13.02.2024. - Что нужно знать о мозговых имплантах Neuralink

Что нужно знать о мозговых имплантах Neuralink

29 января 2024 года компания Илона Маска Neuralink впервые установила имплант "Телепатия" в мозг человека. Устройство должно помочь парализованным людям управлять различными приборами напрямую, силой мысли. Амбиции эксцентричного миллиардера на этом не заканчиваются: по его мнению, в будущем разработка сможет восстанавливать зрение слепых и станет ключом к преодолению разрыва между человеком и ИИ. Каковы же реальные перспективы инновации? Стартап Neuralink, запущенный в 2016 году, разрабатывает компьютерные интерфейсы для имплантации в мозг человека. Благодаря им люди смогут передавать мозговые сигналы по Bluetooth компьютеру или смартфону, чтобы управлять приборами напрямую силой мысли.

Впервые нейрочип показали еще в 2019 году, в 2020-м его успешно имплантировали в мозг свиньи, после чего извлекли без вреда для животного, а в 2021 году устройство вживили в мозг обезьяны. В результате девятилетняя макака по кличке Пейджер смогла поиграть в видеоигры силой мысли. Как этого удалось добиться? Сначала животное провело игру с помощью джойстика, перемещая курсор вслед за оранжевым квадратом. В течение этой игры специалисты анализировали процессы, происходящие в ее мозге, чтобы понять, какие импульсы соответствовали тем или иным действиям животного, и воспроизвести обратную связь. Таким образом, Пейджер научилась двигать курсор мыслями: макака смогла успешно поиграть в симулятор пинг-понга без контроллера.

Несмотря на то что продемонстрированный эксперимент не был новаторским (обезьяны и до этого использовали компьютеры без джойстиков и мышек, перемещая предметы на экране с помощью мыслей через подключенные к мозгу электроды), поражал тот факт, что управление было полностью дистанционным, и из головы Пейджер не вились провода и кабели. В результате Neuralink получила разрешение на проведение клинических испытаний чипа на людях и начала набор добровольцев, которые были готовы протестировать имплант на себе. Компания искала пациентов с квадриплегией, параличом всех четырех конечностей, который возник в результате повреждения шейного отдела спинного мозга, или боковым амиотрофическим склерозом (БАС) — хроническим дегенеративным заболеванием центральной нервной системы, из-за которого пациенты постепенно теряют подвижность (на последних стадиях болезни у людей и вовсе могут возникать трудности с дыханием и глотанием, что чревато смертью в течение нескольких лет).

Почему для испытаний привлекают парализованных пациентов?

На сегодняшний день главная задача Neuralink — расширить возможности людей, которые страдают от неврологических заболеваний, в частности вернуть им цифровую свободу. Зачастую при таких состояниях пациенты не могут совершать даже самые простые действия, например двигать пальцами или говорить. Так происходит из-за того, что система, ответственная за передачу команд от мозга к телу, нарушается.

У здорового человека она работает так: головной мозг посылает электрический импульс по спинному мозгу. Сигнал проходит через нервную систему к нужной мышце и заставляет ее сокращаться, в результате чего тело движется. Кроме того, в мозг постоянно поступают сигналы о "ходе работы", чтобы у нас была возможность в нужный момент скорректировать движение, отреагировав на непредвиденную опасность или изменение ситуации. Нарушение же этой системы приводит к различным степеням паралича: мышцы попросту не получают команды от головного мозга и не сокращаются.

Однако выход есть — искусственные линии связи. Если принять во внимание, что нервный импульс по своей природе напоминает всплеск электрического поля, оказывается, что его можно считывать и расшифровывать, а также передавать на различные устройства, чтобы управлять ими. Главное — научить электронику верно понимать и трактовать команды.

Для того чтобы это осуществить, можно использовать различные подходы, например фиксировать и обрабатывать электрические сигналы с поверхности головы (именно такую технологию используют при электроэнцефалографии). Этот метод, хоть и очень безопасный, не очень эффективный. В мозге посредством передачи электрических импульсов происходят тысячи процессов одновременно, поэтому сигналы-движения теряются и становятся не очень четкими. Такой метод не подходит для координации точных движений и сложных процессов.

С другой стороны, можно считывать электрические сигналы с мышц, которые сохранили подвижность. Так работают многие продвинутые устройства для людей с параличом — например, Стивен Хокинг писал свои последние книги с помощью движения щеки.

Однако самым эффективным способом фиксирования сигнала остается вживление электродов прямо в мозг. Конечно, для такого способа потребуется операция, однако и результаты будут на высоте, импульсы можно будет снимать даже с отдельных нейронов. В результате парализованные люди смогут точно отдавать команды внешним электронным приборам и вернуть часть прежней самостоятельности. Именно по такому принципу работает устройство от компании Neuralink — "Телепатия". По заверениям Илона Маска, в долгосрочной перспективе нейроимплант поможет расширить существующие когнитивные и сенсорные возможности людей: мы сможем конкурировать с искусственным интеллектом по скорости решения задач, слушать музыку на новых, обычно недоступных для нашего слуха частотах и даже передавать мысли на расстоянии.

Как работает имплант Neuralink?

Имплант от компании Neuralink под названием N1 представляет собой нейрокомпьютерный интерфейс, который также называют интерфейс "мозг-компьютер" (Brain-computer interfaces, BCI), —- одну из самых актуальных и интересных технологий в современной нейронауке.

С помощью 1 024 электродов, которые соединены в 64 пучка, каждый из которых тоньше человеческого волоса, устройство декодирует различные сигналы, исходящие из головного мозга, чтобы управлять внешними устройствами, в том числе компьютерами (все сигналы внешнее электронное устройство принимает через Bluetooth). Для того чтобы использовать разработку Neuralink, достаточно скачать на ноутбук или телефон специальное приложение, которое будет преобразовывать мозговую активность в движение мышки или клик. Если все пойдет как надо, то человек с ограниченной подвижностью сможет использовать эти устройства абсолютно свободно. Так у пациентов появится возможность сидеть в интернете и общаться с близкими, а в перспективе — управлять инвалидными колясками или своим бытом с помощью устройства умного дома.

Интересно еще и то, что чип в мозг устанавливает специальный робот R1. Это еще одна разработка Neuralink — механический хирург был создан специально для внедрения N1, чтобы минимизировать вероятность осложнений и травм в ходе операции. Конечная цель — сделать установку чипа такой же безопасной, как лазерная коррекция зрения.

Первые клинические испытания чипа уже начались. Компания получила разрешение на тестирование N1 на людях в 2023 году, а 29 января 2024 года его вживили первому пациенту. По сообщению Илона Маска, восстановление проходит хорошо. Кроме того, компания заверяет, что все участники эксперимента будут находиться под наблюдением в течение пяти лет, за это время добровольцы научатся пользоваться устройством, а ученые проверят его технологические возможности.

Несмотря на оптимистичную картину, из-за отсутствия прозрачности эксперимента и небольшого количества информации о ходе исследований (подробности прошедшей операции пока не разглашаются) возникает все больше вопросов о безопасности и функциональности чипа. А если учитывать амбициозные планы Илона Маска, который предлагает вживлять устройство и людям без патологий движения, технология вызывает все больше опасений.

Стоит ли использовать чип тем, кто полностью здоров?

Любая инвазивная процедура сопряжена с рисками. Как отметил в разговоре с ТАСС руководитель департамента нейротехнологий "Моторика" Юрий Матвиенко, вживление в мозг инородного объекта может закончиться инфекцией и отторжением импланта организмом. Кроме того, у пациента может начаться аллергия. По словам эксперта, нельзя забывать и о том, что любое повреждение тканей мозга во время и после операции сопряжено с риском развития непредсказуемых побочных эффектов, связанных с взаимодействием искусственного устройства с биологическими процессами мозга. Даже людям с показаниями для установки чипа N1 при отсутствии биосовместимости рекомендуется рассматривать альтернативные методы лечения или вспомогательные устройства, которые можно использовать без установки внутрь организма. Вживление же интерфейсов "мозг-компьютер" полностью здоровым людям не только подвергает организм неоправданным рискам, но и поднимает новые вопросы этики, безопасности и конфиденциальности, которые требуют тщательного рассмотрения и регуляции.

Однако, по заверениям кандидата медицинских наук и заведующего отделением нейрохирургии университетской клиники МГУ Алексея Кащеева, с каждым годом операции на мозге становятся все безопаснее, всего 1–2% пациентов сталкиваются с осложнениями. Но вопрос актуальности технологии для людей без двигательных нарушений остается открытым. По словам Кащеева, немногие захотят установить подобный имплант, чтобы лучше управлять тостером. Для нейрохирурга сфера применения чипа N1, по крайней мере в ближайшем будущем, остается предельно ясной — помощь пациентам с болезнью Паркинсона. Разработка Neuralink прекрасно подходит для того, чтобы стимулировать глубинные отделы мозга людей с этим недугом, и для преодоления некоторых синдромов, например хронической боли.

Нейрохирург отметил, что, несмотря на прогрессивный характер технологии Neuralink, на данный момент она еще далека от реализации в наиболее амбициозных сферах применения, будь то возвращение зрения слепым, улучшение когнитивных возможностей человека или восстановление высших моторных функций у пациентов (речи и ходьбы). Интерфейсы "мозг-компьютер" не научились широко использовать даже для того, чтобы согнуть и разогнуть механическую кисть-протез.

Матвиенко, в свою очередь, отмечает, что для клинического применения N1 необходима большая выборка пациентов, а также положительные результаты, доказывающие эффективность технологии в послеоперационном периоде.

У Neuralink есть аналоги?

Neuralink не единственная компания, которая занимается разработкой BCI. Как было сказано выше, мозговые импланты уже применяются для помощи пациентам с болезнью Паркинсона, а организация-конкурент Neuralink — Blackrock Neurotech, уже начала испытания подобных чипов на людях несколько десятилетий назад, в 2004 году.

Однако Neuralink все же выгодно выделяется на рынке. Прежде всего, она получает огромное финансирование (на этапе создания Илон Маск вложил в нее около $100 млн), а также напрямую связана с эксцентричным миллиардером — излюбленным героем светских хроник. В результате деятельность компании получает широкую огласку, а исследования — хорошее финансовое обеспечение.

Однако это не единственное преимущество Neuralink. Дело в том, что чип N1 действительно уникален. Несмотря на небольшой размер, он вмещает в себя большое количество электродов, что увеличивает его эффективность и плотность взаимодействия с нервной тканью. Это помогает формировать более качественный сигнал между мозгом и внешними цифровыми устройствами. Кроме того, разработка полностью беспроводная: это делает ее практическое применение более реальным, удобным и эффективным.

В России аналогов такому устройству сейчас нет. Однако, по заверениям Юрия Матвиенко, задача улучшить качество жизни людей с физическими ограничениями стоит и у отечественных исследователей. Так, компания "Моторика" разработала датчики, которые позволяют бионическим протезам передавать сигналы о тактильных ощущениях, восстанавливая способность пациентов, потерявших конечность, чувствовать размер и мягкость предметов без визуального и звукового контроля, а только опираясь на ощущения, которые передаются посредством нейростимуляции. На данный момент технология находится на четвертом этапе исследований.

Что, если самые смелые амбиции Маска все же воплотятся?

Несомненно, потенциал чипа N1 и других нейротехнологий кажется невероятным. Мы поговорили с писателем-фантастом Сергеем Лукьяненко, чтобы выяснить его отношение к потенциальным изменениям, которые возникнут в обществе, если амбиции Маска воплотятся.

Во-первых, фантаст выразил сомнения в том, насколько такая технология нужна обществу в целом: "Мы не знаем, насколько уверенно будет работать такой интерфейс, какова селективность (к примеру — не свернет ли автомобиль в столб после случайной мысли водителя), каковы последствия для организма человека — вживление устройств в мозг — это не шутка. Применение у такой технологии есть, но вначале ее стоило бы опробовать на больных, парализованных людях, которые готовы рискнуть. Звучит шокирующе, но, скорее всего, так и будет". Также писатель опасается, что чипы для дистанционного управления электроникой стали бы использовать как оружие, например для пилотирования самолетов, дронов и прицеливания: "В общем — как это всегда и бывает... вначале ядерная бомба, а уже потом электростанция".

Сам Сергей Лукьяненко не спешил бы устанавливать себе такой имплант: "Писатели люди рассеянные, задумался о сюжете — а телефон уже звонит в Австралию, сел за руль — машина поехала к месту действия романа. Повторюсь, что в первую очередь такие чипы должны иметь медицинское применение, во вторую, увы, военное. А уж потом стоит решать, полезны ли они обычным людям".

Источник