Компанії розігрують технологічну гонку з високими ставками. Місце цих змагань – людські мізки, буквально. В найближчі 12 місяців кількість людей з інтерфейсом “мозок-комп’ютер” має подвоїтися. Майбутній рік матиме вирішальне значення для компаній, що просувають цю технологію.
Інтерфейси мозок-комп’ютер вже дозволяють людям з паралічем керувати комп’ютерами і повідомляти про свої потреби, а незабаром дозволять паралізованим маніпулювати протезами кінцівок, не рухаючи жодним м’язом.
На сьогоднішній день стаціонарно встановлені інтерфейси “мозок-комп’ютер” менш ніж у 100 людей. В найближчі 12 місяців це число більш ніж подвоїться за умови, що компанії, які отримали дозвіл від агенції FDA на експериментальне використання, досягнуть своїх цілей у клінічних випробуваннях.
Apple уже оголосила про свій намір дозволити цим імплантатам управляти iPhone та іншими продуктами.
Існують десятки так званих “нейротех”-стартапів. Чотири лідирують в області імплантатів: Paradromics, Synchron, Precision Neuroscience, Neuralink, яка відома перш за все не своїми технологічними результатами, а власником – Ілоном Маском.
Всі, крім Paradromics, досягли тієї точки, коли вони вбудовують мікросхеми в голови людей. У кожної компанії свій підхід, і всі наводять причини, за якими вони вірять, що їх продукт буде затребуваний.
Всі четверо роблять ставку на те, що в кінцевому результаті вони стануть стандартним пристроєм для десятків тисяч, можливо, навіть мільйонів з нас. Приз, за яким вони женуться: Morgan Stanley прогнозує, що до 2041 році ринок мозкових комп’ютерних імплантатів досягне 1 мільярда доларів на рік.
За винятком, можливо, пошуку штучного інтелекту людського рівня або колонізації інших планет, небагато областей демонструють настільки широку прірву між потенціалом технології та її найближчими перспективами.
“Є думка, що це стане річчю масового споживання, яку ви зможете продати”, – говорить доктор Ян Каджигас, нейрохірург з Пенсільванського університету, який провів новаторське дослідження мозкових імплантатів і встановив їх декільком пацієнтам. “Як клініцист, я знаходжу такий спосіб говорити небезпечним”.
Він підкреслює, що це медичні процедури з усіма ризиками, притаманними операції на головному мозку, включаючи інфекцію. “Ризикувати імплантацією в головний мозок, якщо ви молода людина без проблем зі здоров’ям, тому що перебуваєте в торговому центрі і хочете мати кращий інтерфейс зі своїм телефоном, я не знаю, наскільки це розумно в сучасному світі, в якому ми живемо”, – додав Каджигас.
Для провідних компаній на ринку інтерфейсів мозок-комп’ютер загальноприйнято, що чим більше потрібна пропускна здатність, тим більше інвазивним повинен бути імплантат. Крім майбутніх проривів в обробці сигналів, імплантати повинні проникати глибше в тканини нашого мозку, щоб домогтися найкращої продуктивності.
Невідомість щодо безпеки, продуктивності і вартості – ось чому випробування, які відбудуться в наступному році, може поліпшити становище цих чотирьох претендентів.
Маршрут руху по кровоносних судинах
Компанія Synchron, яка співпрацює з Apple, є однією з найменш інвазивних. Її імплантат, який представляє собою трубчасту сітку електродів, вводиться через велику кровоносну судину в головному мозку, подібно стенту. За словами Курта Хагстрома, комерційного директора компанії, його можна встановити, не розкриваючи череп пацієнта, тому можна було б навчити більше лікарів проведенню цієї операції.
Недолік: показання мозкової активності з електродів, як правило, менш точні. У сценарії Apple пацієнти поки повинні носити окуляри Apple Vision Pro. Вони переміщують курсор за допомогою відстеження погляду, а не контролю розумом, потім “клацають” по предмету, думаючи про рух одною зі своїх кінцівок.
До кінця 2025 року Synchron почне заключні випробування свого імплантованого інтерфейсу мозок-комп’ютер. За словами Хагстрома, ці випробування триватимуть близько двох років.
Розріз в черепі: точна нейробіологія
Точна нейробіологія спрямована на те, щоб помістити невеликий плоский набір електродів на поверхню мозку. У той час як нинішня система дротова, Precision розробляє повністю бездротову, в якій ніщо не виступає через шкіру, а зв’язок і підзарядка здійснюються по бездротовій мережі.
Завдяки 1024 електродам, розташованих на площі 1,5 квадратних сантиметри, система потенційно може виконувати більше, ніж система Synchron. Наприклад, вона може переводити мислення в мовлення.
Ключова проблема: Neuralink і інші отримують користь із десятиліть глибоких досліджень мозку приматів. Precision реєструє нейронну активність по-різному, і дослідники тільки починають зіставляти сигнали, каже Каджигас, який на даний момент протестував це на 11 пацієнтів.
“Я думаю, що в наступному році це може стати життєздатним рішенням для пацієнтів з ампутованою рукою, які зможуть управляти роботизованою рукою”, – додає він.
Завдяки новим дозволам FDA, Precision може встановлювати свою систему в голові людини на термін до 30 днів. За словами генерального директора Майкла Магера, у найближчі 12 місяців компанія встановить свої пристрої десь між десятками і сотнями пацієнтів. Якщо ці випробування пройдуть успішно, компанія протестує більше постійних імплантатів.
Кора головного мозку як подушечка для шпильок
Інтерфейс мозок-комп’ютер Paradromics виглядає як монета з липучкою на одній стороні, з 421 крихітним електродом, що вдавлюються в мозок на 1,5 міліметра. Установка декількох таких електродних решіток може забезпечити особливо швидке з’єднання, наприклад, різницю між поганим сигналом Wi-Fi і відмінним. Він може записувати дані з окремих нейронів, як система Neuralink, говорить виконавчий директор Метт Енгл.
Електроди компанії настільки малі, що теоретично вони можуть залишатися непоміченими мозком пацієнта, запобігаючи утворенню рубців та інші проблеми, які турбували ранні системи в університетських лабораторіях, додає він. Компанія ще не встановила один з них людині, але два перебували в мозку вівці протягом трьох років, і обидва підтримували міцний зв’язок з мозком протягом усього цього часу.
Paradromics є частиною програми FDA, спрямованої на прискорення затвердження передових медичних пристроїв і планує почати своє перше клінічне випробування на людях пізніше в цьому році.
Глибоке занурення в мозок
За словами Маск, засновника Neuralink, компанія імплантувала пристрої трьом пацієнтам . Другий пацієнт продемонстрував здатності, які раніше демонструвалися тільки в дослідницьких лабораторіях, де дроти йшли глибоко в мозок учасників і підключалися безпосередньо до зовнішніх комп’ютерів. З електродами, імплантованими на сім міліметрів в мозок, пацієнт Neuralink міг розробляти програмне забезпечення, грати у відеоігри і багато іншого.
Чип складається з 64 ниток, кожна з яких тонше людського волосся і вводиться в мозок. Потім чип імплантується в отвір в черепі. Кожна з ниток вводиться в моторну кору головного мозку спеціальним хірургічним роботом.
Кожна нитка має 16 електродів, які відстежують електричні сигнали, що поширюються між сусідніми нейронами, передаючи інформацію назад на чіп. Чип оцифровує дані і відправляє їх у додаток Neuralink на комп’ютері, який перетворює їх в такі дії, як переміщення комп’ютерного курсору або клацання лівою кнопкою миші.
Одною з великих переваг Neuralink є бездротова передача даних, і його можна носити без підключення до зовнішніх комп’ютерів. В результаті люди можуть використовувати свій пристрій будинку, на відміну від старих технологій, які зазвичай використовувалися в лабораторних умовах.
За словами Каджигаса, такого роду імплантати пов’язані з потенційними компромісами. Виникає питання, чи буде з часом мозок реагувати на ці електроди таким чином, що вони стануть непридатними для використання. І ще виникає питання про можливість оновлення: після того, як ви ввели електроди глибоко в кору головного мозку, неясно, наскільки легко ви зможете отримати їх і встановити нову модель.
Майбутнє широко відкрито
Отримання мозкового імплантату може в один прекрасний день стати такою ж рутиною, як, скажімо, встановлення кохлеарного імплантату, яким до 2022 року був охоплений мільйон пацієнтів з порушеннями слуху. Якщо це так, то здатність безпосередньо взаємодіяти з нашим мозком могла б стати однією з найбільш революційних медичних і потенційно споживчих технологій в історії.
Експерти описують різні потенційні застосування інтерфейсів мозок-комп’ютер: з’ясування, які ліки краще всього підходить для нашої конкретної хімії мозку; використання одних тільки думок для керування транспортними засобами, кінцівками та екзоскелетами; і генерування мови безпосередньо з думки.
Для досягнення цієї мети потрібно подолати ще одну перешкоду, яка не має нічого спільного з наукою: ці стартапи повинні стати справжнім бізнесом, каже Джастін Санчес, колишній керівник відділу досліджень мозкових імплантатів у науково-дослідному підрозділі Пентагону, Агентство перспективних оборонних дослідницьких проектів.
Можливо, одного разу хтось зможе стати самостійним гігантом з виробництва медичного обладнання. Але у більшості з цих компаній, швидше за все, закінчаться гроші або їх спочатку придбають великі компанії, що займаються медичними технологіями.
Що б не сталося, вбудовані в мозок імплантати виявляться казкою, що перетворить життя користувачів цих імплантатів на пекло. Просто погляньте на свій старий самртфон: напевне, він в чудовому фізичному стані, але виробник вирішив не випускати для нього свіжий Android чи iOS, змусивши вас купити новий девайс. З імплантатами відбувається те ж саме і бізнес просто забуває про користувачів своїх старих імплантатів, як ви забуваєте про свій старий смартфон. Після цього людям, які отримали нову якість життя з імплантатом, доводиться страждати з непрацюючим залізом в тілі.
За матеріалами: WSJ
