Нейротехнологии - Neurotechnology

Нейротехнологии есть ли технологии это оказывает фундаментальное влияние на то, как люди понимают мозг и различные аспекты сознание, мысли и деятельность высшего порядка в мозгу. Он также включает технологии, которые предназначены для улучшения и восстановления функций мозга.[1] и позволить исследователям и клиницистам визуализировать мозг.

Фон

Сфера нейротехнологии существует уже почти полвека, но достигла зрелости только за последние двадцать лет. Появление визуализация мозга произвела революцию в этой области, позволив исследователям напрямую контролировать деятельность мозга во время экспериментов. Нейротехнология оказала значительное влияние на общество, хотя ее присутствие настолько распространено, что многие не осознают ее повсеместного распространения. От фармацевтических препаратов до сканирования мозга, нейротехнологии прямо или косвенно затрагивают почти всех промышленно развитых людей, будь то лекарства от депрессии, сна и т. Д. ДОБАВИТЬ или анти-невротиков к сканированию рака, реабилитация после инсульта, и многое другое.

По мере увеличения глубины поля это потенциально позволит обществу больше контролировать и использовать то, что делает мозг и как он влияет на образ жизни и личности. Обычные технологии уже пытаются это сделать; такие игры как BrainAge,[2] и такие программы, как Fast ForWord[3] которые направлены на улучшение работы мозга, - это нейротехнологии.

В настоящее время современная наука может отображать практически все аспекты мозга, а также контролировать определенную степень его функций. Это может помочь контролировать депрессия, чрезмерная активация, недосыпание и многие другие состояния. Терапевтически это может помочь улучшить Инсульт двигательная координация пострадавших, улучшение работы мозга, уменьшение эпилептических эпизодов (см. эпилепсия ), улучшают пациентов с дегенеративными двигательными заболеваниями (болезнь Паркинсона, болезнь Хантингтона, ALS ) и даже может помочь облегчить фантомная боль восприятие.[4] Достижения в этой области обещают множество новых усовершенствований и методов реабилитации для пациентов, страдающих неврологическими проблемами. Революция в нейротехнологиях привела к Десятилетие разума инициатива, стартовавшая в 2007 году.[5] Это также дает возможность выявить механизмы, с помощью которых разум и сознание выходят из мозга.

Современные технологии

Живое изображение

Магнитоэнцефалография это функциональная нейровизуализация метод картирования активности мозга путем записи магнитные поля производятся электрическими токами, возникающими естественным образом в мозг, используя очень чувствительные магнитометры. Массивы Кальмары (сверхпроводящие квантовые интерференционные устройства) являются наиболее распространенными магнитометрами. Применения МЭГ включают фундаментальные исследования перцептивных и когнитивных процессов мозга, локализацию участков, пораженных патологией, до хирургического удаления, определение функции различных частей мозга и нейробиоуправление. Это может быть применено в клинических условиях для поиска аномалий, а также в экспериментальных условиях для простого измерения активности мозга.[6]

Магнитно-резонансная томография (МРТ) используется для сканирования мозга на предмет топологических и ориентировочных структур в головном мозге, но также может использоваться для активации изображений в мозге.[7] Хотя подробности о том, как работает МРТ, зарезервированы для самой статьи о МРТ, использование МРТ далеко идёт в изучении нейробиологии. Это краеугольная технология в изучении психики, особенно с появлением функциональной МРТ (фМРТ).[8] Функциональная МРТ измеряет уровень кислорода в мозге при активации (более высокое содержание кислорода = активация нейронов) и позволяет исследователям понять, какие локусы отвечают за активацию при данном стимуле. Эта технология является большим усовершенствованием активации отдельных клеток или локусов за счет воздействия на мозг и контактной стимуляции. Функциональная МРТ позволяет исследователям установить ассоциативные отношения между различными локусами и областями мозга и предоставляет большой объем знаний для установления новых ориентиров и локусов в мозге.[9]

Компьютерная томография (КТ) - еще одна технология, используемая для сканирования мозга. Он используется с 1970-х годов и является еще одним инструментом, используемым нейробиологами для отслеживания структуры и активации мозга.[7] Хотя многие функции компьютерной томографии в настоящее время выполняются с помощью МРТ, КТ по-прежнему может использоваться в качестве режима, с помощью которого выявляется активация мозга и повреждения мозга. С помощью рентгеновского излучения исследователи могут обнаруживать радиоактивные маркеры в головном мозге, которые указывают на активацию мозга как инструмент для установления взаимосвязей в головном мозге, а также выявлять многие травмы / заболевания, которые могут вызвать длительные повреждения мозга, такие как аневризмы, дегенерация и т. Д. рак.

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) - еще одна технология визуализации, которая помогает исследователям. Вместо использования магнитного резонанса или рентгеновского излучения при сканировании ПЭТ используются маркеры, излучающие позитроны, которые связаны с биологически значимым маркером, таким как глюкоза.[10] Чем больше активация в мозге, тем больше эта область требует питательных веществ, поэтому более высокая активация более ярко проявляется на изображении мозга. ПЭТ-сканирование все чаще используется исследователями, потому что ПЭТ-сканирование активируется из-за метаболизма, тогда как МРТ активируется на более физиологической основе (активация сахара по сравнению с активацией кислорода).

Транскраниальная магнитная стимуляция

Транскраниальная магнитная стимуляция (TMS) - это, по сути, прямая магнитная стимуляция мозга. Поскольку электрические токи и магнитные поля неразрывно связаны, стимуляция мозга магнитными импульсами позволяет воздействовать на определенные локусы мозга для получения предсказуемого эффекта.[11] Этой области исследований в настоящее время уделяется большое внимание из-за потенциальных преимуществ, которые могут возникнуть в результате лучшего понимания этой технологии.[12] Транскраниальное магнитное движение частиц в головном мозге открывает перспективы для нацеливания и доставки лекарств, поскольку исследования показали, что это неинвазивно для физиологии мозга.[13]

Транскраниальная стимуляция постоянным током

Транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS) - это форма нейростимуляция в котором используется постоянный слабый ток, подаваемый через электроды, помещенные на кожу головы. Механизмы, лежащие в основе эффектов tDCS, до сих пор не до конца изучены, но недавние достижения в нейротехнологии позволяют in vivo оценка электрической активности мозга при tDCS[14] обещают продвинуть понимание этих механизмов. Исследования использования tDCS у здоровых взрослых показали, что tDCS может повысить когнитивные способности при выполнении различных задач, в зависимости от стимулируемой области мозга. tDCS использовалась для улучшения языковых и математических способностей (хотя было обнаружено, что одна из форм tDCS препятствует изучению математики),[15] объем внимания, решение проблем, память,[16] и координация.

Измерения черепной поверхности

Электроэнцефалография (ЭЭГ) - это метод неинвазивного измерения активности мозговых волн. Несколько электродов размещаются вокруг головы и кожи головы, и измеряются электрические сигналы. Обычно ЭЭГ используются при работе со сном, поскольку существуют характерные волновые паттерны, связанные с различными стадиями сна.[17] Клинически ЭЭГ используются для изучения эпилепсии, а также инсульта и наличия опухолей в головном мозге. ЭЭГ - это другой метод понимания передачи электрических сигналов в мозгу во время активации.

Магнитоэнцефалография (МЭГ) - еще один метод измерения активности мозга путем измерения магнитных полей, возникающих из-за электрических токов в головном мозге.[18] Преимущество использования МЭГ вместо ЭЭГ заключается в том, что эти поля сильно локализованы и позволяют лучше понять, как конкретные локусы реагируют на стимуляцию или чрезмерно ли активируются эти области (как при эпилептических припадках).

Технологии имплантатов

Нейроустройства - это любые устройства, используемые для мониторинга или регулирования активности мозга. В настоящее время есть несколько доступных для клинического использования в качестве лечения болезни Паркинсона. Наиболее распространенными нейроустройствами являются стимуляторы глубокого мозга (DBS ), которые используются для электростимуляции участков, пораженных бездействием.[19] Известно, что болезнь Паркинсона вызывается инактивацией базальный ганглий (ядер), и в последнее время DBS стал более предпочтительной формой лечения болезни Паркинсона, хотя текущие исследования ставят под сомнение эффективность DBS при двигательных расстройствах.[19]

Нейромодуляция - относительно новая область, сочетающая в себе нейроустройства и нейрохимию. Основа этой области заключается в том, что мозг может регулироваться с помощью ряда различных факторов (метаболических, электростимуляционных, физиологических) и что все они могут модулироваться устройствами, имплантированными в нейронную сеть. Хотя в настоящее время эта область все еще находится на стадии исследования, она представляет собой новый тип технологической интеграции в области нейротехнологий. Мозг - очень чувствительный орган, поэтому помимо исследования удивительных вещей, которые могут производить нейромодуляция и имплантированные нейронные устройства, важно исследовать способы создания устройств, которые вызывают как можно меньше негативных реакций организма. Это можно сделать, изменив материал химия поверхности нервных имплантатов.

Клеточная терапия

Исследователи начали искать возможности использования стволовых клеток в головном мозге, которые недавно были обнаружены в нескольких локусах. Большое количество исследований[нужна цитата ] проводятся, чтобы определить, можно ли использовать эту форму терапии в больших масштабах. Эксперименты успешно использовали стволовые клетки в мозге детей, пострадавших от травм во время беременности, и пожилых людей с дегенеративными заболеваниями, чтобы побудить мозг производить новые клетки и устанавливать больше связей между нейронами.

Фармацевтические препараты

Фармацевтические препараты играют жизненно важную роль в поддержании стабильной химии мозга и являются наиболее часто используемыми нейротехнологиями среди населения и медицины. Такие наркотики как сертралин, метилфенидат, и золпидем действуют как химические модуляторы в головном мозге и обеспечивают нормальную активность многих людей, чей мозг не может нормально функционировать в физиологических условиях. Хотя фармацевтические препараты обычно не упоминаются и имеют свою собственную область, роль фармацевтических препаратов, пожалуй, является наиболее широко распространенной и распространенной в современном обществе (в этой статье в основном игнорируются нейрофармацевтические препараты, для получения дополнительной информации см. нейропсихофармакология ). Движение магнитных частиц к целевым областям мозга для доставки лекарств - это новая область исследований, которая не вызывает заметных повреждений цепи.[20]

Магнитная стимуляция с низким полем

Стимуляция с магнитные поля низкой интенсивности в настоящее время изучается на предмет депрессии в Гарвардской медицинской школе и ранее исследовался Беллом. Она имеет FDA одобрение для лечения депрессии. Он также исследуется для других приложений, таких как аутизм. Одна проблема заключается в том, что нет двух одинаковых мозгов, и стимуляция может вызвать поляризацию или деполяризацию. (и другие.),[21] Марино (и др.),[22] и другие.

Как это помогает изучать мозг

Магнитно-резонансная томография - жизненно важный инструмент в неврологических исследованиях, демонстрирующий активацию мозга, а также обеспечивающий полное изображение изучаемого мозга. Хотя МРТ используются в клинической практике для определения размера мозга, они по-прежнему актуальны для изучения мозга, поскольку могут использоваться для определения степени повреждений или деформации. Они могут оказывать значительное влияние на личность, чувственное восприятие, память, мышление высшего порядка, движение и пространственное понимание. Однако текущие исследования, как правило, больше сосредоточены на фМРТ или функциональная МРТ в реальном времени (rtfMRI).[23] Эти два метода позволяют ученому или участнику, соответственно, видеть активацию мозга. Это невероятно важно для понимания того, как человек думает и как его мозг реагирует на окружающую среду, а также для понимания того, как мозг работает в условиях различных стрессоров или дисфункций. Функциональная МРТ в реальном времени - революционный инструмент, доступный неврологам и нейробиологам, потому что пациенты могут видеть, как их мозг реагирует на стрессоры, и могут воспринимать визуальную обратную связь.[9] КТ очень похожи на МРТ в их академическом использовании, потому что их можно использовать для визуализации мозга после травмы, но они более ограничены в восприятии обратной связи.[7] КТ обычно используются в клинических исследованиях гораздо чаще, чем в академических исследованиях, и гораздо чаще встречаются в больницах, чем в исследовательских центрах. Сканирование с помощью ПЭТ также становится все более актуальным в академических кругах, поскольку его можно использовать для наблюдения за метаболическим захватом нейронов, что дает исследователям более широкий взгляд на нейронную активность в головном мозге при данном состоянии.[10] Комбинации этих методов могут предоставить исследователям знания как о физиологическом, так и о метаболическом поведении локусов в головном мозге и могут быть использованы для объяснения активации и деактивации частей мозга в определенных условиях.

Транскраниальная магнитная стимуляция - относительно новый метод изучения функций мозга, который используется во многих исследовательских лабораториях, специализирующихся на поведенческих расстройствах и галлюцинациях. Что делает исследование TMS настолько интересным для сообщества нейробиологов, так это то, что оно может воздействовать на определенные области мозга и отключать их или временно активировать; тем самым меняя поведение мозга. Расстройства личности могут происходить из-за множества внешних факторов, но когда расстройство возникает из-за схемы мозга, ТМС может использоваться для отключения этой схемы. Это может вызвать ряд реакций, от «нормальности» до чего-то более неожиданного, но текущие исследования основаны на теории, согласно которой использование ТМС может радикально изменить лечение и, возможно, действовать как лекарство от расстройств личности и галлюцинаций.[12] В настоящее время повторная транскраниальная магнитная стимуляция (rTMS ) изучается, чтобы увидеть, можно ли сделать этот эффект дезактивации более постоянным у пациентов, страдающих этими расстройствами. Некоторые методы сочетают в себе ТМС и другой метод сканирования, например ЭЭГ, для получения дополнительной информации об активности мозга, например о реакции коры головного мозга.[24]

И ЭЭГ, и МЭГ в настоящее время используются для изучения активности мозга в различных условиях. Каждый использует аналогичные принципы, но позволяет исследователям исследовать отдельные области мозга, позволяя изолировать и потенциально конкретную классификацию активных областей. Как упоминалось выше, ЭЭГ очень полезна при анализе неподвижных пациентов, обычно во время цикла сна. Хотя существуют и другие виды исследований, в которых используется ЭЭГ,[24] ЭЭГ сыграла важную роль в понимании состояния мозга в состоянии покоя во время сна.[17] Существуют и другие потенциальные применения ЭЭГ и МЭГ, такие как составление графиков реабилитации и улучшения после травмы, а также тестирование нервной проводимости в определенных регионах эпилептиков или пациентов с расстройствами личности.

Нейромодуляция может включать в себя многочисленные технологии, объединенные или используемые независимо для достижения желаемого эффекта в мозге. Генная и клеточная терапия становится все более распространенной в исследованиях и клинических испытаниях, и эти технологии могут помочь остановить или даже обратить вспять прогрессирование заболевания в центральной нервной системе. Глубокая стимуляция мозга в настоящее время применяется у многих пациентов с двигательными расстройствами и используется для улучшения качества жизни пациентов.[19] Хотя глубокая стимуляция мозга - это метод изучения того, как функционирует мозг как таковой, она дает хирургам и неврологам важную информацию о том, как работает мозг, когда определенные небольшие области базальных ганглиев (ядер) стимулируются электрическими токами.

Будущие технологии

Будущее нейротехнологий зависит от того, как они будут применяться, а не столько от того, какие новые версии будут разработаны. Современные технологии позволяют лучше понять разум и то, как функционирует мозг, но все же необходимы фундаментальные исследования, чтобы продемонстрировать более прикладные функции этих технологий. В настоящее время РТФМРТ исследуется как метод лечения боли, который показал, что есть значительное улучшение восприятия боли людьми, если они узнают, как их мозг функционирует во время боли. Предоставляя прямую и понятную обратную связь, исследователи могут помочь пациентам с хронической болью уменьшить их симптомы. Этот новый тип био / механической обратной связи - это новая разработка в терапии боли.[9] Функциональная МРТ также рассматривается для ряда более применимых применений за пределами клиники. Были проведены исследования по проверке эффективности картирования мозга в случае, когда кто-то лжет, как новый способ обнаружения лжи.[25] В том же духе ЭЭГ рассматривалась также для использования при обнаружении лжи.[26] ТМС используется во множестве потенциальных методов лечения пациентов с расстройствами личности, эпилепсия, Посттравматическое стрессовое расстройство, мигрень, и другие расстройства, вызывающие возбуждение мозга, но было обнаружено, что они имеют различный клинический успех для каждого состояния.[12] Конечным результатом таких исследований могла бы стать разработка метода изменения восприятия и работы мозга, а также тренировки мозга пациентов для постоянной перепрограммирования в условиях подавления (дополнительную информацию см. rTMS ).[12] Кроме того, было обнаружено, что сканирование ПЭТ с точностью до 93% определяет Болезнь Альцгеймера почти за 3 года до традиционного диагноза, что свидетельствует о том, что ПЭТ-сканирование становится все более полезным как в лаборатории, так и в клинике.[27]

Стволовая клетка технологии всегда занимают важное место как в умах широкой публики, так и в учёных из-за их большого потенциала. Недавние успехи в исследованиях стволовых клеток позволили исследователям с этической точки зрения проводить исследования практически во всех аспектах тела, включая мозг. Исследования показали, что, хотя большая часть мозга не регенерируется и, как правило, представляет собой очень сложную среду для ускорения регенерации,[28] есть участки мозга с регенеративными способностями (в частности, гиппокамп и обонятельные луковицы ).[29] Большая часть исследований в области регенерации центральной нервной системы посвящена тому, как преодолеть это плохое регенеративное качество мозга. Важно отметить, что существуют методы лечения, которые улучшают познавательные способности и увеличивают количество нервных путей,[3] но это не означает, что в мозге происходит разрастание нервных клеток. Скорее, это пластиковая перепрограммирование мозга (пластик потому что это указывает на податливость) и считается важной частью роста. Тем не менее, многие проблемы у пациентов возникают из-за гибели нейронов в головном мозге, и исследователи в этой области стремятся создать технологии, которые позволят регенерацию пациентов с инсультом, болезнью Паркинсона, тяжелыми травмами и т. Д. Болезнь Альцгеймера, а также многие другие. Все еще находясь на начальной стадии разработки, исследователи недавно начали делать очень интересный прогресс в попытках лечения этих заболеваний. Ученые недавно успешно создали дофаминергический нейроны для трансплантации пациентам с болезнью Паркинсона в надежде, что они снова смогут двигаться с более стабильным поступлением дофамина.[30][неудачная проверка ] Многие исследователи создают каркасы, которые можно пересадить пациенту с спинной мозг травма, чтобы представить среду, которая способствует росту аксоны (части клетки, отвечающие за передачу электрических сигналов), чтобы пациенты, неспособные двигаться или чувствовать, могли сделать это снова.[31] Возможности разнообразны, но важно отметить, что многие из этих методов лечения все еще находятся на лабораторной стадии и постепенно адаптируются в клинике.[32] Некоторые ученые скептически относятся к развитию этой области и предупреждают, что существует гораздо большая вероятность того, что электрические протезы будут разработаны для решения клинических проблем, таких как потеря слуха или паралич, до того, как клеточная терапия будет использоваться в клинике.[33][нужна цитата для проверки ]

Новые системы доставки лекарств исследуются, чтобы улучшить жизнь тех, кто борется с заболеваниями мозга, которые нельзя лечить с помощью стволовых клеток, модуляции или реабилитации. Фармацевтические препараты играют очень важную роль в обществе, а мозг имеет очень избирательный барьер, который предотвращает попадание некоторых лекарств из крови в мозг. Есть некоторые заболевания головного мозга, такие как менингит, при которых врачи должны вводить лекарство непосредственно в спинной мозг, потому что лекарство не может проникать через гематоэнцефалический барьер.[34] В настоящее время проводятся исследования для изучения новых методов воздействия на мозг с помощью системы кровоснабжения, поскольку вводить инъекции в кровь гораздо проще, чем в позвоночник. Новые технологии, такие как нанотехнологии исследуются возможности селективной доставки лекарств, но эти технологии имеют проблемы, как и любые другие. Одним из главных недостатков является то, что, когда частица слишком велика, пациент печень будет поглощать частицу и разрушать ее для выделения, но если частица слишком мала, в частице не будет достаточно лекарства, чтобы подействовать.[35] Кроме того, важен размер поры капилляра, потому что слишком большая частица может не поместиться или даже закупорить отверстие, препятствуя адекватной доставке лекарства в мозг.[35] Другое исследование связано с интеграцией белкового устройства между слоями для создания свободно протекающих ворот, которым не препятствуют ограничения тела. Другое направление - это опосредованный рецепторами транспорт, когда рецепторы в головном мозге, используемые для транспортировки питательных веществ, используются для транспортировки лекарств через гематоэнцефалический барьер.[36] Некоторые даже предположили, что сфокусированный ультразвук на мгновение открывает гематоэнцефалический барьер и позволяет химическим веществам беспрепятственно проникать в мозг.[37] В конечном итоге цель доставки лекарств состоит в том, чтобы разработать метод, который максимизирует количество лекарства в локусах с минимальным разложением в кровотоке.

Нейромодуляция - это технология, которая в настоящее время используется для пациентов с двигательными расстройствами, хотя в настоящее время проводятся исследования, чтобы применить эту технологию к другим расстройствам. Недавно было проведено исследование, может ли DBS улучшить депрессию с положительными результатами, что указывает на то, что эта технология может иметь потенциал в качестве терапии множественных расстройств мозга.[33][нужна цитата для проверки ] Однако DBS ограничен своей высокой стоимостью, а в развивающихся странах доступность DBS очень ограничена.[19] Новая версия DBS изучается и превратилась в новую область, оптогенетика.[32] Оптогенетика - это сочетание глубокой стимуляции мозга с волоконная оптика и генная терапия. По сути, оптоволоконные кабели спроектированы так, чтобы загораться при электростимуляции, и белок будет добавляться к нейрону через генная терапия возбуждать его световыми раздражителями.[38] Таким образом, объединив эти три независимых поля, хирург может возбудить один конкретный нейрон, чтобы помочь лечить пациента с каким-либо заболеванием. Нейромодуляция предлагает широкий спектр терапии для многих пациентов, но из-за природы нарушений, которые в настоящее время используются для лечения, ее эффекты часто носят временный характер. Будущие цели в этой области надеются решить эту проблему за счет увеличения срока действия до тех пор, пока DBS не сможет использоваться в течение оставшейся части жизни пациента. Еще одно применение нейромодуляции - создание протезов с нейроинтерфейсом, которые позволят парализованным парализованным парам управлять курсором на экране с помощью своих мыслей, тем самым увеличивая их способность взаимодействовать с окружающими. Понимая работу моторной коры и понимая, как мозг сигнализирует о движении, можно сымитировать эту реакцию на экране компьютера.[39]

Этика

Стволовые клетки

Этические дебаты об использовании эмбриональных стволовых клеток вызвали споры как в Соединенных Штатах, так и за рубежом; хотя в последнее время эти дискуссии уменьшились из-за современных достижений в создании индуцированных плюрипотентных стволовых клеток из взрослых клеток. Самым большим преимуществом использования эмбриональных стволовых клеток является тот факт, что они могут дифференцироваться (стать) почти любым типом клеток при правильных условиях и сигналах. Однако недавние достижения Shinya Yamanaka et al. нашли способы создания плюрипотентных клеток без использования таких спорных клеточных культур.[40] Использование собственных клеток пациента и их повторная дифференциация в клетки желаемого типа позволяет обойти как возможное отторжение эмбриональных стволовых клеток, так и любые этические проблемы, связанные с их использованием, а также предоставить исследователям больший запас доступных клеток. Однако индуцированные плюрипотентные клетки могут образовывать доброкачественные (хотя и потенциально злокачественные) опухоли и, как правило, имеют плохую выживаемость. in vivo (в живом организме) на поврежденной ткани.[41] По большей части этика, касающаяся использования стволовых клеток, утихла из дебатов об эмбриональных / взрослых стволовых клетках из-за того, что они оказались спорными, но теперь в обществе возникают споры о том, можно ли использовать эту технологию этически. Улучшение черт характера, использование животных в качестве основы для тканей и даже аргументы в пользу морального вырождения были сделаны из опасений, что, если эта технология полностью раскроет свой потенциал, в поведении человека произойдёт новый сдвиг парадигмы.

Военное применение

Новые нейротехнологии всегда привлекали внимание правительств, от технологий обнаружения лжи и виртуальной реальности до реабилитации и понимания психики. Сообщается, что из-за войны в Ираке и войны с терроризмом американские солдаты, возвращающиеся из Ирака и Афганистана, имеют процент до 12% с Посттравматическое стрессовое расстройство.[42] Многие исследователи надеются улучшить условия жизни этих людей, применяя новые стратегии восстановления. Комбинируя фармацевтические препараты и нейротехнологии, некоторые исследователи обнаружили способы снижения реакции «страх» и предположили, что это применимо к посттравматическому стрессу.[43] Виртуальная реальность - еще одна технология, которая привлекла большое внимание в вооруженных силах. В случае улучшения можно было бы обучать солдат справляться со сложными ситуациями в мирное время, чтобы лучше подготовить и обучить современную армию.

Конфиденциальность

Смотрите также: Имплант мозга § Проблемы и этические соображения

Наконец, когда эти технологии развиваются, общество должно понимать, что эти нейротехнологии могут раскрыть одну вещь, которую люди всегда могут держать в секрете: то, что они думают. Хотя с этими технологиями связано большое количество преимуществ, ученым, гражданам и политикам необходимо учитывать их последствия для конфиденциальности.[44] Этот термин важен во многих этических кругах, связанных с состоянием и целями прогресса в области нейротехнологии (см. Нейроэтика ). Текущие улучшения, такие как «дактилоскопия мозга» или обнаружение лжи с помощью ЭЭГ или фМРТ, могут привести к установлению фиксированных локусов / эмоциональных взаимоотношений в мозгу, хотя до полного применения этим технологиям еще далеко.[44] Важно учитывать, как все эти нейротехнологии могут повлиять на будущее общества, и предполагается, что политические, научные и гражданские дебаты будут слышны о внедрении этих новых технологий, которые потенциально могут предложить новое богатство некогда частной информации.[44] Некоторые специалисты по этике также обеспокоены использованием ТМС и опасаются, что этот метод может быть использован для изменения пациентов способами, которые ему не нравятся.[12]

Познавательная свобода

Познавательная свобода относится к предполагаемому праву людей на самоопределение для управления своими собственными психическими процессами, познанием и сознанием, в том числе с помощью различных нейротехнологий и психоактивных веществ. Это воспринимаемое право актуально для реформирования и развития соответствующих законов.

Смотрите также

Сноски

  1. ^ Синель, Катерина; Валериани, Давиде; Поли, Риккардо (31 января 2019 г.). «Нейротехнологии для когнитивного улучшения человека: современное состояние и перспективы на будущее». Границы нейробиологии человека. 13: 13. Дои:10.3389 / fnhum.2019.00013. ЧВК  6365771. PMID  30766483.
  2. ^ Компания Nintendo of America. BrainAge (2006). На основе работы Рюта Кавасима, Доктор медицины
  3. ^ а б Сара Х. Броман; Джек Флетчер (1999). Изменяющаяся нервная система: нейроповеденческие последствия ранних нарушений мозга. Oxford University Press, США. ISBN  978-0-19-512193-3.
  4. ^ Дойдж, Норман (2007). Мозг, который меняется: истории личного триумфа с рубежей науки о мозге. Викинг Взрослый. ISBN  978-0-670-03830-5.
  5. ^ «Десятилетие разума».
  6. ^ Карлсон, Нил Р. (2013). Физиология поведения. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Pearson Education Inc. ISBN  9780205239399 стр 152-153
  7. ^ а б c Purves, Дейл (2007). Неврология, четвертое издание. Sinauer Associates, Inc. стр. 19. ISBN  978-0-87893-697-7.
  8. ^ Purves, Дейл (2007). Неврология, четвертое издание. Sinauer Associates, Inc. стр. 24. ISBN  978-0-87893-697-7.
  9. ^ а б c Decharms, R.C .; Maeda, F .; Glover, G.H .; Ludlow, D .; Pauly, J.M .; Soneji, D .; Габриэли, Дж. Д. Э .; Макки, С. С. (2005). «Контроль над активацией мозга и болью, полученный с помощью функциональной МРТ в реальном времени». Труды Национальной академии наук. 102 (51): 18626–31. Bibcode:2005PNAS..10218626D. Дои:10.1073 / pnas.0505210102. ЧВК  1311906. PMID  16352728.
  10. ^ а б Purves, Дейл (2007). Неврология, четвертое издание. Sinauer Associates, Inc. стр. 20. ISBN  978-0-87893-697-7.
  11. ^ Вассерман, Э.М. (1996)
  12. ^ а б c d е Illes, J; Галло, М; Киршен, член парламента (2006). «Этический взгляд на транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС) и нейромодуляцию человека». Поведенческая неврология. 17 (3–4): 149–57. Дои:10.1155/2006/791072. ЧВК  5471539. PMID  17148834.
  13. ^ Рамасвами, B; Кулкарни, SD; Виллар, ПС; Смит, RS; Эберли, C; Araneda, RC; Depireux, DA; Шапиро, Б. (октябрь 2015 г.). «Движение магнитных наночастиц в ткани мозга: механизмы и влияние на нормальную функцию нейронов». Наномедицина: нанотехнологии, биология и медицина. 11 (7): 1821–9. Дои:10.1016 / j.nano.2015.06.003. ЧВК  4586396. PMID  26115639.
  14. ^ Сукадар С.Р., Витковски М., Коссио Е.Г., Бирбаумер Н., Робинсон С.Е., Коэн Л.Г. (2013). «Оценка колебаний мозга человека при приложении транскраниальных электрических токов in vivo». Nature Communications. 4: 2032. Bibcode:2013НатКо ... 4.2032S. Дои:10.1038 / ncomms3032. ЧВК  4892116. PMID  23787780.
  15. ^ Грабнер, Роланд Х; Рюче, Бруно; Ruff, Christian C; Хаузер, Тобиас У (2015). «Транскраниальная стимуляция постоянным током задней теменной коры модулирует обучение арифметике» (PDF). Европейский журнал нейробиологии. 42 (1): 1667–74. Дои:10.1111 / ejn.12947. PMID  25970697. Сложить резюме. Катодная tDCS (по сравнению с имитацией) снижала скорость обучения во время обучения и приводила к снижению производительности, которая длилась более 24 часов после стимуляции. Анодная tDCS продемонстрировала улучшение обучения методом вычитания для конкретных операций.
  16. ^ Грей, Стивен Дж; Брукшир, Джеффри; Касасанто, Даниэль; Галло, Дэвид А (2015). «Электрическая стимуляция префронтальной коры при извлечении улучшает точность воспоминаний». Кора. 73: 188–194. Дои:10.1016 / j.cortex.2015.09.003. PMID  26457823. Сложить резюме. Мы обнаружили, что стимуляция dlPFC значительно повышала точность воспоминаний по сравнению с условным условием без стимуляции, а также по сравнению с активной стимуляцией сравниваемой области в левой теменной коре.
  17. ^ а б Purves, Дейл (2007). Неврология, четвертое издание. Sinauer Associates, Inc. стр. 715. ISBN  978-0-87893-697-7.
  18. ^ Хямяляйнен, М. (ноябрь 2007 г.). «Магнитоэнцефалография (МЭГ)». Центр биомедицинской визуализации Athinoula A. Martinos.
  19. ^ а б c d Гросс, Р. (2008). «Что случилось с постеровентральной паллидотомией при болезни Паркинсона и дистонии?». Нейротерапия. 5 (2): 281–293. Дои:10.1016 / j.nurt.2008.02.001. ЧВК  5084170. PMID  18394570.
  20. ^ Рамасвами, B; Кулкарни, SD; Виллар, ПС; Смит, RS; Эберли, C; Araneda, RC; Depireux, DA; Шапиро, Б. (октябрь 2015 г.). «Движение магнитных наночастиц в ткани мозга: механизмы и влияние на нормальную функцию нейронов». Наномедицина: нанотехнологии, биология и медицина. 11 (7): 1821–9. Дои:10.1016 / j.nano.2015.06.003. ЧВК  4586396. PMID  26115639.
  21. ^ Bell GB; и другие. (1992). «Изменения электрической активности мозга, вызванные магнитными полями: обнаружение процесса обнаружения». Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология. 83 (6): 389–397. Дои:10.1016 / 0013-4694 (92) 90075-с. PMID  1281085.
  22. ^ Марино А.А.; и другие. (2004). «Влияние низкочастотных магнитных полей на электрическую активность мозга у людей». Клиническая нейрофизиология. 115 (5): 1195–1201. Дои:10.1016 / j.clinph.2003.12.023. PMID  15066545.
  23. ^ Кокс, RW; Jesmanowicz, A; Гайд, JS (1995). «Функциональная магнитно-резонансная томография в реальном времени». Магнитный резонанс в медицине. 33 (2): 230–6. CiteSeerX  10.1.1.544.248. Дои:10.1002 / mrm.1910330213. PMID  7707914.
  24. ^ а б Veniero, D .; Бортолетто, М .; Миниусси, К. (2009). «Совместная регистрация ТМС-ЭЭГ: на артефакте, индуцированном ТМС». Клиническая нейрофизиология. 120 (7): 1392–9. Дои:10.1016 / j.clinph.2009.04.023. HDL:11572/145615. PMID  19535291.
  25. ^ Langleben, D .; Schroeder, L .; Maldjian, J .; Гур, Р .; Макдоналдс.; Ragland, J .; О'Брайен, К .; Чилдресс, А. (2002). «Активность мозга во время симуляции обмана: исследование функционального магнитного резонанса, связанное с событием». NeuroImage. 15 (3): 727–732. Дои:10.1006 / nimg.2001.1003. PMID  11848716.
  26. ^ Фарвелл, Луизиана; Смит, СС (2001). «Использование мозгового тестирования MERMER для обнаружения знаний, несмотря на попытки скрыть». Журнал судебной медицины. 46 (1): 135–43. Дои:10.1520 / JFS14925J. PMID  11210899.
  27. ^ Москони, Л. и др. (2005)
  28. ^ Sur, M .; Рубинштейн, Дж. Л. Р. (2005). «Паттерн и пластичность коры головного мозга». Наука. 310 (5749): 805–10. Bibcode:2005Sci ... 310..805S. Дои:10.1126 / science.1112070. PMID  16272112.
  29. ^ Eriksson, P. S .; Перфильева, Е .; Björk-Eriksson, T .; Alborn, A.M .; Nordborg, C .; Петерсон, Д. А .; Гейдж, Ф. Х. (1998). «Нейрогенез в гиппокампе взрослого человека». Природа Медицина. 4 (11): 1313–7. Дои:10.1038/3305. PMID  9809557.
  30. ^ Sacchetti, P .; Sousa, K. M .; Холл, A.C .; Лист, I .; Steffensen, K. R .; Theofilopoulos, S .; Parish, C. L .; Hazenberg, C .; Рихтер, Л. Э. .; Hovatta, O .; Gustafsson, J. Å .; Аренас, Э. (2009). «Х-рецепторы печени и оксистерины способствуют нейрогенезу вентрального среднего мозга in vivo и в эмбриональных стволовых клетках человека». Стволовая клетка. 5 (4): 409–419. Дои:10.1016 / j.stem.2009.08.019. PMID  19796621.
  31. ^ Sharp, J .; Keirstead, H .; Калифорнийский университет в Ирвине (10 ноября 2009 г.). «Терапия эмбриональными стволовыми клетками восстанавливает способность ходить у крыс с травмами шеи». ScienceDaily. Получено 24 ноября, 2009.
  32. ^ а б Линч, З. (2009). «Будущее нейротехнологических инноваций». Эпилепсия и поведение. 15 (2): 120–127. Дои:10.1016 / j.yebeh.2009.03.030. PMID  19328869.
  33. ^ а б Личная переписка с доктором Робертом Гроссом
  34. ^ Ala'Aldeen, D .; Ноттингемский университет (15 мая 2009 г.). «Прорыв в лечении бактериального менингита». ScienceDaily. Получено 24 ноября, 2009.
  35. ^ а б Tsuji, J. S .; Maynard, A.D .; Howard, P.C .; James, J. T .; Lam, C. -W .; Warheit, D. B .; Сантамария, А. Б. (2005). "Research Strategies for Safety Evaluation of Nanomaterials, Part IV: Risk Assessment of Nanoparticles". Токсикологические науки. 89 (1): 42–50. Дои:10.1093/toxsci/kfi339. PMID  16177233.
  36. ^ Demeule, M.; Currie, J. C.; Bertrand, Y.; Ché, C.; Nguyen, T.; Régina, A.; Gabathuler, R.; Castaigne, J. P.; Béliveau, R. (2008). "Involvement of the low-density lipoprotein receptor-related protein in the transcytosis of the brain delivery vector Angiopep-2". Журнал нейрохимии. 106 (4): 1534–1544. Дои:10.1111/j.1471-4159.2008.05492.x. PMID  18489712.
  37. ^ Hynynen, K.; McDannold, N.; Vykhodtseva, N.; Raymond, S.; Weissleder, R.; Jolesz, F. A.; Sheikov, N. (2006). "Focal disruption of the blood–brain barrier due to 260-kHz ultrasound bursts: a method for molecular imaging and targeted drug delivery". Журнал нейрохирургии. 105 (3): 445–54. Дои:10.3171/jns.2006.105.3.445. PMID  16961141.
  38. ^ Adamantidis, A. R.; Zhang, F .; Aravanis, A. M.; Deisseroth, K .; De Lecea, L. (2007). "Neural substrates of awakening probed with optogenetic control of hypocretin neurons". Природа. 450 (7168): 420–4. Bibcode:2007Natur.450..420A. Дои:10.1038/nature06310. ЧВК  6744371. PMID  17943086.
  39. ^ Hochberg, L.R .; Serruya, M. D.; Friehs, G. M.; Mukand, J. A.; Saleh, M.; Caplan, A. H.; Branner, A.; Chen, D.; Penn, R. D.; Donoghue, J. P. (2006). "Neuronal ensemble control of prosthetic devices by a human with tetraplegia". Природа. 442 (7099): 164–171. Bibcode:2006Natur.442..164H. Дои:10.1038/nature04970. PMID  16838014.
  40. ^ Takahashi, K .; Yamanaka, S. (2006). «Индукция плюрипотентных стволовых клеток из эмбриональных и взрослых культур фибробластов мышей с помощью определенных факторов». Клетка. 126 (4): 663–76. Дои:10.1016 / j.cell.2006.07.024. HDL:2433/159777. PMID  16904174.
  41. ^ Laflamme, M. A.; Chen, K. Y.; Naumova, A. V.; Muskheli, V.; Fugate, J. A.; Dupras, S. K.; Reinecke, H.; Xu, C.; Hassanipour, M.; Police, S.; O'Sullivan, C.; Collins, L.; Chen, Y .; Minami, E.; Gill, E. A.; Ueno, S .; Yuan, C.; Gold, J.; Murry, C. E. (2007). "Cardiomyocytes derived from human embryonic stem cells in pro-survival factors enhance function of infarcted rat hearts". Природа Биотехнологии. 25 (9): 1015–1024. Дои:10.1038/nbt1327. PMID  17721512.
  42. ^ "National Center for PTSD Home". National Center for PTSD.
  43. ^ Ресслер, К. Дж .; Rothbaum, B. O.; Tannenbaum, L.; Anderson, P.; Graap, K.; Zimand, E.; Hodges, L.; Davis, M. (2004). "Cognitive Enhancers as Adjuncts to Psychotherapy: Use of D-Cycloserine in Phobic Individuals to Facilitate Extinction of Fear". Архив общей психиатрии. 61 (11): 1136–44. Дои:10.1001/archpsyc.61.11.1136. PMID  15520361.
  44. ^ а б c Wolpe, P.; Foster, K.; Langleben, D. (2005). "Emerging Neurotechnologies for Lie-Detection: Promises and Perils". Американский журнал биоэтики. 5 (2): 39–49. Дои:10.1080/15265160590923367. PMID  16036700.

Рекомендации