Tidigare denna månad, vid Neuroscience Society, årliga konferens, demonstrerade två forskargrupper ny teknik som kan ge oss evig lycka. Vad händer om hemligheten till evig lycka ligger i ett hjärnimplantat? Tänk dig: en uppsättning små elektroder sitter tyst i olika delar av hjärnan och spelar in den orgelns elektriska aktivitet i realtid. Uppgifterna skickas till en personlig algoritm - en "humörskarta" - som kan uppskatta en persons totala humör baserat på enbart hjärnvågor.
När systemet registrerar mönster som indikerar en depressionsepisod, skickar det elektriska signaler till hjärnans humörcentrum. Under algoritmens vaksamma ögon fortsätter systemet att stimulera tills de felaktiga kretsarna återgår till deras "lyckliga" tillstånd.
Algoritmen är helt oberoende. Varje signal, varje inställning är dold under ett lock. Systemet behöver ingen vägledning från en läkare, och personen känner inte till signalerna - känner bara en allmän sorg.
DARPA-finansierade forskare hoppas att dessa futuristiska implantat med sluten slinga en dag kommer att hjälpa veteraner med PTSD - en posttraumatisk stressstörning - eller personer med svår depression som trotsar läkemedelsbehandling.
"Hjärnan är väldigt annorlunda än alla andra organ på grund av dess nätverkande och anpassningsförmåga", säger Justin Sanchez, programchef på DARPA. "Stängda neurala gränssnitt i realtid gör att vi kan flytta oss bort från den traditionella statiska synen på hjärnan och gå vidare till exakt behandling."
Även om detta system främst var utformat för att hjälpa människor med psykisk sjukdom, kan dess potentiella påverkan gå långt utöver det.
Självklart är hjärnkirurgi ett högt pris att betala för "stimulerad lycka", särskilt för den genomsnittliga personen. Det är dock möjligt att komponenter i systemet så småningom kan ersättas med icke-invasiva sätt att mäta och stimulera hjärnaktivitet.
Vad händer då? Kommer du att kunna lita på andra med direkt, konstant, kronisk tillgång till dina inre känslor? Kommer du att bli frestad att drunkna alla dina känslor i lycka?
Kampanjvideo:
Gräv djupare
Naturligtvis är allt detta bara möjligt om systemet fungerar.
Systemet är baserat på den gamla tekniken för djup hjärnstimulering (DBS).
GM godkändes först för behandling av rörelsessymptom under Parkinsons sjukdom och förlitar sig på elektroder direkt implanterade i hjärnan för att leverera elektriska impulser. Dessa impulser interagerar med lokala nervceller och förändrar deras aktivitet.
Precis som att kasta en sten i en damm med stillastående vatten pulserar förändringar i denna grundläggande grupp av nervceller längs nervkretsar. Även om neurovetenskapsmän inte helt har förstått de specifika mekanismerna verkar GSF lindra en mängd olika neurologiska störningar. Åtminstone några spridda försök har visat det.
I en av de första demonstrationerna av kraften hos bränslen och smörjmedel slog forskare på och av stimuleringssystemet och frågade en deprimerad patient hur han kände. Otroligt rapporterade patienten bara "högt humör" när systemet fungerade - även om han insåg att forskarna hade aktiverat elektriska impulser.
Detta och andra tidiga framgångshistorier ledde till en nyligen genomförd storskalig klinisk prövning med 90 personer med depression. Dåliga nyheter: I genomsnitt fann studierna ingen förbättring efter ett års behandling.
Men Dr. Edward Chang, en neurovetenskapsman vid University of California, San Francisco, som leder ett av projekten, tycker att detta bara är början.
De flesta bränslen och smörjmedel behandlar depression på samma sätt, även om människor upplever det annorlunda. Dessa system fördjupar hjärnan i konstanta elektriska impulser. Stimuleringsprotokollet ställs in av läkaren, inte av det faktiska tillståndet för patientens hjärna. Enligt Chang är det viktigt att skapa implantat som är specifikt utformade för att behandla alla individuellt - och bara slå på systemet när det behövs.
Stämningskarta
Genom att bjuda in Dr. Omid G. Sani, en elektrotekniker vid University of Southern California, utvecklade forskarna en algoritm som översätter hjärnvågor till subjektiva sinnesstämningar. Teamet arbetade med sex epileptiska patienter med elektroder som redan implanterats för att spåra källan till deras anfall. Under tre veckor övervakades patientens hjärnaktivitet noggrant medan stämningen övervakades med hjälp av ett standardfrågeformulär.
Genom att jämföra dessa två typer av information utformade forskarna en algoritm som extraherade ett litet antal "neurala prediktorer" - dynamiska mönster för neuralt nätverksaktivitet - som korrekt kunde förutsäga en persons ständigt föränderliga känslor.
Flera foci har dykt upp, inklusive det limbiska systemet, ett tidigare identifierat centrum för humör och motivationshantering.
"Dessa biomarkörer för dynamiskt humör och algoritmer som avkodar humör kan ge en bild av hjärnprocesserna som ligger bakom humörhantering", avslutade Sani.
Det är också det första steget mot personlig hjärnstimulering för depression.
Enligt Nature har Sani och Cheng redan utvecklat ett testsystem som är klart att testas på människor. Looped-system som detta har redan testats på flera personer, men Cheng betonar att dessa preliminära resultat måste verifieras ytterligare.
Gå över linjen
Ett andra forskargrupp, ledd av neurokirurgen Emad Eskandar från Massachusetts General Hospital, tog ett något annat tillvägagångssätt.
Det så kallade transdiagnostiska tillvägagångssättet tittar på de gemensamma egenskaperna för olika psykiska störningar snarare än en specifik humörstörning. Så forskare har utvecklat algoritmer som fångar upp och lyfter fram hjärnaktivitet i samband med välkända aspekter av dåligt humör, såsom ökad ångest, glömska och brist på empati.
Eskandar tror att hjärnvågor bara är en liten del av informationen. Hans team hoppas också att registrera aktiviteten hos enskilda neuroner för att identifiera de som leder till psykisk sjukdom.
Målet är naturligtvis extremt ambitiöst. Om det lyckas kommer Eskandar att kunna spåra symtomen på sjukdomen, från enstaka nervceller till neurala mönster av hjärnaktivitet - och sedan kommer det att vara möjligt att sammanställa en flerskiktsatlas för läkare som kan använda den för att hitta de bästa behandlingsmetoderna.
Studera sina egna förmågor presenterade forskare vid konferensen en algoritm som upptäcker när människor tappar något ur sikte på grund av uppmärksamhetsunderskott. Deltagarna ombads att fokusera på en uppgift - som att identifiera känslor i datorgenererade ansikten - medan de övervakade deras hjärnaktivitet. Algoritmen lärde sig så småningom att identifiera mönster för neural aktivitet i samband med distraktion.
När forskare stimulerade hjärnorna hos volontärer i beslutsregionen förbättrades deras problemlösningsprestanda markant. Strukturerna för neural aktivitet hos den "spridda hjärnan" försvann också.
Teamet arbetar för närvarande med att automatisera processen så att algoritmen direkt inducerar stimulering under uppmärksamhetsunderskott.
Hjärnan inifrån och ut
Om dessa DARPA-projekt genomförs kommer vår behandling av psykisk sjukdom att förändras radikalt. Men forskare oroar sig för att vi kan komma in i etikfältet.
För att fullt ut kunna implementera dessa stängda system måste algoritmen alltid känna till personens sanna känslor. Även om han inte rapporterar humörsvängningar är informationen tillgänglig för forskare och läkare. Och om sådana behandlingar någonsin kommer att marknadsföras, kommer patienter att kunna lita på företag att hålla sina känslor och känslor säkra?
Vissa forskare oroar sig också för att det elektriska lyckspillet kommer att förändra en persons ego.
"Vid all behandling av hjärnsjukdomar riskerar vi att göra alla desamma, behandla alla avvikelser från normen som en sjukdom", säger Dr. Karen Rommelfanger från Emory University och diskuterar ämnet bränslen och smörjmedel.”Vi vill se magi i allt detta. Men vill vi bli av med depression helt och hållet? Nej, och borde inte. Att vara människa innebär att uppleva en mängd olika upplevelser, säger hon.
Det blir aldrig överflödigt att prata om detta. Men enligt Chang gör de kortsiktiga fördelarna - förmågan att befria en person från alla dessa symtom - redan projekt värda. "Det här är första gången vi öppnar ett fönster mot hjärnan", säger han.
Ilya Khel