Мозъчни чипове вече се имплантират в хората – Какво могат да направят, какви болести могат да лекуват и как могат да помогнат за спасяването на животи

Да лекуваме депресия или мозъчни заболявания, да помагаме на парализираните да движат отново крайниците си, да виждат слепите, да премахват хроничната болка, да използват WhatsApp директно през мозъка или да контролират животни – всичко това вече е възможно днес с неврочипове. Доскоро подобни идеи изглеждаха като нещо от категорията на научната фантастика, но сега те започват да се прилагат на практика. Въпреки факта, че подобни технологии често са плашещи за лаиците, много компании инвестират огромни ресурси в разработването, оптимизирането и тестването на мозъчни импланти. Lenta.ru разказва за най-новите постижения в областта на невронните интерфейси и тяхното приложение при хората.

Без граници

Областта на назначаване на мозъчни импланти е невероятна по своя мащаб. Основната цел на повечето изследвания е да се създаде биоустройство, което ви позволява да стимулирате определени области на мозъка. С помощта на такова въздействие е възможно да се възстанови зрението и слуха след инсулт или травма на главата, да се облекчат проявите на невродегенеративни заболявания, като болестта на Алцхаймер или Паркинсон. Технологията може също да възстанови двигателните способности на парализирани пациенти.

Освен това някои компании и изследователски групи предполагат възможността за използване на неврочипове за създаване на интерфейси мозък-компютър. Тоест такива системи образуват двупосочна или еднопосочна директна връзка между компютъра и мозъка за обмен на информация. В същото време редовно се провеждат експерименти върху животни, те се използват както за предварителния етап на тестване преди въвеждането на хората, така и за измерване на мозъчната активност за чисто научни цели.

Системите за мозъчни импланти обикновено се състоят от самия чип, батерия за захранване и компютър за контрол и визуализация. Чипът изпраща, блокира или записва (както записва и стимулира едновременно) електрически импулси или на отделен неврон, или на цели групи в определени части на мозъка. Доскоро използването на мозъчни импланти беше ограничено или смятано за невъзможно поради изчислителната мощ на компютъра и недостатъчното развитие на неврофизиологията.

Преживявания на ръба

Може би най-известната и сензационна невротехнологична компания е Neuralink. Това стартиране разработва първия минимално инвазивен мозъчен имплант за хора. Изследователската организация на бизнесмена Илон Мъск обаче попадна в скандал в средата на февруари 2022 г. заради обвинения в жестокост към животни.

Активисти за правата на животните от Лекарския комитет за отговорна медицина (PCRM) подадоха жалба до организацията за неетично отношение към опитни маймуни. Според представители на PCRM Neuralink е увредил мозъците на животните, не е осигурил подходяща ветеринарна помощ, след което тестовите субекти са починали в агония. Активисти дори подадоха жалба до Министерството на земеделието на САЩ с искане за глоба за компанията на Мъск и забрана за продължаване на дейности с животни.

Служителите на PCRM бяха забелязани не само в историята на Neuralink. От 2005 г. насам те редовно се изказват публично срещу експериментите с животни за каквато и да е цел. На свой ред изследователите казаха, че всички действия са координирани с Институционалния комитет за грижа и използване на животните (IACUC) в съответствие с федералния закон, маймуните са манипулирани под наблюдението на квалифициран ветеринарен персонал и им е предоставена цялата необходима помощ.

Освен това Neuralink каза, че нито едно животно не е изпитало мъчение и след приключване на експериментите те са били изпратени в заграждения, където пълноценно се хранят, плуват и се люлеят в хамаци. След като маймуните са елиминирани от списъка на тестовите субекти, те се изпращат в приюти. Оттогава не е имало нови скандали, свързани с невротехническата организация, а проучванията там продължават.

Въпреки това, докато Neuralink само планира да започне да имплантира чипове в хора, успешните опити вече са в ход в Synchron. Компанията е основана през 2016 г. от учени от университета в Мелбърн. Още през 2020 г. те публикуваха данни за експерименти с устройството Stentrode, което позволи на участниците в теста да използват социалните мрежи само чрез силата на мисълта.

Други изследователски групи с нестопанска цел също правят свои собствени изследвания. 

Например Лабораторията за интегративни невронни системи към Института RIKEN прави електродни масиви за онлайн визуализация на невронната активност, а лабораторията Блейк към Медицинския колеж на Джорджия използва импланти за наблюдение на области в първичната слухова кора.

Изследователи от Университета на Илинойс обявиха през 2016 г. микросензори за мозъка, които позволяват следоперативно наблюдение и след това се самоабсорбират, когато вече не са необходими.До 2024г

В Русия разработването на мозъчни импланти се извършва от специалисти от Фондация за слепи и глухи „Съединение“ съвместно със служители на лабораторията с нестопанска цел Sensor-Tech. Наскоро те представиха устройство, което ви позволява да активирате различни сетива – например зрение или слух. Един вид чип може да помогне на хора с различни неврологични заболявания като синдром на Турет, болест на Паркинсон, тремор или синдром на хронична болка. Засега технологията е преминала последния етап на тестване върху маймуни и до 2024 г. планират да преминат към експерименти с доброволци.

Със силата на мисълта

Преди да организират пълноценни клинични изпитвания върху хора, учените тестват разработки и лекарства върху животни. В случай на мозъчни импланти, експериментите върху други биологични видове могат да бъдат продиктувани не само от необходимостта да се спазват установени правила, но и от наблюдение на мозъчната активност на определен вид.

И така, през 2006 г. в Медицинския колеж на Джорджия беше проведен експеримент за изследване на процеса на функционална адаптация на мозъка в процеса на усвояване на сетивните различия. Мозъците на маймуните бяха стимулирани с електроди и се опитаха да ги научат на връзката между звуковите промени и наградите.

През 2001 г. бяха публикувани данни от работата на японски специалисти по дистанционно управление на мозъка на хлебарки.

 С помощта на електрическа стимулация беше възможно да се контролира насекомото, включително движения по дадена траектория и завои надясно и наляво.

Субектите бяха облечени във високотехнологични раници, два пъти по-тежки от самите хлебарки, които съдържаха микропроцесорни и електродни системи. Вместо антени, на насекомите били поставени електроди, които достигали до мозъка и го стимулирали с импулси, когато учените изпращали сигнали от дистанционното управление.

Подобен експеримент беше проведен през 2022 г. Китайски изследователи от Колежа по електротехника и автоматизация към Университета за наука и технологии в Шандонг тестваха летящи гълъби, които сега използват слънчеви клетки за съхранение на чипа.

Разработчиците бяха изправени пред задачата да създадат лек източник на енергия, който да има проста система за презареждане.

 На гърба на птицата беше поставена малка литиева батерия, която се захранваше от слънчеви панели.

По време на изследването беше възможно да се контролира полета на гълъбите в продължение на два часа при ясно слънчево време. Освен това тестваните субекти изпълняваха прости команди, като завъртане на главата си надясно или наляво. Успешното изпълнение на задачите е постигнато в 80-90 процента от случаите, останалите 10-20 процента от неуспехите са обяснени от учените като уморени птици или разсейване.

Серия от експерименти на екипа на Теодор Бергер от Университета на Южна Калифорния илюстрира възможността за „включване“ на паметта на плъхове чрез изпращане на електрически импулси.