All'inizio di questo mese, alla conferenza annuale della Neuroscience Society, due team di scienziati hanno dimostrato nuove tecnologie che potrebbero darci beatitudine eterna. E se il segreto della felicità eterna risiedesse in un impianto cerebrale? Immagina: un set di minuscoli elettrodi si trova silenziosamente in diverse parti del cervello, registrando l'attività elettrica di questo organo in tempo reale. I dati vengono inviati a un algoritmo personale - una "mappa dell'umore" - che può stimare l'umore generale di una persona sulla base delle sole onde cerebrali.
Quando il sistema registra schemi che indicano l'inizio di un episodio di depressione, invia segnali elettrici al centro dell'umore del cervello. Sotto l'occhio vigile dell'algoritmo, il sistema continua a stimolare fino a quando i circuiti difettosi non vengono riportati al loro stato "felice".
L'algoritmo è completamente indipendente. Ogni segnale, ogni impostazione è nascosta sotto un tappo. Il sistema non ha bisogno della guida di un medico e la persona non conosce i segnali - prova solo un sollievo generale dalla tristezza.
Gli scienziati finanziati dalla DARPA sperano che questi futuristici impianti a circuito chiuso un giorno aiuteranno i veterani con PTSD - un disturbo da stress post-traumatico - o le persone con depressione grave che sfidano il trattamento farmacologico.
"Il cervello è molto diverso da tutti gli altri organi a causa della sua rete e adattabilità", afferma Justin Sanchez, responsabile del programma presso DARPA. "Le interfacce neurali chiuse in tempo reale ci consentono di allontanarci dalla tradizionale visione statica del cervello e di passare a un trattamento preciso".
Sebbene questo sistema sia stato progettato principalmente per aiutare le persone con malattie mentali, il suo potenziale impatto potrebbe andare ben oltre.
Ovviamente, la chirurgia cerebrale è un prezzo elevato da pagare per la "felicità stimolata", soprattutto per la persona media. Tuttavia, è possibile che i componenti del sistema possano essere eventualmente sostituiti da metodi non invasivi per misurare e stimolare l'attività cerebrale.
Cosa succede allora? Sarai in grado di fidarti degli altri con un accesso diretto, costante e cronico ai tuoi sentimenti interiori? Sarai tentato di annegare tutte le tue emozioni nella felicità?
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Scava più a fondo
Ovviamente tutto questo è possibile solo se il sistema funziona.
Il sistema si basa sulla vecchia tecnologia della stimolazione cerebrale profonda (DBS).
Approvato per la prima volta per il trattamento dei sintomi del movimento durante il morbo di Parkinson, il GSM si basa su elettrodi impiantati direttamente nel cervello per fornire impulsi elettrici. Questi impulsi interagiscono con i neuroni locali e modificano la loro attività.
Proprio come gettare un sassolino in uno stagno di acqua ferma, i cambiamenti in questo gruppo di base di neuroni pulsano lungo i circuiti nervosi. Sebbene i neuroscienziati non abbiano compreso appieno i meccanismi specifici, GSF sembra alleviare una varietà di disturbi neurologici. Almeno alcuni test sparsi lo hanno dimostrato.
In una delle prime dimostrazioni del potere di carburanti e lubrificanti, gli scienziati hanno acceso e spento il sistema di stimolazione, chiedendo a un paziente depresso come si sentiva. Incredibilmente, il paziente riferì solo di "buon umore" quando il sistema funzionava, anche se si rese conto che gli scienziati avevano attivato impulsi elettrici.
Questa e altre prime storie di successo hanno portato a una recente sperimentazione clinica su larga scala che ha coinvolto 90 persone con depressione. Cattive notizie: in media, gli studi non hanno riscontrato alcun miglioramento dopo un anno di trattamento.
Ma il dottor Edward Chang, neuroscienziato dell'Università della California, San Francisco, che sta guidando uno dei progetti, pensa che questo sia solo l'inizio.
La maggior parte dei sistemi PMS tratta la depressione allo stesso modo, sebbene le persone la sperimentino in modo diverso. Questi sistemi immergono il cervello in impulsi elettrici costanti. Il protocollo di stimolazione è stabilito dal medico, non dallo stato reale del cervello del paziente. Secondo Chang, è importante creare impianti progettati specificamente per trattare tutti individualmente e accendere il sistema solo quando necessario.
Mappa dell'umore
Invitando il dottor Omid G. Sani, un ingegnere elettrico dell'Università della California meridionale, gli scienziati hanno sviluppato un algoritmo che traduce le onde cerebrali in sensi soggettivi dell'umore. Il team ha lavorato con sei pazienti epilettici con elettrodi già impiantati per risalire alla fonte delle loro crisi. Per tre settimane, l'attività cerebrale del paziente è stata attentamente monitorata mentre l'umore è stato monitorato utilizzando un questionario standard.
Confrontando questi due tipi di informazioni, gli scienziati hanno ideato un algoritmo che ha estratto un piccolo numero di "predittori neurali" - modelli dinamici di attività della rete neurale - in grado di prevedere con precisione i sentimenti in continua evoluzione di una persona.
Sono emersi diversi focolai, incluso il sistema limbico, un centro precedentemente identificato per la gestione dell'umore e della motivazione.
"Questi biomarcatori dell'umore dinamico e gli algoritmi che decodificano l'umore possono fornire un'immagine dei processi cerebrali che sono alla base della gestione dell'umore", ha concluso Sani.
È anche il primo passo verso la stimolazione cerebrale personalizzata per la depressione.
Secondo Nature, Sani e Cheng hanno già sviluppato un sistema di test pronto per essere testato sugli esseri umani. Sistemi in loop come questo sono già stati testati su diverse persone, ma Cheng sottolinea che questi risultati preliminari devono essere verificati ulteriormente.
Superare il limite
Un secondo team di scienziati, guidato dal neurochirurgo Emad Eskandar del Massachusetts General Hospital, ha adottato un approccio leggermente diverso.
Il cosiddetto approccio transdiagnostico esamina le caratteristiche comuni di vari disturbi mentali piuttosto che uno specifico disturbo dell'umore. Quindi gli scienziati hanno sviluppato algoritmi che catturano ed evidenziano l'attività cerebrale associata ad aspetti ben noti del cattivo umore, come aumento dell'ansia, dimenticanza e mancanza di empatia.
Eskandar crede che le onde cerebrali siano solo una piccola parte dei dati. Il suo team spera anche di registrare l'attività dei singoli neuroni per identificare quelli che portano a malattie mentali.
L'obiettivo è, ovviamente, estremamente ambizioso. In caso di successo, Eskandar sarà in grado di tracciare i sintomi della malattia, dai singoli neuroni ai circuiti neurali dell'attività cerebrale - e quindi sarà possibile compilare un atlante multistrato per i medici che possono utilizzarlo per trovare i migliori metodi di trattamento.
Studiando le proprie capacità, gli scienziati hanno presentato alla conferenza un algoritmo che rileva quando le persone perdono di vista qualcosa a causa del deficit di attenzione. Ai partecipanti è stato chiesto di concentrarsi su un compito, come identificare le emozioni sui volti generati dal computer, monitorando la loro attività cerebrale. L'algoritmo alla fine ha imparato a identificare i modelli di attività neurale associati alla distrazione.
Quando gli scienziati hanno stimolato il cervello dei volontari nella regione del processo decisionale, le loro prestazioni di risoluzione dei problemi sono migliorate notevolmente. Anche le strutture di attività neurale del "cervello disperso" sono scomparse.
Il team sta attualmente lavorando all'automazione del processo in modo che l'algoritmo induca direttamente la stimolazione durante il deficit di attenzione.
Cervello al rovescio
Se questi progetti DARPA verranno realizzati, il nostro trattamento della malattia mentale cambierà radicalmente. Ma gli scienziati sono preoccupati che potremmo entrare nel campo minato dell'etica.
Per implementare completamente questi sistemi chiusi, l'algoritmo deve sempre conoscere i veri sentimenti della persona. Sebbene non riferisca sbalzi d'umore, questi dati sono disponibili per ricercatori e medici. E se tali trattamenti fossero mai commercializzati, i pazienti saranno in grado di fidarsi delle aziende per mantenere i loro sentimenti ed emozioni al sicuro?
Alcuni scienziati temono anche che la pillola elettrica della felicità cambierà l'ego di una persona.
"In qualsiasi trattamento per le malattie del cervello, rischiamo di rendere tutti uguali, trattando qualsiasi deviazione dalla norma come una malattia", afferma la dott.ssa Karen Rommelfanger della Emory University, parlando di combustibili e lubrificanti. “Vogliamo vedere la magia in tutto questo. Ma vogliamo sbarazzarci del tutto della depressione? No, e non dovrebbe. Essere umani significa vivere una gamma completa di esperienze ", dice.
Non sarà mai superfluo parlarne. Ma, secondo Chang, i benefici a breve termine - la capacità di liberare una persona da questa gamma completa di sintomi - rendono già validi i progetti. "Questa è la prima volta che apriamo una finestra sul cervello", dice.
Ilya Khel
