Началось внедрение нейротехнологий: Как чипирование мозга изменит человечество

Наука

Американская FDA разрешила компании Neuralink, принадлежащей Илону Маску, проводить испытания нейроимплантов на людях. В мире существует множество компаний, включая российские, которые занимаются разработкой нейроинтерфейсов, также известных как «мозг-компьютер» системы. Материал РИА Новости рассказывает о проблемах, с которыми сталкиваются разработчики в этой области.

Нейротехнологическая революция

В начале XX века благодаря электроэнцефалографии (ЭЭГ) ученым удалось обнаружить, что нейроны передают информацию друг другу с помощью электрических импульсов. Это позволило раскрыть функции различных областей коры головного мозга. В 1973 году профессор Жак Видаль из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе предложил понятие «нейрокомпьютерный интерфейс» (НКИ) и сформулировал задачу разработки технологий, которые позволят преобразовывать мысленные намерения в физические действия.

Большинство нейроинтерфейсов проходят через четыре основных этапа:

  1. Получение мозговых сигналов с помощью поверхностных электродов (в неинвазивном варианте) или вживленных чипов (в инвазивном варианте).
  2. Предварительная обработка сигналов и передача данных в компьютер.
  3. Интерпретация сигналов и формирование цифровых команд.
  4. Управление различными устройствами, такими как клавиатура или мышь компьютера, роботический протез, инвалидная коляска, автомобиль и другие.
Началось внедрение нейротехнологий: Как чипирование мозга изменит человечество


В конце 1990-х годов первые эксперименты с нейрокомпьютерными интерфейсами (НКИ) были проведены на животных. Американские нейробиологи смогли воссоздавать то, что видели животные, используя сигналы нейронов зрительной системы кошек. В другом эксперименте данные о мозговой активности обезьян были расшифрованы и использованы для управления роботизированной рукой. Позже, добавив обратную связь, эта техника была применена для восстановления подвижности у людей с параличом конечностей путем электрической стимуляции мышц.

В настоящее время новые разработки в этой области постоянно появляются. Прежде всего, эти технологии предлагают помощь людям с ограниченными возможностями. Например, людям с повреждением спинного мозга или параличом конечностей скоро будет доступно управление протезами и контроль инвалидных колясок с помощью мысленных команд. Также проводятся испытания мозговых имплантатов для людей, страдающих эпилепсией, болезнью Паркинсона, слепотой и другими расстройствами.

Однако испытания на людях только начинаются, и их результаты будут дальнейшим шагом в развитии нейротехнологий.

В конце мая компания Neuralink, основанная Илоном Маском, получила разрешение от Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA) на проведение испытаний своего нейрокомпьютерного интерфейса (НКИ) под названием Link.

Этот интерфейс представляет собой чип, размером с небольшую монету, который хирургически имплантируется в череп при помощи высокоточного робота. Тысячи микроскопических нитей связывают чип с нейронными цепочками в мозге, а связь с компьютером осуществляется посредством Bluetooth.

Компания Neuralink утверждает, что Link способен управлять протезами конечностей и может привести к революции в лечении таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, эпилепсия и последствия травмы спинного мозга. Кроме того, разработка может быть полезной при лечении ожирения, аутизма, депрессии, шизофрении и других заболеваний.

Хотя этот проект является одним из самых громких, он не является единственным и не первым в своем роде. Компания Synchron уже провела испытания эндоваскулярного нейрокомпьютерного интерфейса под названием Stentrode на пациентах с тяжелым параличом. Эксперимент продолжался в течение 12 месяцев, и за все это время нейроимплант, введенный в мозг через кровеносные сосуды у четырех добровольцев, успешно передавал нейронные сигналы на компьютер. Парализованные люди могли управлять инвалидными колясками, использовать электронную почту, создавать текстовые сообщения, управлять личными финансами, совершать покупки онлайн и общаться с персоналом клиники.

Также инженеры компании Science Corporation совместно с учеными-офтальмологами из Медицинской школы Стэнфордского университета и Калифорнийского университета в Сан-Франциско разработали зрительный протез под названием Science Eye на основе нейрокомпьютерного интерфейса. Этот протез предназначен для пациентов с пигментным ретинитом и возрастной дегенерацией желтого пятна — двумя формами приобретенной слепоты, для которых не существует эффективных методов лечения.


Существуют и другие примеры успешных испытаний нейроимплантов на людях не только в США, но и в других странах.

«Нейроимплантация имеет долгую историю», — говорит Сергей Гуляев, нейрофизиолог, доцент Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ, доктор медицинских наук. «Идеи об этой технологии впервые появились в 1930-х годах, а в 1960-х годах они привели к разработке стереотаксической глубокой стимуляции, которая стала основой для новых методов лечения болезни Паркинсона, алкогольной и наркотической зависимости, а также эпилепсии».

Однако использование инородных объектов в человеческом организме и связанные с этим трудности, такие как возможное инфицирование и отторжение имплантов, долгое время ограничивали широкое применение нейрокомпьютерных интерфейсов в медицине. «Сегодня все эти проблемы решаются благодаря технологиям биопринтинга, разработке тканесовместимых полимеров и применению нанотехнологий. Таким образом, мы сейчас свидетельствуем настоящему ренессансу в этой области», — подчеркивает ученый.

Российский Нейронет

В России, в рамках Национальной технологической инициативы (НТИ), активно развивается направление «Нейронет». Основная задача этого направления заключается в создании «средств человеко-машинных коммуникаций, основанных на передовых разработках в нейротехнологии, способствующих повышению продуктивности человеко-машинных систем и эффективности психических и мыслительных процессов». Для этой цели был создан отраслевой союз под названием «Нейронет» — некоммерческое партнерство, которое объединяет тысячи специалистов, экспертов и сотни малых предприятий. В рамках этой инициативы было запущено множество проектов.

«В 2015 году мы разработали дорожную карту, где определили наше видение технологий, которые в течение десяти-двадцати лет выйдут из лабораторий и превратятся в реальные продукты и сервисы», — рассказывает Андрей Иващенко, лидер рабочей группы по разработке и реализации дорожной карты «Нейронет», заведующий кафедрой инновационной фармацевтики и биотехнологии МФТИ, а также глава фармацевтической компании «ХимРар». «Одно из шести направлений этого плана посвящено нейромедицине. В этом сегменте собраны все технологии, связанные с нейротехнологиями в медицине: оборудование, экзоскелеты, протезы, нейроинтерфейсы — как инвазивные, так и неинвазивные методы соединения человека с машинами».

В компании «Сенсор-Тех» уже разработан имплант под названием «Elvis» для восстановления зрения. Этот микрочип, установленный на черепе, стимулирует зрительную кору головного мозга с помощью слабых электрических токов. Внешняя гарнитура, состоящая из обруча с камерой, закрепленной на голове, и микрокомпьютерного блока, обрабатывает изображение с использованием интеллектуальных алгоритмов. Проект имеет частных инвесторов, и испытания на людях планируется начать в следующем году.

Компания «Моторика» сотрудничает с Медицинским центром Дальневосточного федерального университета и Центром нейробиологии и нейрореабилитации имени В. Зельмана «Сколтеха» в проведении испытаний нейромодуляционной платформы NEMO Sensitive. Эта платформа разработана для устранения фантомных болей и воспроизведения ощущений в протезах конечностей. Она относится к группе инвазивных нейрокомпьютерных интерфейсов (НКИ). В ноябре 2021 года двум мужчинам, которым отсутствовали кисти рук, были вживлены электроды, соединяющие оставшиеся нервные окончания с механическими пальцами. После операции пациенты смогли ощущать силу сжатия протеза, ощущать предметы и даже их температуру.

В рамках консорциума центра «Бионическая инженерия в медицине» Национальной технологической инициативы (НТИ) специалисты компании «Моторика» совместно с учеными из Самарского государственного медицинского университета работают над разработкой нейроинтерфейсов для управления протезами верхних и нижних конечностей. Исследования на животных продолжаются.

Для проведения клинических испытаний и получения лицензий от Росздравнадзора необходимы российским проектам инвазивных нейрокомпьютерных интерфейсов (НКИ) финансирование и поддержка. Андрей Иващенко отмечает: «Клинические испытания требуют значительных затрат, по сравнению с предклиническими исследованиями. Без государственной поддержки все останется на уровне экспериментальных разработок. Наши геополитические конкуренты уже перешли к клиническим испытаниям. Поэтому нам необходимо срочно продвигать существующие разработки на новый уровень».

«На данный момент ни один проект в мире еще не стал коммерческим», — продолжает Владимир Конышев, руководитель лаборатории нейроробототехники МФТИ и генеральный директор группы компаний «Нейроботикс», отвечающий за сегмент нейромедтехники в рамках Национальной технологической инициативы (НТИ) «Нейронет». «Neurаlink» и «Сенсор-Тех» переходят к испытаниям на людях, и по срокам пилотных исследований мы не отстаем. Однако технически мы отстаем, так как у нас нет необходимой регуляторной базы. Компании в России не получают такого финансирования, как у Илона Маска. Пока все зависит от отдельных энтузиастов-разработчиков, поддерживаемых энтузиастами-инвесторами, и это должно измениться. В противном случае, нашим пострадавшим со СВО (состоянием после военных действий) придется приобретать оборудованием у американских компаний».

На сегодняшний день все чипы для нейроустройств производятся в США, и большинство разработок и научных публикаций в этой области также американские. Проблема заключается в слабости нашей системы образования в нейронауках. У нас есть сильная фундаментальная наука, но мир активно движется в сторону современных технологий. Пока у нас не будет достаточного числа специалистов в этой области, мы будем отстаивать. Однако ситуация постепенно меняется. В этом году РНИМУ имени Н. И. Пирогова открыла магистратуру по нейропротезированию. Недавно правительство также утвердило Концепцию технологического развития до 2030 года, в которой нейротехнологии были признаны одним из приоритетных направлений для достижения технологического суверенитета и инновационного экономического роста.

В целом, для российских проектов инвазивных нейрокомпьютерных интерфейсов (НКИ) необходимы клинические испытания, лицензирование и поддержка Росздравнадзора. Однако самым важным аспектом является источник финансирования. Для развития и коммерциализации этих проектов необходима государственная поддержка и создание благоприятных условий для инноваций. Только тогда российские компании смогут конкурировать на мировом рынке и обеспечить доступ к передовым нейротехнологиям для своих граждан.

Источник
Оцените статью
VivaNews
Добавить комментарий