Взрыв мозга: как нейрочипы изменят медицину
Эксперименты по вживлению электронных протезов в мозг реальных пациентов ставят на поток. Уже в текущем году Илон Маск планирует десятки таких операций, а российский стартап «Нейроимпланты Элвис» претендует на лидерство в сегменте электронного зрения
Идея замены нейрочипом вышедших из строя естественных «линий связи» от мозга человека к его мышцам не нова. Первые попытки соединить нейроны с компьютером предпринимались еще в начале 1970-х годов в Калифорнийском университете. Полвека назад люди уже знали о мозге достаточно много и имели под рукой вычислительные машины, но уровень технологий не позволил воплотить мечту в реальность.
Однако в воображении писателей гипотетический научно-технический прогресс не останавливался. В 1984 году был опубликован роман Уильяма Гибсона «Нейромант» — в нем люди массово пользуются кибернетическими имплантами, которые делают их сильнее, выносливее, улучшают рефлексы, память, скорость мыслительных процессов и т. д. По факту такой «гибрид» является уже не вполне биологическим существом — это новая ступень эволюции. Гибсон заложил основы целого научно-фантастического жанра под названием «киберпанк», его книгами в 1980–1990-х годах зачитывались юные гики, которые получали техническое образование и мечтали когда-нибудь воплотить в жизнь эту безумную идею о слиянии человека и компьютера.
В реальном, не фантастическом мире мечты трансформировались в прикладную задачу: восполнить пробелы медицины в реабилитации людей с ограниченными возможностями. «Это направление позволит помочь людям, которые либо из-за врожденных болезней, либо в силу несчастного случая оказались отрезаны от полноценного восприятия мира. Необходимость сделать что-то, что кардинально изменит их жизнь в лучшую сторону, — сильнейшая мотивация для всех ученых», — отмечает Денис Кулешов, гендиректор компании «Нейроимпланты Элвис», открытой на базе лаборатории «Сенсор-Тех» — дочерней организации благотворительного фонда, поддерживающего слепоглухих людей.
Сегодня десятки лабораторий и стартапов занимаются созданием нейрочипов с разным функционалом. В разработке — импланты для считывания данных со зрительной коры головного мозга, позволяющие слепым прозреть; протезы для людей с эпилепсией и болезнью Паркинсона, которые помогут контролировать судороги и тремор. И конечно, устройства для восстановления движения конечностей у парализованных людей: человеку будет достаточно мысленно сформулировать задание, чтобы имплант преобразовал его в команду, поступающую в мышцы.
Рассматривается также возможность применения нейрочипов для поддержания больных с агрессивными мозговыми опухолями: при таких видах рака паралич — неизбежность, так как рано или поздно опухоль разрушает проводящие пути, отвечающие за движение рук и ног.
«Как специалист могу засвидетельствовать: чем больше степень неподвижности больного при онкологии, тем меньше шансов, что он выживет. Если человек уже окончательно слег, функции его организма одна за другой отключаются — и пациент в течение не очень продолжительного срока умирает. И наоборот: если больной сохранил хотя бы частичную подвижность, если он способен хоть как-то передвигаться и мало-мальски себя обслуживать, общаться с окружающими, то он далеко еще не потерян. Сравнивая двух людей с опухолями одинаковой величины, один из которых слег, а второй — нет, сразу можно сказать, что первый проживет более короткую жизнь, а вот второй еще может побороться», — объясняет нейрохирург Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. академика И. П. Павлова Олег Острейко.
Эволюция нейрочипов
Как и многие перспективные технологии, на начальном этапе развития нейрочипирование буксовало. Первый интерфейс «мозг — компьютер» представила американская компания Cyberkinetics еще в 2004 году: это была система BrainGate, с помощью которой в моторные зоны мозга вживлялись датчики, преобразующие желания пациента в команды на протез и контролирующие его активность. Людям удавалось совершать довольно сложные движения своими электронными конечностями и перемещать курсор по экрану силой мысли. Но в реальности это было чем-то вроде орудия пыток. Технология BrainGate требовала сложной нейрохирургической операции, громоздкого оборудования и зачастую имела негативные последствия для здоровья пациентов. Человеческий организм отторгал электроды и датчики — слишком крупные и довольно грубо внедренные, каналы зарастали и блокировали контакты. Компания-разработчик так и не смогла довести проект до ума и продала его корпорации Microsystems, которая тоже не добилась стопроцентного успеха.
За последующие двадцать лет прорывов в экспериментах с мозговыми имплантами было не так много, но в лабораториях по всему миру продолжалась кропотливая работа. Сегодня уже многие научные проекты готовы представить результаты — гораздо более впечатляющие, чем на заре развития направления.
Нейрочипы, которые испытывают in vivo, теперь совсем маленькие — размером с монету. Электроды, с помощью которых их соединяют с мозговой тканью, тоже стали филигранными и напоминают отростки настоящих нейронов. Их изготавливают из биосовместимых материалов, как правило, на основе углеродных нанотрубок или электропроводящего углеродного волокна — это позволяет обеспечить подачу импульсов на нервы, не повреждая их, а лишь раздражая за счет создаваемого электрического поля.
Кроме того, нейрохирурги отработали операции по проникновению внутрь черепной коробки. Сейчас достаточно сделать небольшой разрез на коже головы и высверлить фрезевое отверстие в конкретном месте, определенном по данным МРТ-снимка мозга и показателям нейронавигационной станции. Вездесущий Илон Маск, визионер в этой области, утверждает, что операция безболезненная и даже не требует наркоза, в его компании Neuralink такие манипуляции проводят роботы.
Совершенствуется и эргономика устройств: разработчики стремятся к тому, чтобы носители нейрочипов не ощущали дискомфорта от присутствия инородного тела, а по их внешнему облику никто бы не догадывался о существовании протеза в мозге.