211service.com
Militärfonder Hjärn-datorgränssnitt för att kontrollera känslor
Forskaren Jose Carmena har arbetat i åratal med att träna makakapor för att flytta datormarkörer och robotiska lemmar med sina sinnen. Han gör det genom att implantera elektroder i deras hjärnor för att övervaka neural aktivitet. Nu, som en del av ett omfattande program på 70 miljoner dollar finansierat av den amerikanska militären, har Carmena ett nytt mål: att använda hjärnimplantat för att läsa och sedan kontrollera känslorna hos psykiskt sjuka människor.
Hjärnläsare : En rad mikroelektroder tryckta på plast kan spela in från hjärnans yta. Det är 6,5 millimeter på en sida.
Denna vecka, Defense Advanced Research Projects Agency, eller DARPA, tilldelats två stora kontrakt till Massachusetts General Hospital och University of California, San Francisco, för att skapa elektriska hjärnimplantat som kan behandla sju psykiatriska tillstånd, inklusive missbruk, depression och borderline personlighetsstörning.
Projektet bygger på utökad kunskap om hur hjärnan fungerar; utvecklingen av mikroelektroniska system som kan passa in i kroppen; och betydande bevis för att tankar och handlingar kan förändras med välplacerade elektriska impulser till hjärnan.
Tänk om jag har ett alkoholberoende och jag har ett sug, säger Carmena, som är professor vid University of California, Berkeley, och involverad i det UCSF-ledda projektet. Vi kunde upptäcka den känslan och sedan stimulera inuti hjärnan för att stoppa den från att hända.
USA står inför en epidemi av psykisk ohälsa bland veteraner, inklusive självmordsfrekvensen tre eller fyra gånger högre än hos allmänheten. Men droger och samtalsterapi är av begränsad användning, vilket är anledningen till att militären vänder sig till neurologiska apparater, säger Justin Sanchez, chef för DARPA-programmet, känt som Subnets, för Systems-Based Neurotechnology for Emerging Therapies.
Vi vill förstå hjärnnätverken [i] neuropsykiatrisk sjukdom, utveckla teknik för att mäta dem och sedan göra precisionssignalering till hjärnan, säger Sanchez. Det är något helt annat och nytt. Dessa enheter finns inte ännu.
Enligt kontrakten, som är de största utmärkelserna hittills för att stödja president Obamas BRAIN Initiative, hjärnkartläggningsprogrammet som lanserades av Vita huset förra året, kommer UCSF att få så mycket som 26 miljoner dollar och Mass General upp till 30 miljoner dollar. Företag inklusive medicintekniska jätten Medtronic och startup Cortera Neurotechnologies , en spin-out från UC Berkeleys trådlösa laboratorium, kommer att leverera teknik för ansträngningen. Inledande forskning kommer att ske på djur, men DARPA hoppas kunna nå tester på människor inom två eller tre år.
Forskningen bygger på en liten men snabbt växande marknad för enheter som fungerar genom att stimulera nerver, både inne i hjärnan och utanför den. Mer än 110 000 Parkinsonspatienter har fått djupa hjärnstimulatorer byggda av Medtronic som kontrollerar kroppsskakningar genom att skicka elektriska pulser in i hjärnan. På senare tid har läkare använt sådana stimulatorer för att behandla allvarliga fall av tvångssyndrom (se Hjärnimplantat kan återställa feltändande kretsar). I november förra året godkände U.S. Food & Drug Administration NeuroPace, det första implantatet som både registrerar från hjärnan och stimulerar den (se Zapping Seizure Away). Den används för att se efter epileptiska anfall och sedan stoppa dem med elektriska pulser. Sammanlagt fakturerar amerikanska läkare för cirka 2,6 miljarder dollar för neurala stimuleringsenheter per år, enligt industrins uppskattningar.
Forskare säger att de gör snabba förbättringar inom elektronik, inklusive små, implanterbara datorer. Under sitt program kommer Mass General att arbeta med Draper Laboratories i Cambridge, Massachusetts, för att utveckla nya typer av stimulatorer. UCSF-teamet får stöd av mikroelektronik och trådlösa forskare vid UC Berkeley, som har skapat flera prototyper av miniatyriserade hjärnimplantat. Michel Maharbiz, professor vid Berkeleys avdelning för elektroteknik, säger att Obamas hjärninitiativ, och nu DARPA-pengarna, har skapat ett matvansinne kring ny teknik. Det är en bra tid att göra teknik för hjärnan, säger han.
Den nya forskningslinjen har av vissa kallats för affektiva hjärn-datorgränssnitt, vilket betyder elektroniska enheter som förändrar känslor, kanske under direkt kontroll av en patients tankar och önskemål. I grund och botten försöker vi bygga nästa generation av psykiatriska hjärnstimulatorer, säger Alik Widge, en forskare i Mass General-teamet.
Darin Dougherty, en psykiater som leder Mass Generals avdelning för neuroterapeutika, säger att ett syfte kan vara att släcka rädsla hos veteraner med posttraumatisk stressyndrom eller PTSD. Rädsla genereras i amygdala - en del av hjärnan som är involverad i känslomässiga minnen. Men det kan undertryckas av signaler i en annan region, den ventromediala prefrontala cortex. Tanken skulle vara att avkoda en signal i amygdala som visar överaktivitet och sedan stimulera någon annanstans för att [undertrycka] den rädslan, säger Dougherty.
Sådan forskning är inte utan olycksbådande förtecken. På 1970-talet visade Yale University neuroforskare Jose Delgado att han kunde få människor att känna känslor, som avslappning eller ångest, med hjälp av implantat som han kallade stimulans. Men Delgado, också finansierad av militären, lämnade USA efter kongressutfrågningar där han anklagades för att utveckla totalitära sinneskontrollanordningar . Enligt forskare finansierade av DARPA har byrån varit orolig över hur Subnets-programmet skulle kunna uppfattas, och den har utsett en etikpanel för att övervaka forskningen.
Psykiatriska implantat skulle faktiskt styra hur psykiskt sjuka människor agerar, men i många fall indirekt, genom att förändra hur de mår. Till exempel skulle en stimulator som stoppar ett sug efter kokain förändra en missbrukares beteende. Det är att förändra vad människor känner och att förändra vad de gör. De är intimt knutna, säger Dougherty.
Dougherty säger att ett hjärnimplantat endast skulle övervägas för patienter som verkligen är försvagade av psykisk sjukdom och som inte kan hjälpas med droger och psykoterapi. Det här kommer aldrig att vara ett förstahandsalternativ: 'Åh, du har PTSD, låt oss operera', säger Dougherty. Det kommer att vara för människor som inte svarar på de andra behandlingarna.