211service.com
My Brain on Booze
Det är middag på en solig dag i San Francisco, och jag försöker sänka en dubbel vodka tranbär så fort jag kan. Trots reportrarnas rykte är drickande inte min typiska lunchaktivitet. Idag besöker jag neuroforskaren Alan Gevins, som har ägnat de senaste 40 åren åt att utveckla bättre sätt att analysera de elektriska signalerna som kommer från våra hjärnor och i sin tur studera hur vår förmåga att komma ihåg och uppmärksamma förändras med olika droger, med neurala störningar av sjukdom och med ålderns förfall. Om 20 minuter eller så, när alkoholen har fört min hjärna till sitt högsta sprittillstånd, kommer Gevins team att mäta hur det har påverkat mina nervceller när de kämpar sig igenom en serie minnestester.
Hjärnvågor: Bioteknikredaktören Emily Singer bär en keps utrustad med EEG-elektroder, designad av Alan Gevins och hans kollegor på SAM Technology. Enheten utvärderar hjärnans funktion när Singer spelar en serie specialdesignade datorspel.
Elektroencefalografi (EEG) är en decennier gammal teknik som används för att mäta elektrisk aktivitet som produceras av hjärnan via elektroder placerade på hårbotten. Under de senaste åren har förbättrad datorkraft och allt mer sofistikerad programvara gjort det möjligt för forskare att mer exakt registrera och analysera dessa signaler, vilket ger en mycket större insikt om innebörden bakom hjärnans elektriska stormar. För närvarande används EEG både kliniskt - för att identifiera källan till anfall hos epilepsipatienter, till exempel - och för forskning, till exempel för att karakterisera hjärnans rytmiska aktivitet under sömn, avslappning och koncentration.
Gevins, grundare av SAM-teknik och San Francisco Brain Research Institute, har utvecklat ett system som kombinerar EEG med kognitiva tester – datortester som bedömer en persons minne eller förmåga att multitaska – för att få ett mer direkt mått på hjärnans förmåga att komma ihåg och uppmärksamma. Han siktar nu på att kommersialisera tekniken, med det slutliga målet att använda den för att mer exakt bedöma kognitiv nedgång och skräddarsy läkemedelsrecept för att minimera kognitiva biverkningar. Tekniken innehåller både ny hårdvara för att mäta elektrisk aktivitet och ny mjukvara för att bearbeta dessa signaler.
Tidigare forskning från gruppen tyder på att drickande kan vara mer skadligt för vår förmåga att fungera än vad man tidigare trott. Hjärneffekterna av alkohol kvarstår två till tre timmar efter att beteendeeffekterna har försvunnit, även när alkoholhalten i blodet är så låg som 0,02 procent, ungefär en fjärdedel av den lagliga gränsen för bilkörning i de flesta stater. Du kanske kan påkalla korta uppmärksammande utbrott och prestera bra på ett kort test, men hjärnan är fortfarande onormal, säger Aaron Ilan, huvudneuroforskare vid SAM Technology. Du kommer inte att kunna fokusera helt på en uppgift som att köra bil i flera timmar.
Teamet avslutar nu en stor studie som tittar på effekterna av alkohol, marijuana, koffein och difenhydramin, den aktiva ingrediensen i Benadryl, på simulerad körning, såväl som på uppmärksamhet, arbetsminne och förmågan att multitaska. Fynden bör belysa de kognitiva effekterna av dessa droger. Även om alkoholens effekt på bilkörning är väl studerad, är det samma inte sant för de flesta receptbelagda läkemedel.
Efter att jag har sörjt ner den sista av min vodka går jag tillbaka till testrummet på SAM Technology. Tidigare samma morgon var jag utrustad med en specialdesignad svart keps prickad med fickor för sensorer som upptäcker elektrisk aktivitet på olika ställen på huvudet. Headsetet är inkopplat i en liten förstärkare, som skickar sina signaler trådlöst via Bluetooth till en dator i testrummet. Enheten fångar och bearbetar mina hjärnvågor när jag spelar en serie datorspel både nykter och något berusad. Spelen är designade för att bedöma arbetsminnet – min förmåga att hålla information i mitt sinne under en kort tid – och min förmåga att multitaska.
En timme senare visar Gevins och Ilan mig resultatet av mina tester. Deras programvara analyserar en kombination av rytmisk hjärnaktivitet – olika frekvensrytmer är kopplade till olika kognitiva tillstånd, såsom avslappning eller uppmärksamhet – och framkallade potentialer, elektriska signaler kopplade till specifika händelser i världen, som uppkomsten av ett mål i ett videospel . Du var spänd; alkoholen slappnade av mycket, säger Gevins och tittar på min hjärnaktivitet på datorskärmen.
Efter att ha druckit förbättrades faktiskt min prestation på spelen, förmodligen för att jag hade mer träning på att spela spelet. Men EEG-data avslöjade den verkliga inverkan på min hjärnfunktion: min hjärna var tvungen att arbeta hårdare med de mer komplicerade uppgifterna efter att ha druckit. Och det gick långsammare att reagera på målen på datorskärmen. (Min reaktionstid var faktiskt snabbare, förmodligen för att mitt motoriska system hade mer träning i att träffa musen. Så utan EEG hade det varit omöjligt att se effekten på hjärnan.)
Gevins säger att en av de mest lovande platserna för tekniken kommer att vara att vägleda förskrivningsbeslut. Till exempel får barn med ADHD (Attention Deficit Hyperactivity Disorder) ofta stimulerande läkemedel för att öka uppmärksamheten, men läkare förlitar sig vanligtvis på rapporter från föräldrar och lärare för att fastställa läkemedlets effektivitet. De genomgår sällan tester för att avgöra hur väl medicinen fungerar, säger Gevins. En pilotstudie från Gevins grupp på barn med ADHD tyder på att EEG snabbt kan avslöja vilka barn som kommer att ha nytta av Ritalin, ett vanligt föreskrivet läkemedel, och när de har nått den optimala dosen. Han hoppas nu att samarbeta med ett större företag för att genomföra kliniska prövningar av enheten för att avgöra om den verkligen kan hjälpa barn med ADHD.