Не первое десятилетие специалисты работают над тем, чтобы чипировать людей. Кто-то считает, что это выдумки и такое невозможно. Однако это не так.
Даешь добро на чипирование человека
Американский регулятор FDA разрешил компании Илона Маска Neuralink испытания нейроимплантов на людях. Нейроинтерфейсами, или, как раньше говорили, системами «мозг — компьютер», занимаются сотни компаний во всем мире, в том числе в России.
В конце мая компания Neuralink Илона Маска получила от Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA) разрешение на такие испытания своего НКИ Link.
Чип размером с небольшую монету имплантирует в череп высокоточный хирургический робот. Тысячи крошечных нитей соединяют чип с нейронными цепочками в мозге. Bluetooth поддерживает связь с компьютером.
В Neuralink утверждают, что Link способен управлять протезами конечностей, а также совершить революцию в лечении болезни Паркинсона, эпилепсии и последствий травмы спинного мозга. Кроме того, разработка пригодится при терапии ожирения, аутизма, депрессии, шизофрении и ряда других недугов.
Этот проект — самый громкий, но не единственный и далеко не первый. Эндоваскулярный НКИ Stentrode компании Synchron уже опробовали на пациентах с тяжелым параличом. Эксперимент продолжался 12 месяцев. Все это время нейроимплант, который через кровеносные сосуды ввели в мозг четырем добровольцам, успешно передавал нейронные сигналы на компьютер. Парализованные управляли инвалидной коляской, пользовались электронной почтой, создавали текстовые сообщения, вели личные финансы, совершали онлайн-покупки, общались с персоналом клиники.
Инженеры американской Science Corporation совместно с учеными-офтальмологами из Медицинской школы Стэнфордского университета и Калифорнийского университета в Сан-Франциско создали на основе НКИ зрительный протез Science Eye для пациентов с пигментным ретинитом и возрастной дегенерацией желтого пятна — двумя разновидностями приобретенной слепоты, не поддающимися лечению.
При таких заболеваниях светочувствительные клетки задней части глаза — фоторецепторы — погибают, но зрительный нерв сохраняется. В Science Eye генная терапия сочетается с нейроимплантом — тонкопленочной сверхплотной панелью дисплея microLED, вставляемой непосредственно над сетчаткой.
Поступающие туда данные преобразуются в сигнал, оптогенетически передающийся на зрительный нерв. В оправу специальных очков встроены бинокулярные камеры, датчики, процессор, блок инфракрасного соединения с имплантом и батареи питания. Понятно, что образы, генерируемые зрительным протезом, сильно отличаются от того, что видят люди с нормальным зрением. Но человек может оценить размеры находящихся перед ним предметов, расстояние до них, отличить движущиеся объекты от неподвижных.
Более пяти лет испытывают НКИ BrainGate, созданный неврологами и нейрохирургами Массачусетской больницы общего профиля в сотрудничестве с коллегами из семи медицинских центров США. Интерфейс проверили на 14 пациентах с параличом после повреждения спинного мозга, инсульта ствола головного мозга, страдающих заболеваниями двигательных нейронов, или мышечной дистрофией. Главный элемент BrainGate — подкожный чип с массивом микроэлектродов, имплантированных в первичную моторную кору, который передает сигналы от головного мозга к различным вспомогательным устройствам и компьютеру.
Исследователи из стартапа Onward, возглавляемого Грегуаром Куртином из Швейцарского федерального технологического института Лозанны, специально для 38-летнего пациента, парализованного после автокатастрофы, разработали сложный НКИ. Первый элемент, находящийся на голове, расшифровывает сигналы мозга, инициирующие движения, и передает их во второй — в отделе спинного мозга, отвечающем за моторику ног. Этот «цифровой мост» позволяет обойти поврежденный шейный участок. Благодаря алгоритмам искусственного интеллекта, интегрированным в НКИ, система научилась понимать нейронные сигналы, связанные с различными мышечными сокращениями, и пациент смог самостоятельно вставать, ходить, подниматься по лестнице и даже преодолевать неровности рельефа местности.
Есть и другие примеры успешного испытания нейроимплантов на людях в США и других странах.
«У нейроимплантации довольно долгая история. Впервые эти идеи появились в 1930-х и к 1960-м оформились в технологию стереотаксической глубокой стимуляции, которая способствовала возникновению новых методов лечения болезни Паркинсона, алкогольных и наркотических зависимостей, а также эпилепсии», — говорит нейрофизиолог, доцент Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ, доктор медицинских наук Сергей Гуляев.
Однако трудности внедрения инородных объектов в человеческий организм, возможное инфицирование и отторжение имплантов тормозили широкое применение НКИ в медицине.
«Все это решается технологиями биопринтинга, разработкой тканесовместимых полимеров и нанотехнологий. Так что тут сейчас настоящий ренессанс», — отмечает ученый.
Чипирование людей уже началось
Благодаря электроэнцефалографии (ЭЭГ), изобретенной в начале ХХ века, ученые выяснили, что нейроны передают друг другу информацию электрическими импульсами, установили назначение разных областей коры головного мозга.
В 1973-м профессор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Жак Видаль предложил понятие «нейрокомпьютерный интерфейс» (НКИ) и сформулировал задачу создания технологий, позволяющих преобразовывать мысленные намерения в реальные действия.
В большинстве нейроинтерфейсов информация проходит через четыре этапа: получение мозгового сигнала от поверхностных электродов (неинвазивный вариант) или вживленного чипа (инвазивный вариант); предварительная обработка сигнала и передача данных в компьютер; интерпретация и формирование цифровых команд; управление исполняющим устройством — клавиатурой или мышью компьютера, роботическим протезом, инвалидной коляской, автомобилем и так далее.
Первые НКИ опробовали на животных в конце 1990-х. По сигналам нейронов зрительной системы кошки американские нейробиологи научились воссоздавать то, что видели животные. В другом эксперименте расшифрованные данные мозговой активности обезьян использовали для управления роботизированной рукой. Позднее, добавив петлю обратной связи, это применили для восстановления подвижности парализованных конечностей посредством электрической стимуляции мышц.
В наши дни о новых разработках сообщают постоянно. Прежде всего речь идет о помощи людям с ограниченными возможностями. Например, пациентам с травмой спинного мозга, с параличом конечностей. Скоро они смогут «силой мысли» управлять протезами, контролировать инвалидную коляску, работать с информацией в компьютерах и смартфонах. Также тестируют мозговые чипы для страдающих эпилепсией, болезнью Паркинсона, слепотой и другими расстройствами.
Но испытания на людях только начинаются не только в мире, но и России.