CREB, og proteinsyntese. Slette minnet ville kreve å hemme metabolically overaktiv kjerner som er forbundet med de samme prosessene. Den andre mekanismen ville være like, i noen henseender, til modulerende effekt av høy-frekvens DBS på metabolically overaktiv kretser i behandlingsresistent depresjon (Mayberg et al., 2005). En viktig forskjell mellom DBS for depresjon og DBS for minne sletting, imidlertid, er at målet i det andre tilfellet ville være mer diskret., Om DBS forbedret minne eller slettet, det vil avhenge av frekvensen av elektrisk strøm levert til målrettet kjerner og dens effekt på nervecellene som utgjør minne spore.

Selv om direkte stimulering av hippocampus og mediale tinninglappene kan forstyrre episodisk minne (Merkow et al., 2017), det er uklart om stimulering ville ha de samme virkninger i å deaktivere en frykt minne. Fordi den er hypotetisk, og innebærer mange åpne nevrofysiologiske spørsmål, må man være hensiktsmessig skeptisk i noe som tyder på DBS som en teknikk for selektiv hukommelse sletting., Men med utviklingen i sitt nivå av presisjon, det er i prinsippet mulig at dette kunne bli en roman anvendelse av DBS i nær fremtid.

Tenk deg at etterforskerne kan bruke elektrisk stimulering fra en enhet implantert i hjernen til å slette ikke bare patologisk frykt minner, men også mindre emosjonelt ladet minner om urovekkende erfaringer. Hvis den emosjonelle fremstilling av noen av disse minnene var lokalisert i diskrete limbiske kjerner, kritisk nevroner, og excitatory synapser kan være inaktivert, og minnet spor slettes av DBS, bør det være?,

Husker feil valg og handlinger kan forfølge en i årevis, og gjøre en ubesluttsom når du skal velge mellom alternative kurs av handlingen i nåtid og fremtid. Men minnene av disse feilene, og av mer følelsesmessig urovekkende erfaringer er nødvendig for karakterbygging og moralsk vekst. De fremmer denne utvikling og vekst ved å aktivere den moralske følelser av anger og beklagelse. De også gjøre oss i stand til å reflektere over vår motiverende stater i forming og gjennomføring av handlingsplaner som fremmer klokskap og moralsk følsomhet overfor andre., Forstyrrende minner kan gi begrensninger på beslutninger som er nødvendig for en effektiv, rasjonell og handlefrihet. Slette noen forstyrrende minner kanskje ikke svekke eller hindre utvikling og utøvelse av disse kapasitetene. Imidlertid, slette et bredere sett av minner kan svekke byrå og har skadelige effekter på ens atferd. Den mentale kapasitet til å integrere både positive og negative episodisk minner i en felles selvbiografi også gjør det mulig å konstruere mening fra dem., Du sletter mer enn et kritisk antall minner kan forstyrre den psykologiske samhørighet og kontinuitet som utgjør personlig identitet, opplevelse av vedvarende gjennom tiden som samme person (Parfit, 1984; Tulving, 2002). Episodisk og emosjonelle minner er kritisk til reisebyråer og identitet. Det er ikke kjent om eller hvor å fjerne noen av disse minnene kan påvirke disse to grunnleggende aspekter av menneskelig erfaring og forårsake skade.

Forskning til å manipulere innholdet i minnet er begrenset til dyr modeller., Psykiatriske forskere er nødt til å møte mange teoretiske og tekniske utfordringer i å flytte fra dyr til første-i-studier på mennesker. Funksjonelle bildediagnostiske vil være avgjørende i å identifisere endringer i hjernens aktivitet sammenholde med en svekket eller slettes minnet spore på neuronal og synaptisk nivåer. Det viktigste spørsmålet er om de kritiske nevroner kan bli endret ved en lokalisert, diskret nivå. Ideen om å slette en bestemt patologisk frykt minne med DBS eller lignende implanterbare elektrisk stimulering enheter er fortsatt spekulative., Men det kan bli en måte å behandle hva er for tiden behandlingsresistent psykiatriske lidelser minne innhold.

Forfatter Bidrag

forfatteren bekrefter å være den eneste bidragsyter i dette arbeidet, og godkjent for publisering.

interessekonflikt Uttalelse

forfatteren erklærer at forskningen ble gjennomført i fravær av kommersielle eller finansielle forhold som kan oppfattes som en potensiell interessekonflikt.