Нейроимпланты — будущее нашего организма?

В последнее время в сети часто мелькают новости, что учёные из разных стран добиваются успехов в создании нейроимплантов, которые в будущем вернут возможность двигаться парализованным, видеть незрячим, а здоровому человеку подарят возможность управлять техникой силой мысли. Что же такое нейроимплант и как скоро мы заживём как в «Киберпанке», «Призраке в доспехах» или же в «Бегущем по лезвию»?

Нейроимпланты — это электронные устройства, которые вживляются в различные участки мозга в зависимости от желаемого эффекта.

Работает оно так: клетки мозга генерируют электрические сигналы, связанные с определенными мыслями или действиями (например, движение рук). Нейрочипы их улавливают и посылают ответные импульсы обратно в мозг или передают другим устройствам — протезам и пр.

Существуют также роботизированные искусственные нервы, управляемые электродами, которые вживляются непосредственно в мозг. Их вживляют людям, которые полностью парализованы и не могут контролировать свое тело. Ещё на практике применяют нейрочипы, которые взаимодействуют с органами чувств, помогая людям с нарушениями слуха и зрения.

Кто разрабатывает и исследует новую технологию?

В мире науки нейроимпланты и чипы сейчас одно из самых востребованных направлений. В одних только США над технологиями подключения человеческого мозга к компьютеру работают свыше 35 компаний. Аналогичные исследования ведутся по всему свету, например, в Западной Европе, Японии, Китае и России.

Подход к разработке зависит от конкретной компании. Например, используя меньшее число электродов, чем это делает Neuralink, матрицы Blackrock Neurotech и Paradromics могут подключаться сразу к нескольким областям мозга, и в этом их неоспоримое преимущество.

Небезызвестный Илон Маск в 2016 году основал компанию Neuralink, которая занимается разработкой и производством нейроимплантов. Главные задачи организации — создать устройство для лечения серьёзных заболеваний головного мозга и «усовершенствовать» людей. Одна из первых работ Илона — чип Telepathy. Устройство позволяет управлять телефоном или компьютером (а через них и любым другим гаджетом) просто силой мысли. В мае 2023 года Neuralink получила разрешение испытывать свои технологии на людях, а уже в январе 2024 впервые вживила в нервную ткань мозга человека чип. Через пару недель рассказали о результате — пациент бесконтактно, используя свой мозг, управлял компьютерной мышью. Ещё через месяц была новость о том, что чипированный человек сумел сыграть в шахматы одной лишь силой мысли.

Процесс имплантации и работы чипа Neuralink N1 выглядит следующим образом:

• Имплантация. Операцию проводит робот-хирург. Он выпиливает в черепе человека небольшое отверстие, в которое вставляются гибкие нити электродов.

• Обнаружение сигнала. Электроды вживленного устройства находятся рядом с нейронами головного мозга. Они считывают сигналы мозга, определяя электрическую активность нейронов.

• Передача сигнала. Считываемая электродами электрическая активность нейронов передается по беспроводной связи на внешнее устройство и в этом — инновация Neuralink.

• Декодирование сигнала. Компьютерная система получает передаваемые сигналы, а потом декодирует их в команды или действия.

• Петля обратной связи. Устройство Neuralink считывает сигналы из мозга, но может также и передавать их обратно, благодаря чему обеспечивается двусторонняя связь.

А в Пекине команда университета Цинхуа в течении 10 лет разрабатывала нейроимплант для беспроводного анализа электрических импульсов мозга Neural Electronic Opportunity (NEO), и испытали его на парализованном мужчине. Он смог самостоятельно двигать протезами, которые были подключены к нейроинтерфейсу. Китайский имплант, в отличие от своего главного конкурента Neuralink, устанавливается в эпидуральное пространство черепа, а не в нервную ткань. По словам разработчиков, их устройство потенциально способно объединить человеческий интеллект с компьютером.

А что же в России?

Компания Сенсор-Тех разрабатывает первую в России линейку нейроимплантов ELVIS, которые способны влиять на органы чувств человека. Российские учёные уже провели успешные эксперименты по установке чипа в мозг обезьяны, а в ближайшие годы планируют провести операцию и на человеке.

ELVIS V позволяет «подключить» камеры к мозгу и передавать в него изображение напрямую, без помощи глаз. Синхронная работа трёх компонентов ELVIS позволяет увидеть окружающий мир — уверенно различать силуэты предметов и людей, понимать, где и что находится. Технология будет эффективна для слепых и слепоглухих людей с разными диагнозами: поражение сетчатки, патология зрительного нерва или другие тяжелые нарушения зрения.

Кохлеарный имплант Elvis C предназначен для внутреннего уха. Внешняя часть устройства — речевой процессор — улавливает звуки и передает их в улитку внутреннего уха, стимулируя нервные окончания. Так неслышащие люди получают электронный слух.

ELVIS DBS сможет помочь людям с разными тяжелыми неврологическими заболеваниями: болезнь Паркинсона, синдром Туретта, хронические болевые расстройства. Устройство имплантируют в подкорковые структуры мозга и соединяют с нейростимулятором в груди пациента. Врач сможет программировать устройство индивидуально для каждого, задавая параметры стимуляции мозга в зависимости от заболевания.

Также исследователи из Национального исследовательского технологического университет МИСиС разработали прототип нейроимплантата, который может помочь в реабилитации пациентов с травмами спинного мозга. Терапия с его помощью потенциально способна восстановить двигательные и сенсорные функции организма.

Другую разработку тестирует группа ученых из СПбГУ. Главная особенность нейроимплантов NeuroPrint — их печатают на 3D-принтере. Эта технология позволит сделать нейроимпланты гораздо доступнее: ученые рассчитывают, что благодаря компактности оборудования и скорости производства устройства можно будет создавать под каждого пациента прямо в клинике. Также удалось напечатать мягкие образцы, похожие на наружную тканевую оболочку мозга: они не такие жесткие, как уже существующие импланты, – их можно будет применять в разных случаях в клинической практике.

Как нейроимпланты могут навредить организму?

Пройдёмся по списку возможных проблем и популярных вопросов:

• Совместимость импланта и живого организма. При имплантации нейрочипов важна биосовместимость материалов, которые используются в этих устройствах.Они не должны вызывать отторжения или аллергические реакции. Если это не соблюдать, человек может просто умереть. Кроме того, вживление чипа повышает риск инфекций, поэтому необходимы строгие асептические условия при имплантации и последующий уход.

• Возможные нарушения в психике и магнитные поля. Необходимо также учитывать влияние электромагнитных полей (особенно сильных) на вживленные устройства. Более того, пока неясно, какое влияние на психику человека окажут импланты спустя длительное время. Впрочем, едва ли нас ждет «киберпсихоз».

• А как же хакеры? Один из самых популярных вопросов в СМИ. Так как техника связана с передачей информацией через Bluetooth или Интернет, всегда есть риск того, что кто-то попытается взломать систему и, в случае чипированных людей, залезть в их головы.

• Прекращение работы производителя имплантов. Мозговой имплант есть, но его обслуживание больше не ведется. И как быть?

• Юридические вопросы. В силу того, что само явление для человечества в новинку, пока не существует законов, которые могли бы как регулировать деятельность организаций, которые занимаются нейроимплантами, так и защищать права их пациентов.

Так когда же наступит золотой век киберпанка?

По словам исследователей из разных стран, в ближайшие несколько лет только планируются первые операции на человеке с внедрением нейроимплантов. В зависимости от их результатов станут известны и примерные даты, когда подобные исследования станут полноправной частью медицины. В ближайшие лет 10 ждать точно не стоит.

Однако, сейчас есть много факторов, которые тормозят развитие этого перспективного направления: вопросы этики, запреты проведения экспериментов на животных и людях и недостаток финансирования. Очевидно, что окупаемость подобных технологий дело не быстрое, да и шансы провала и шумихи в СМИ никто не отменял. Все это останавливает инвесторов, которые не хотят идти на столь большие риски.