Vad händer om forskare på distans kan göra små förändringar i din hjärnkrets? Ultraljudsteknik kan göra detta till verklighet. Chard Baker/Photodisc/Getty Images "Det är bara i ditt huvud." Du har hört det förut, har du inte? Kanske var det någon som hånade åt en spökhistoria eller förringade symptomen på depression, paranoia eller galenskap. Budskapet är enkelt:Din besatthet, vad det än kan vara, har ingen grund utanför dina tankar.
Men med tillräcklig vetenskaplig förståelse, det blir uppenbart att allt är "allt i ditt huvud". Vi menar inte att världen är en enda stor illusion, utan snarare att varje individs pool av medvetande och minne existerar enbart inom hjärnans elektrokemiska processer. Jaget är en kemisk cocktail genomsyrad av en neurologisk gnista, och medvetandet är ett märkligt salongstrick som rörs upp av evolutionen.
Den personen du tror att du är? Väl, det är produkten av en ständigt föränderlig ekvation som består av 95 till 100 miljarder neuroner, tillsammans med synapser, signalsubstanser, genetisk kodning och en rad minnen som går tillbaka till barndommens grumliga djup [källa:Williams]. Ändra någon faktor i denna ekvation bara lite, och du ändrar den slutliga summan. Faktiskt, du pysslar lite själv varje gång du gör så mycket som att göra en enkel observation eller dricka en kopp kaffe. Varje på varandra följande du är åtminstone en liten variant på den tidigare inkarnationen. Sinnet är också utsatt för de allvarliga förändringarna av känslomässigt trauma, hjärnskada och sjukdom, alla kan drastiskt förändra resultatet av den neurologiska ekvationen.
Våra verktyg för att hantera hjärnans tillstånd har sträckt sig från det sublima till det barbariska. Vi har behandlat psykisk ohälsa på terapeutens soffa, liksom med skalpeller och elchock. Lyckligtvis, vetenskapliga genombrott fortsätter att förfina våra metoder.
Till exempel, det finns neurostimulering , eller elektriskt stimulerande nerver för att lindra smärta eller undertrycka darrningar. Läkare uppnår dessa bedrifter med hjälp av små neurostimulatorer implanterad nära ryggmärgen eller en större nerv. Djup hjärnstimulering och vagus nervstimulering ta detta koncept ännu längre och kan effektivt hantera olika psykiatriska störningar och neurologiska sjukdomar. Den enda fångsten är att de också kräver en noggrann operation för att placera implantat på lämpliga platser - i nacken för vagusnerven stimulering och inuti hjärnan för djup hjärnstimulering.
Vad händer om det finns ett sätt att stimulera nerver och delar av den mänskliga hjärnan utan att borra genom skalle och implantera elektriska apparater? Vad händer om det finns ett sätt att fjärrtrimma med den neurologiska ekvationen?
Ultraljudsvågor hjälpte till att producera denna tvådimensionella bild av ett utvecklande foster. Jim Wehtje/Photodisc/Getty Images Om du någonsin har upplevt ett ultraljud eller studerat fosterbilder som tekniken kan producera, då kan du ha bevittnat framtiden för neurostimulering.
Ultraljud fungerar som ubåtssonarsystem eller fladdermöss, som båda avger ljudvågor för att känna sin omgivning. Vågorna färdas tills de kommer i kontakt med ett föremål, studsa sedan tillbaka till källan. En fladdermus eller en dator kan sedan bestämma objektets form och avstånd baserat på denna återkommande ljudvåg.
Ultraljudsavbildningssystem överför högfrekventa ljudpulser genom människokroppen. Varje gång de träffar en gräns mellan vävnader, vissa studsar tillbaka medan andra fortsätter. Maskinen beräknar sedan de avstånd och frekvenser som är inblandade och skapar en tvådimensionell bild av vad som händer inuti kroppshålan-till exempel ett fosters rörelser i livmodern.
Forskare har studerat effekterna av ultraljud på biologiska vävnader sedan 1920 -talet. Redan på 1950 -talet, forskare insåg att vid tillräckligt höga frekvenser (mycket högre än de som används vid prenatal vård), ultraljud hade också potential att förstöra specifika celler, särskilt tumörer i hjärnan.
Högfrekvent ultraljud ( HIFU ) lovade allt detta utan att skada omgivande vävnad eller borra ett hål genom en patients skalle. I årtionden, dock, forskare saknade tillräcklig bildteknik för att verkligen se vad som specifikt hände i hjärnan.
Moderna forskare, dock, har avancerat magnetisk resonansavbildning ( MR ) för att skymta den mänskliga kroppens samverkan i realtid. Vidare, hjärnkartläggningsteknologi fortsätter att belysa vad som händer i det mänskliga sinnet. För att återgå till ekvationsanalogin, detta innebär att veta exakt vilka delar av neuralekvationen som påverkar vilka aspekter av våra förmågor, minne och personlighet.
I en nyligen genomförd studie av neurovetenskapliga forskare vid Arizona State University, forskare upptäckte det låg intensitet , lågfrekvent ultraljud ( LILFU ) kan applicera en mildare touch. Istället för att förstöra celler, dessa lägre frekvenser stimulerar bara hjärnkretsaktivitet.
Hur är detta för ultraljudsstyrning? Två gravida kvinnor visar upp magen för en kvinnlig delfin under en klass i Lima, Peru, baserat på tanken att en delfins ultraljudssamtal kan stimulera ett barns hjärna inne i livmodern. AP Foto/ Martin Mejia För att förstå hur lågfrekvent ultraljud (LILFU) stimulerar hjärnkretsaktivitet, du måste förstå vad som händer med din grå substans när läkare inte använder högteknologiska prylar för att spränga det med ljudvågor.
Hjärnceller frigörs signalsubstanser , molekyler som bär information från en nervcell till en annan över små luckor som kallas synapser . När de kommer till en annan cell, signalsubstanser gör att jonkanaler öppnas, som i sin tur utlöser de elektriska impulserna som skickar meddelanden längs nervfibrer. Dessa reaktioner är en viktig del av hjärnans kretsar, och störningar av signalsubstansen är symptom på sådana försvagande tillstånd som Alzheimers sjukdom, Parkinsons sjukdom, depression och epilepsi.
Teamet av neurovetenskapare vid Arizona State University fann att LILFU -vågor ökade frisättningen av signalsubstanser, möjligen genom att öppna upp natrium- och kalciumjonkanaler tillräckligt för att utlösa åtgärdspotentialer , som i sin tur släpper ut signalsubstanser. Detta innebär att, utan invasiv kirurgi, läkare i framtiden kanske kan ångra skadan som orsakas av sjukdomar som Alzheimers genom att stimulera produktionen av själva neurotransmittorerna som tillståndet stör.
Det kommer att ta år av forskning och utveckling innan LILFU -tekniken är redo att förändra mänskliga hjärnkretsar och reparera neurologiska skador och sjukdomar.
Som du kan tänka dig, dock, effekterna av ultraljud på den mänskliga hjärnan har inte bara inspirerat terapeutiska innovationer. Olika studier har enligt uppgift teoretiserat att ultraljudsvapen kan användas för att framkalla kräkningar och illamående hos offer-kanske under ett upploppskontrollscenario [källa:Jauchem]. Andra forskare föreslår att tekniken så småningom kan tillåta oss att manipulera mänskligt minne.
Ultraljudsstyrning är en vetenskap som är mycket i sin linda. Med tillräckligt med forskning, vi kanske en dag lever i en tid där polisen använder ultraljud för att inaktivera dig vid en protest, medan läkare optimerar mänsklig hjärnans effektivitet med lite ultraljudsinställning.
Utforska länkarna på nästa sida för att lära dig ännu mer om ultraljud och den mänskliga hjärnan.
