gränser i neurovetenskap

implanterbara enheter i hjärnan kan återupprätta funktionell anslutning i neurala kretsar störda i stor depression, tvångssyndrom och andra psykiatriska störningar. Den mest använda enheten av denna typ är deep brain stimulation (DBS) (Benabid, 2007; Lozano och Lipsman, 2013) Andra neurala implantat kan återställa eller förbättra vissa neurala funktioner förlorade eller skadas genom traumatisk hjärnskada, infektion eller andra förolämpningar till hjärnan., Ett exempel är en hippocampal protes (Berger et al., 2011; Hampson et al., 2013). Detta är en komplex uppsättning elektroder implanterade i en region som involverar anslutningar mellan hippocampus och entorhinal cortex. Även om det fortfarande är på experimentstadiet kan en hippocampal protes återställa förmågan att koda nya minnen för personer med skador i denna hjärnregion.

i stället för att möjliggöra bildandet av nya minnen, kan en enhet som implanteras i hjärnan radera minnen som har kodats, konsoliderats och omprövats?, DBS kan modulera dysfunktionella kretsar som förmedlar sensorimotor, kognitiv och känslomässig bearbetning. Teoretiskt kan denna eller en liknande stimulerande teknik selektivt radera ett patologiskt rädsla minne genom att inaktivera neuroner och excitatoriska synapser som utgör minnesspåret. Detta kan störa omprövning av minnet som lagras som information i hjärnan. Radera rädsla minnen som identifierats som källa till ångest, panik, fobi och posttraumatisk stressstörning (PTSD) kan vara en effektiv terapi när de misslyckas med att svara på andra behandlingar (Pitman, 2015).,

neuroforskare kan använda PET eller fMRI för att mäta förändringar i neural aktivitet och synaptisk anslutning efter manipulation av neurala kretsar associerade med olika minnessystem. Neuroimaging kan bekräfta radering av ett minnesspår baserat på dessa förändringar. Hypotetiskt kan elektrisk stimulering från en implanterbar enhet som DBS minska aktiviteten i neuroner som utgör det känslomässigt laddade minnesspåret som ligger bakom konditionerade svar på aversiva stimuli och möjliggöra ett ämne för att unlearn patologiskt beteende., I de psykiatriska störningar jag har nämnt, den emotionella representationen, eller spår, av ett minne av en störande eller traumatiserande händelse förblir inbäddad i hjärnan bortom någon kortsiktig adaptiv funktion. Detta stör minnesnätverket som reglerar rädsla och resulterar i patologisk tanke och beteende (Parsons och Ressler, 2013). Ångest, panik, fobi och PTSD är störningar i minnesinnehållet i samband med den emotionella representationen av minnet. Dessa skiljer sig från olika former av amnesi, vilket är en störning av minneskapaciteten (Kopelman, 2002)., Problemet är inte en oförmåga att bilda minnen, men en oförmåga att släcka dem.

källan till dessa störningar är hyperaktivitet i det basolaterala amygdala I fear memory network. Detta inträffar när ett negativt känslomässigt minne av en rädd erfarenhet eller en serie av sådana erfarenheter bildas och stelnar i hjärnan genom konsolideringsprocesserna och omprövningen., En teori om rädsla minneskonsolidering efter en traumatisk upplevelse är att minnet bäddar i amygdala från frisättningen av noradrenalin som svar på ämnets stressreaktion på erfarenheten. Minnet blir mer fast inbäddat i denna hjärnregion från beteende där ämnet lär sig att länka en aversiv stimulans med en konditionerad stimulans. Minnen måste uppdateras ständigt för att förbli lagrade i hjärnan. Uppdatera minnen består i att ompröva dem efter hämtning., Denna process tjänar ett adaptivt syfte genom att göra det möjligt för ämnet att göra information i hjärnan relevant för nuvarande och framtida omständigheter (Nader et al., 2000; Nader och Einarsson, 2010). Ett mål för minnesforskning är att störa omprövning under eller omedelbart efter hämtning för att försvaga eller radera ett traumatiskt minnesspår. Minnen är labila och mottagliga för förändring vid denna tidpunkt. Psykiater Roger Pitman förklarar hur denna process skulle inträffa: ”för omprövning blockad, eller uppdatering, för att lyckas, krävs två steg., För det första måste det problematiska minnet destabiliseras. För det andra måste dess återstabilisering (omprövning) förhindras eller ändras (uppdaterad)” (Pitman, 2011, s. 2, 2015). Farmakologisk intervention är ett sätt att störa omprövning. I flera studier dämpade den beta-adrenerga receptorantagonisten propranolol det känslomässigt laddade innehållet i ett traumatiskt minne hos ett antal ämnen (Pitman et al., 2002; Kindt et al., 2009; Soeter och Kindt, 2015)., Men om läkemedlet försvagas men inte raderar den emotionella representationen av minnet, kan vissa stimuli återaktivera sitt känslomässigt laddade innehåll. Detta kan återinföra psykopatologin.

ett annat och potentiellt effektivare sätt att blockera omprövning skulle vara att utrota minnets känslomässiga representation. I princip kan vissa läkemedel blockera omprövning av rädslan genom att blockera proteinsyntesen i den basolaterala amygdala där minnesspåret var beläget., Under hämtning kan infusion av en proteinsynteshämmare som anisomycin i denna hjärnregion störa omprövning och effektivt radera minnesspåret (Schacter och Loftus, 2013). Detta eller ett liknande verkande läkemedel skulle också störa långsiktig potentiering (LTP) och transkriptionsfaktorn cyklisk respons elementbindande protein (CREB) som reglerar proteinsyntes vid bildning och retention av minnen., Om de var effektiva skulle dessa processer utesluta möjligheten att upprepa en ökad känslomässig reaktion på stimuli i samband med minnesspåret eftersom det inte längre skulle finnas något spår i hjärnan (Agren et al., 2012).

en stor utmaning för farmakologisk radering av minnet är selektiviteten hos denna intervention. Många minnen av rädda upplevelser är adaptiva och kritiska för överlevnad eftersom de gör det möjligt för oss att känna igen och reagera på lämpligt sätt till hotande situationer. Inte alla rädsla minnen är patologiska eller maladaptiva., På grund av de distribuerade och icke-diskriminerande effekterna av psykotropa läkemedel kan ett läkemedel som är avsett att radera spåret ha oavsiktliga expanderande effekter och försämra normala funktioner i fear-minnessystemet. Ett läkemedel som infunderas i hjärnan kan förändra både riktade och icke-riktade kärnor i det limbiska systemet och förändra normal känslomässig bearbetning. Detta kan introducera en ny psykopatologi.

den mer fokuserade effekten av djup hjärn elektrisk stimulering av neuroner och synapser inom minnesspåret kan kunna övervinna problemet med selektivitet., Direkt stimulering av dessa beståndsdelar av spåret vid den kritiska frekvensen kan neutralisera effekterna av LTP, CREB och proteinsyntes på minnet. Det kan ta bort eventuella hinder för att destabilisera och ta bort minnet som lagrad information i hjärnan. Dessutom, genom att exakt rikta in neuronerna inom spåret, kan elektrisk stimulering minska risken för att expandera effekter på adaptiva rädsla minnen och positiva känslomässiga minnen., I kombination med dess neuromodulerande verkan skulle DBS förmåga att sondera kretsar och noder inom dessa kretsar göra det möjligt för utredare att övervaka dess effekter på de kritiska neuronerna och synapserna (Lozano och Lipsman, 2013). Detta kan förhindra negativa expanderande effekter på neuroner och synapser som inte är relaterade till det problematiska minnet. Lägre frekvens djup hjärn elektrisk stimulering kan begränsas i endast dämpa den känslomässiga innehållet i minnesspåret. Resultatet av stimuleringen skulle likna propranolol eftersom det inte skulle eliminera detta innehåll., Högre frekvensstimulering kan selektivt inaktivera neuroner och synapser i den basolaterala amygdala identifieras som loci av den patologiska rädsla minne spår, störa omprövning av minnet och radera den. Till skillnad från termoelektrisk och radiofrekvent neural ablation kan elektrisk stimulering radera spåret utan att förstöra hjärnvävnaden.

selektivitetsproblemet är ett problem med lokalisering. Huvudfrågan är om ett visst maladaptivt rädsla minne skulle lokaliseras tillräckligt för DBS att radera det samtidigt som adaptiva rädsla minnen intakt., En hypotes som kan stödja tanken på att selektivt radera ett maladaptivt rädsla minne är att funktionell avbildning kan avslöja högre nivåer av aktivering i kärnorna i samband med det minnet när ett ämne ombads att återkalla den traumatiska erfarenheten som källan till det (Pitman et al., 2002; Pitman, 2015). DBS kan rikta dessa kärnor för inaktivering och radering.

även om imaging visade lokaliserad metabolisk överaktivering i kärnor som är associerade med minnet, finns det frågor om huruvida DBS kunde inaktivera det., Även om många studier har bekräftat de neuromodulerande effekterna av DBS, är teknikens verkningsmekanismer inte väl förstådda. DBS ökade glukosmetabolismen i entorhinal cortex hos en grupp epilepsipatienter och förbättrat lärande och rumsligt minne (Sulthana et al., 2012; Fell et al., 2013). På samma sätt kan ökad metabolism i fornix med DBS vara ett sätt att förbättra minnet vid mild Alzheimers sjukdom (Lozano et al., 2016). Målet med att använda DBS för att förbättra vissa typer av minne i dessa studier är i motsats till målet att använda DBS för att radera andra typer av minne., Förbättra minnet skulle kräva aktiverande metaboliskt underaktiva kärnor associerade med LTP, CREB och proteinsyntes. Radering av minne skulle kräva inhibering av metaboliskt överaktiva kärnor associerade med samma processer. Den andra mekanismen skulle i vissa avseenden likna de modulerande effekterna av högfrekventa DBS på metaboliskt överaktiva kretsar vid behandlingsresistent depression (Mayberg et al., 2005). En signifikant skillnad mellan DBS för depression och DBS för minne radering är dock att målet i det andra fallet skulle vara mer diskret., Om DBS förbättrat minne eller raderas det skulle bero på frekvensen av den elektriska strömmen levereras till riktade kärnor och dess effekt på nervceller som utgör minnesspåret.

även om direkt stimulering av hippocampus och mediala temporala lober kan störa episodiskt minne (Merkow et al., 2017), Det är oklart om stimulering skulle ha samma effekter i inaktivera en rädsla minne. Eftersom det är hypotetiskt och involverar många öppna neurofysiologiska frågor, måste man vara lämpligt försiktig med att föreslå DBS som en teknik för selektiv minnesuradering., Men med framsteg i sin precisionsnivå är det i princip möjligt att detta skulle kunna vara en ny tillämpning av DBS inom en snar framtid.

Antag att utredare kan använda elektrisk stimulering från en enhet implanterad i hjärnan för att radera inte bara patologiska rädsla minnen utan också mindre känslomässigt laddade minnen av störande upplevelser. Om den emotionella representationen av några av dessa minnen var lokaliserad i diskreta limbiska kärnor, kan de kritiska neuronerna och excitatoriska synapserna inaktiveras och minnesspårningen raderas av DBS, borde det vara?,

att komma ihåg felaktiga val och åtgärder kan hemsöka en i flera år och göra en obeslutsam när man väljer mellan alternativa handlingssätt i nuet och framtiden. Men minnen av dessa misstag och mer känslomässigt störande erfarenheter är nödvändiga för karaktärsutveckling och moralisk tillväxt. De främjar denna utveckling och tillväxt genom att möjliggöra moraliska känslor av ånger och ånger. De gör det också möjligt för oss att reflektera över våra motiverande stater i att bilda och genomföra handlingsplaner som främjar försiktighet och moralisk känslighet mot andra., Störande minnen kan ge begränsningar för beslutsfattande som är nödvändiga för effektiv rationell och moralisk byrå. Att radera några störande minnen kan inte undergräva eller hindra utvecklingen och utövandet av denna kapacitet. Att radera en bredare uppsättning minnen kan dock försvaga byrån och ha skadliga effekter på ens beteende. Den mentala förmågan att integrera både positiva och negativa episodiska minnen i en enhetlig självbiografi gör det också möjligt att konstruera mening från dem., Att radera mer än ett kritiskt antal minnen kan störa den psykologiska kopplingen och kontinuiteten som utgör personlig identitet, erfarenheten av att fortsätta genom tiden som samma person (Parfit, 1984; Tulving, 2002). Episodiska och känslomässiga minnen är avgörande för byrå och identitet. Det är inte känt om eller hur ta bort några av dessa minnen kan påverka dessa två grundläggande aspekter av mänsklig erfarenhet och orsaka skada.

forskning om att manipulera innehållet i minnet har begränsats till djurmodeller., Psykiatriska forskare måste ta itu med många teoretiska och tekniska utmaningar när de flyttar från djur till första In-humanstudier. Funktionell neuroimaging kommer att vara kritisk för att identifiera förändringar i hjärnaktivitet som korrelerar med ett försvagat eller raderat minnesspår vid neuronala och synaptiska nivåer. Den viktigaste frågan är om de kritiska neuronerna kan ändras på en lokaliserad, diskret nivå. Tanken att radera ett visst patologiskt rädsla minne med DBS eller liknande implanterbara elektriska stimuleringsanordningar är fortfarande spekulativ., Ändå kan det bli ett sätt att behandla vad som för närvarande är behandlingsresistenta psykiatriska störningar av minnesinnehåll.

Författarbidrag

författaren bekräftar att den är den enda bidragsgivaren till detta arbete och godkände det för publicering.

intressekonflikt uttalande

författaren förklarar att forskningen genomfördes i avsaknad av kommersiella eller finansiella relationer som kan tolkas som en potentiell intressekonflikt.