Протез для памяти и ночное зрение: 6 проектов, которые объединяют мозг с компьютером

Илон Маск никак не угомонится. Мало ему пилотируемых полетов на орбиту Земли и планов колонизации Марса, теперь он обещает еще и революцию в области нейроинтерфейсов со своим проектом Neuralink.

В ближайшем будущем оснащение мозга электронными компонентами поможет вылечить немало болезней и сделает первый шаг на пути превращения людей в супергероев, уверен инженер и автор блога Science & Future в Яндекс.Дзене Денис Юшин.

Апгрейд мозга

В прошлом году принадлежащая Илону Маску компания Neuralink представила вживляемый в мозг крошечный чип с 1024 электродами. Чип соединяется с расположенным за ухом модулем, который позволяет человеку буквально силой мысли управлять, например, смартфоном или компьютером. Среди задач устройства — восстановление нейронных связей у пациентов, мозг которых пострадал в результате серьезных травм, болезней Паркинсона и Альцгеймера и других расстройств. 

Кроме того, уверяет Маск, с помощью Neuralink люди смогут слушать музыку без наушников, передавая звуковые сигналы непосредственно в мозг, а также воздействовать на рецепторы, контролирующие выбросы окситоцина, серотонина и других химических веществ, которые отвечают за удовольствие. 28 августа Маск презентует новое поколение чипов Neuralink.

Чип против депрессии

Разумеется, Илон Маск не первым обратил внимание на возможности нейроинтерфейсов. Еще в 2006 году глубокую стимуляцию мозга впервые применили для лечения пациентки, страдавшей депрессией. Операция была довольно грубой: девушке просверлили два небольших отверстия в черепе, чтобы имплантировать в пучок мозговых волокон два электрода. Они соединялись с проводами под кожей в области ключицы, где находились два блока батарей размером немного больше спичечного коробка. Сложная конструкция сработала: нейростимуляторы исправили «ложные» сигналы нервной системы, благодаря чему пациентка исцелилась. 

Лечением депрессии дело не ограничивается: сегодня более 100 тысяч человек с диагностированной болезнью Паркинсона живут с имплантированными в головы чипами. 

Стимуляция без имплантации

Лечение болезней с помощью имплантов в мозг — это, конечно, хорошо, но не все готовы добровольно сверлить себе череп. Исследователи Университета Мельбурна работают над устройством прямой глубокой стимуляции головного мозга, которое позволит не вскрывать череп пациентам с болезнями Паркинсона и Альцгеймера. 

Прибор Stentrode вводят в кровеносные сосуды рядом с двигательной корой головного мозга через небольшое отверстие на шее. Сначала специалисты продемонстрировали, что устройство способно считывать сигналы головного мозга, а затем показали, что оно может и доставлять необходимые сигналы в локальные области мозга. Впервые такую стимуляцию провели с помощью устройства, имплантированного в кровеносный сосуд — без вживления в мозг.

Имплант вернет подвижность

Возможности нейротехнологий не ограничены лечением психических расстройств. Система BrainGate предназначена для людей, утративших способность управлять конечностями. Эта разработка поможет пациентам, страдающим боковым амиотрофическим склерозом (болезнь Стивена Хокинга), и людям с травмами спинного мозга. Эксперименты уже продемонстрировали возможность управления различными устройствами с помощью импланта.

BrainGate представляет собой систему датчиков, имплантированных в мозг, и внешнего декодирующего устройства, которое подключается к протезу или любому прибору. Около сотни электродов толщиной с волос фиксируют электромагнитные импульсы, распознавая сигналы нейронов в отдельных областях мозга, например, в участке, отвечающем за движение рук. 

Затем датчик преобразует мозговую активность в электрические сигналы, которые передаются на внешнее устройство и декодируются специальным программным обеспечением, позволяя управлять гаджетами силой мысли. Кроме того, BrainGate сохраняет полученные данные для последующего анализа, что поможет неврологам отслеживать точную картину припадков у пациентов, страдающих эпилепсией.

Протез для памяти

Некоторые разработки направлены на улучшение человеческих способностей, чуть ли не на создание суперлюдей. Специалисты Университета Южной Калифорнии успешно испытали устройство, которое назвали «протезом памяти». 

Сначала добровольцам демонстрировали изображения, которые требовалось запомнить. Когда испытуемые вспоминали изображения, вживлённые в мозг электроды фиксировали области и даже отдельные нейроны, задействованные в процессе. Полученные сигналы поступали на чип — тот самый «протез памяти», — который выявлял наиболее эффективные нейроны.

Затем, когда пациентам нужно было назвать увиденные ранее изображения, учёные стимулировали соответствующие области мозга слабыми электрическими разрядами. В итоге «протез памяти» улучшал кратковременную память в среднем на 15%, а рабочую — на 25%. 

Мозг на службе армии

Американские военные тоже включились в гонку по созданию эффективных нейроинтерфейсов. Одна из их разработок направлена на создание прямой связи между мозгом и внешним устройством путём определенных манипуляций со зрительной зоной коры головного мозга. По сути, разработчики создают своего рода виртуальный дисплей прямо в человеческом мозге с помощью светочувствительных белков. Таким образом человек с имплантом сможет «видеть» изображения, которых на самом деле нет у него перед глазами. 

На первых порах изображения будут простыми — например, цифры электронных часов. В будущем, надеются разработчики, технология позволит не только избавить людей от очков, но и управлять экзоскелетами. Кроме того, она может улучшить боевые качества солдат, расширяя возможности зрения. Военные смогут невооруженным взглядом видеть в темноте или на огромном расстоянии.