Нейрочип для имплантации в головной мозг: для чего он нужен и станет ли обычной процедурой для человека ближайшего будущего

Весь конгламерат ученых и разрабочиков, относящийся к нарождающейся индустрии, направленной на создание и последующее внедрение в практику нейроинтерфейсов, которые будет возможно имплантировать в головной мозг человека, достаточно компактен. Здесь, основная масса работ проводится на  обезьянах и сегодня это не более одной тысячи обезьян-киборгов на всей планете, в мозг которых учеными интегрированы те или иные электроды или чипы. Несмотря на значительные успехи индустрии в последние годы, практических экспериментов над головным мозгом человека многократно меньше – сейчас это не более нескольких десятков человек с серьезными патологиями головного мозга, родственники которых дали согласие на подобные довольно экзотические формы экспериментального лечения.

Эксперименты нейробиологов из ведущих университетов мира направлены на выявление возможностей практического медицинского внедрения в головной мозг человека электродов для восстановления моторных навыков или сенсорики у пациентов, страдающих от неврологических поражений. Сферы ближайшего широкого использования нейроинтерфейсов головного мозга – лечение последствий травм головного мозга, инсультов, болезней Паркинсона и Альцгеймера. Внедренные в голову электроды, стимулируя пораженный участок мозга и помогая передаче сигнала, фактически протезируют проблемную функцию мозга. Полностью или частично восстанавливается зрение, слух, речь, двигательная активность.

Основным текущим вызовом индустрии остается физическая интеграция и приживаемость электродов, внедренных в мозг. Лебедев сегодня интегрирует в мозг подопытных обезьян до 2000 электродов. Презентованный в этом году компанией Илона Маска Neuralink чип на 3000 электродов, вероятно, способен несколько повысить продуктивность операций, но революционного ответа на актуальный вопрос о приживаемости интерфейса пока нет.

Если надежно решить проблему интеграции и приживаемости чипа, управление двигательной активностью человека уже сегодня можно перехватить. То есть вы будете сидеть передо мной, я буду управлять вашим пальцем или ногой со своего телефона и вы не сможете сопротивляться. То же касается восстановления функций зрения и слуха через воздействие электродами на соответствующие участки головного мозга. Легко представить себе кнопку «храбрость», которая включается у солдат, когда генералам выгодно отключить страх подчиненных, если в соответствующий отдел мозга внедрен чип.

Все намного сложнее с «интеллектуальным» программным обеспечением неокортекса – новой коры головного мозга, где рождаются и хранятся наши мысли, а не рефлексы. Считывание мыслей и воздействие на них – дело далекого будущего, хотя нет никаких сомнений, что это тоже всего лишь программное обеспечение, которое будет описано как компьютерный код.

Безусловно, человечество не ограничится в использовании нейроинтерфейсов только областью медицинских патологий. Количество обращений, направленных на возможность улучшения тех или иных качеств и способностей головного мозга, уже сегодня очень велико. Это обоснованно, потому что огромное количество функций мозга имеют ясно изученную локализацию. А значит, внедрение чипа в зону головного мозга, отвечающую за визионерские свойства или, наоборот, математические таланты, даст возможность их эффективного стимулирования через методы вроде физиотерапии. Нейроинтерфейсы могли бы уже сегодня конкурировать с таблетками за создание ощущения счастья, но практических исследований в этой области пока недостаточно.

Вероятнее всего, этика и политика не позволит США и Европе конкурировать с Китаем в реальном предоставлении подобных рыночных услуг. Нейроинтерфейсы в этом «магазине улучшения человеческих качеств» недалекого будущего будут конкурировать, прежде всего, с фармакологией, и далее – с продукцией генетиков.

Точно так же, как генетики цифровыми методами в свое время расшифровали геном, не за горами описание головного мозга как совокупности цифровых программ, частично завязанных на биохимию нашего организма. Подбираться к этому наука будет долго, но подберется. Поэтому временная зона надежной эмиграции для «натуральных» талантов человека – это творчество. Передача в головной мозг творческой информации средствами нейроинтерфейсов – пока дело далекого будущего. Но с этой стороны человек начинает конкурировать с растущими возможностями искусственного интеллекта, пишущего стихи и рисующего картины. Самое интересное начнется, конечно, тогда, когда нейроинтерфейсы в наших головах начнут взаимодействовать с искусственным интеллектом вне их.

Далее мы хотим вам раскатать о нашумевших чипах Илона Маска. А ещё о том, скольким обезьянам удалось пройти игру «Понг» силой мысли и когда мы уже начнём подписываться друг на друга у себя в голове.

Что это за чипы и как они появились

В 2016 году Илон Маск создал проект Neuralink. Ребята занимаются разработкой чипа, который передаёт сигналы мозга по Bluetooth. Вернее, они его уже разработали. В апреле 2021-го мир увидел, как макака играет в видеоигру благодаря такому чипу, а в 2023-м его успешно имплантировали человеку. Имплант назвали «Telepathy», и управлять им можно, «просто подумав».

Получается, среди нас есть киборг — пациент с имплантом открыл новый уровень с расширенными возможностями, ведь теперь он может управлять своим протезом, а также компьютером или телефоном с помощью мозговых импульсов.

​​Вот как это работает: в голову вставляют капсулу, от которой идут нити, подключённые к специальному участку мозга. Эта установка с помощью Bluetooth связывается с устройствами типа телефона, компьютера или планшета.

Источник: Neuralink 

Источник: Neuralink 

Для кого придумали Neuralink

Главная миссия в том, чтобы расширить возможности людей, которые имеют неврологические заболевания. С помощью чипа можно будет контролировать свои гормоны, справляться с тревожностью, и мозг в принципе станет работать эффективнее. А саму операцию хотят сделать роботизированной, наподобие лазерной коррекции зрения. Сказка!

В 2021 году компания проводила опыты на макаке и показала видео, где животное играет в видеоигру при помощи вживленного в его мозг чипа. Учёные подключили обезьяну Пейджера к игровой приставке. Сначала он играл при помощи джойстика за награду в виде бананового смузи, который доставляли через металлическую соломинку. А потом джойстик убрали и начали подавать на игровое устройство сигнал, смоделированный по данным, которые поступают из мозга через чип.

Источник: Neuralink

Источник: Neuralink

Но ещё более впечатляющий пример появился совсем недавно, в марте этого года, когда команда Neuralink показала, как мужчина с вживлённым чипом играет в шахматы на компьютере. Благодаря имплантату Нолан Арбо, которого парализовало ниже плеч после аварии, смог управлять курсором при помощи силы мысли.

Источник: Neuralink

Источник: Neuralink

Но испытания шли ещё до появления Neuralink

Назвать эти две истории революционным научным открытием сложно. Ведь самым первым протезом, который взаимодействовал с мозгом, был обычный слуховой аппарат с имплантом. Он используется с 1960-х годов и встречается у многих людей. Слуховой аппарат соединяет нейронные связи между ухом и мозгом, и так человек слышит.

Более сложные импланты начали тестировать на людях в 2004 году. Тогда стартап BrainGate показал систему, которая состоит из датчиков, подключённых к мозгу, и внешнего декодирующего устройства.

Вот как это было реализовано: сначала парализованный человек отдавал мысленный приказ своей руке. Рука ещё не подчинялась, но датчик считывал сигнал в мозге и передавал его декодирующему устройству. Затем устройство распознавало сигнал и направляло его дальше. В конце концов, киберпротез выполнял команду человека вместо его руки.

Эксперименты давали хорошие результаты, но всё же прогресс в разработке стартапа BrainGate замедлился из-за непроработанного бизнес-плана.

Имплант BrainGate

Имплант BrainGate

Другие аналоги

Китайские учёные разработали и поместили в голову человека имплантат беспроводного нейроинтерфейса мозг-компьютер. Простыми словами, это система, которая помогает информации обмениваться между мозгом и электронным устройством.

Его создавали около 10 лет. Он получил название Neural Electronic Opportunity. И первым, на ком провели операцию, был мужчина с параличом конечностей. Операция прошла 24 октября 2023 года.

Первый пациент с китайским чипом NEO 

Первый пациент с китайским чипом NEO 

По данным источника, нейроимплант помог человеку вернуть контроль над руками. Мужчина вновь может ими двигать, сжимать и разжимать предметы. Единственный минус — перед тем как проводить все эти манипуляции, приходится надевать присоединённые к нейроинтерфейсу протезы.

Есть и другие примеры того, как пациентам вживляли нейроинтерфейсы, чтобы компенсировать утраченные функции.

  • Испанец Нил Харбиссон потерял способность различать цвета. Ему вживили специальную камеру, которая преобразует цвет в звук и отправляет информацию во внутреннее ухо.
  • Американец Натан Коупленд получил серьёзную травму позвоночника. В него внедрили нейрочип, с помощью которого он научился управлять искусственной рукой.
  • 53-летняя парализованная американка с помощью имплантов в мозге научилась управлять роботизированной кроватью.

53-летняя парализованная американка мысленно управляет робокроватью

53-летняя парализованная американка мысленно управляет робокроватью

Как скоро эти технологии войдут в массы

Примеры, о которых мы говорили выше, — единичные. В массовое производство такие интерфейсы не поступали, потому что есть вероятность, что ткани некоторых людей могут отторгать инородные тела.

Но недавно учёные открыли биосинтетический материал, который можно вживлять в мозг человека, чтобы соединить его с искусственным интеллектом. И он не будет отторгаться тканями и оставлять видимых повреждений. Возможно, именно его будут использовать для будущих «киборгов», но это пока додумки.

На создание универсальных нейроимплантов, которые подойдут всем и помогут восстанавливать поврежденные участки мозга, учёные отводят ещё около 10 лет. Зато импланты, которые используют и расширяют возможности здорового мозга, как мы видим, уже есть. Возможно, с их помощью совсем скоро мы будем управлять не только компьютером или смартфоном, но и всеми устройствами вокруг нас.

Авторы: Chad AI @Chad_AI, Михаил Лебедев, Булат Столяров
Источник: https://habr.com/, https://www.forbes.ru/