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Fortschritte in der Neurowissenschaft

Fortschritte in Neurowissenschaften - Dummies

Revolutionen in der Neurowissenschaft, die signifikante Auswirkungen auf die Menschheit haben werden, werden innerhalb von 20 Jahren in diesen beiden Fällen auftreten. Bereiche: Behandlungen und Kuren für Funktionsstörungen und Augmentation des Gehirns über seine bisher "normalen" Fähigkeiten hinaus.

Behandlung von Funktionsstörungen

Bis zum letzten Viertel des 20. Jahrhunderts waren Versuche, Gehirnprobleme zu behandeln, ähnlich wie der Versuch, einen Computer mit einem Hammer und einer Bügelsäge zu reparieren. Den Wissenschaftlern fehlte es einfach an den geeigneten Werkzeugen und dem Wissen darüber, wie sie eingesetzt werden sollten. Die Forschung am Gehirn hat begonnen, dies zu ändern, und die Veränderung geschieht jetzt sehr schnell.

Pharmakologische Therapien

Die meisten schweren psychischen Störungen, einschließlich Depressionen, Schizophrenie, Angstzuständen und Zwangsstörungen, werden derzeit hauptsächlich mit Medikamenten behandelt. Die meisten dieser Medikamente zielen auf Neurotransmittersysteme ab.

Pharmakologische Therapien unterscheiden sich in ihrer Wirksamkeit und Nebenwirkungen. Die aus Drogen der ersten und zweiten Generation gelernten Lektionen werden verwendet, um Agenten der dritten und höheren Generation zu entwerfen und zu screenen. Obwohl die Kosten für die Markteinführung eines großen neuen Medikaments derzeit bei etwa einer Milliarde Dollar liegen, gibt es umfangreiche internationale, private und öffentlich finanzierte Anstrengungen zur Entwicklung neuer Medikamente. Medikamente, die wirksam die meisten psychischen Krankheiten, Substanzmissbrauch oder Soziopathie beseitigen, würden die Menschheit verändern.

Transplantationen

Neurale Transplantate bieten große Hoffnung für die Behandlung neurologischer Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit, die durch den Tod von relativ kleinen Zellzahlen in bestimmten Hirnarealen verursacht werden (die Substantia nigra , bei Parkinson). Transplantate können aus entweder Spendergewebe oder Stammzellen bestehen, die sich in die benötigten Zelltypen differenzieren können, wenn sie in die betroffene Region transplantiert werden.

Viele Laboratorien arbeiten an der Transplantation von Gewebe, das fremde sekretorische Zellen enthält, die vom Immunsystem des Empfängers durch Membranen abgeschirmt sind, die die sekretorischen Produkte heraus, aber nicht die Immunzellen des Wirtes drin lassen. Wenn die eingekapselten Zellen auf zirkulierende Ebenen reagieren von Neurotransmittern in dem Wirt in einer geeigneten Weise, können sie in der Lage, die Ebenen von was sie aussondern genauer und effektiver als durch die Einnahme von Pillen.

Elektrische Stimulation

Die Tiefenhirnstimulation (DBS) ist eine Technik, bei der das Gleichgewicht der Aktivität in einem neuronalen Schaltkreis, der mehrere Hirnareale umfasst, durch kontinuierliche Stimulation von Neuronen in einem Teil der Schaltung verändert wird.Diese Technik entwickelte sich teilweise aus Versuchen, die gleichen Ziele zu erreichen, indem Hirnareale operativ entfernt wurden, von denen angenommen wurde, dass sie in der Basalganglienschaltung bei Parkinson-Krankheit überaktiviert sind.

DBS hat bei der Behandlung der Parkinson-Krankheit und bestimmter Tremorarten große Erfolge erzielt. DBS hat sich auch bei der Behandlung bestimmter Arten von Depression als vielversprechend erwiesen.

Eine andere Art der elektrischen Stimulation ist die transkranielle Magnetstimulation (TMS). TMS verwendet ein starkes, gepulstes Magnetfeld, das direkt außerhalb des Schädels erzeugt wird, um lokalisierte Ströme innerhalb der Hirnareale unterhalb der Spirale zu erzeugen. Diese Ströme regen zunächst die Gehirnaktivität an und schalten sie dann für einige Zeit ab. Trotz der kurzen Dauer der direkten Wirkungen wurden langfristige Vorteile in Situationen wie hartnäckiger Depression beobachtet. In dieser Hinsicht scheint TMS etwas wie die alte "Schocktherapie" (Elektrokrampftherapie oder ECT) zu wirken, ohne jedoch Anfälle und einige andere unbeabsichtigte Nebenwirkungen hervorzurufen.

Eine elektrische Stimulationstechnik, die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) genannt wird, hat sich ebenfalls als vielversprechend erwiesen, um das Lernen zu verbessern, Depressionen zu reduzieren und möglicherweise die Selbstkontrolle zu erhöhen. tDCS beinhaltet das Einspeisen von etwa 2 Milliampere Strom zwischen Anoden- (positiv) und Kathoden- (negativ) Elektroden, die in verschiedenen Gehirnbereichen angeordnet sind, abhängig davon, welche Gehirnregion moduliert werden soll. Die meisten Studien legen nahe, dass die Gehirnaktivität unter der Anode erhöht ist, während die Gehirnaktivität unter der Kathode herabgesetzt ist. Wie bei TMS scheinen die Effekte viel länger zu dauern als die Behandlungszeit, die für tDCS normalerweise etwa 20 Minuten beträgt.

Neuralprothesen

Die Lähmung durch Rückenmark- und Gehirnverletzungen war fast unmöglich zu behandeln, da die motorischen Neuronen, die die Muskeln aktivieren würden, entweder alle in der ursprünglichen Verletzung getötet wurden oder danach aus Mangel an Gebrauch degenerierten. Ein langjähriger Rehabilitationstraum bestand darin, Gehirnsignale abzufangen, die Bewegungen befehlen, sie über die Unterbrechung hinweg weiterzuleiten und Muskeln direkt mit elektrischer Stimulation anzutreiben.

Eine andere Art von Nervenprothese dient zum sensorischen Ersatz. Das mit Abstand erfolgreichste ist das Cochlea-Implantat für Taubheit. Über 80.000 davon wurden zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels weltweit implantiert. In den meisten Fällen erlauben diese Prothesen dem Empfänger, normale Gespräche zu führen, sogar am Telefon.

Prothesen für das Sehen waren weniger erfolgreich. Dies ist teilweise auf die Tatsache zurückzuführen, dass der Informationskanal so viel größer ist (1 Million Ganglienzellaxone im Vergleich zu 30.000 Hörnervenfasern) und teilweise, weil die Cochlea eine einzigartige Umgebung darstellt, die für die Einführung einer stimulierenden Prothese geeignet ist. Demonstrationsprojekte für visuelle Prothesen haben sie sowohl in die Netzhaut als auch in den visuellen Kortex implantiert, aber keiner dieser Ansätze hat eine klinisch relevante Wirksamkeit erreicht. Die Arbeit geht jedoch weiter.

Genetische Therapien

Eine große psychologische und neurologische Dysfunktion tritt auf, weil einige Neurotransmittersysteme überaktiv, unteraktiv oder aus dem Gleichgewicht mit anderen Systemen stehen.Da die Neurotransmission durch Genexpression reguliert wird, ist die Modifikation dieser Expression ein offensichtliches therapeutisches Ziel. Kürzlich wurde die Insertion neuer Gene in erwachsene Tiere und Menschen mit viralen Transfektionstherapien erreicht, wie Modifizieren von Adenoviren (die Viren, die die gewöhnliche Erkältung produzieren), um ein gewünschtes Gen in das Genom eines Patienten einzuführen, das dann wie die eigene DNA des Patienten exprimiert werden, aber das Neurotransmitter-Ungleichgewicht korrigieren. Genetische Therapien werden die Medizin und neurowissenschaftliche Forschung und Therapie in den nächsten Jahrzehnten wahrscheinlich revolutionieren.

Augmenting-Funktion: Ändern, wer Menschen sind

Menschen beginnen sich jetzt selbst zu vergrößern. Diese Erweiterung wird weit über die Impfstoffe, chirurgischen Verfahren und Prothesen hinausgehen, die den Körper verändern, weil es die Gehirne einbeziehen wird, die direkt mit elektronischen Schaltungen und durch diese Schaltungen mit dem Universum verbunden sind.

Verwenden Sie wahrscheinlich Erweiterungen der aktuellen Technologie und stellen Sie sich vor, dass Sie eine implantierte Nervenprothese verwenden, um auf das Internet zuzugreifen, indem Sie einfach darüber nachdenken. Ähnliche Prothesen könnten Sprachen in Ihrem Kopf übersetzen oder komplexe mathematische Berechnungen ermöglichen. Sie könnten Ihnen erlauben, mit irgendjemandem auf der Erde zu kommunizieren, indem Sie einfach an diese Person denken.

Klingt weit hergeholt? Bedenken Sie, dass Neuroprothesen, die aus Hunderten von Elektroden bestehen, bereits bei einigen Menschen, die entweder gelähmt oder blind waren, experimentell implantiert wurden. Die Prinzipien, die beim Aufzeichnen oder Stimulieren einzelner Neuronen im Gehirn involviert sind, liegen innerhalb der gegenwärtigen Technologie. Was noch zu tun bleibt, ist eine bessere Auflösung und Signalverarbeitung sowie länger anhaltende Implantate zu erreichen, was ohne Zweifel in 20 Jahren geschehen wird.