Родні Горхем нещодавно досяг знаменної віхи, доступної наразі небагатьом людям: він прожив із імплантованим інтерфейсом мозок-комп’ютер протягом п’яти років. Цей експериментальний імплантат, розроблений стартапом Synchron, дозволяє йому керувати комп’ютером та іншими цифровими пристроями у власному домі, використовуючи лише силу думки. Для 65-річного пана Горхема, що страждає на бічний аміотрофічний склероз (БАС), через який він більше не може ходити, розмовляти або рухати руками, цей пристрій став справжнім порятунком.
Synchron є однією з кількох компаній, серед яких і Neuralink Ілона Маска, які прагнуть комерціалізувати мозково-комп’ютерні інтерфейси для допомоги людям із паралічем. Протягом останніх п’яти років програмне та апаратне забезпечення Synchron пройшло численні модифікації, і пан Горхем відігравав ключову роль у формуванні еволюції цієї технології. З-поміж десяти добровольців, які отримали імплантат Synchron на сьогоднішній день, він прожив із ним найдовше, адже пристрій був встановлений йому у грудні 2020 року в рамках клінічних випробувань в Австралії. До слова, найдовше в історії користується імплантованим мозково-комп’ютерним інтерфейсом Нейтан Коупленд, у якого встановлено чотири дослідницькі масиви компанії Blackrock Neurotech вже понад десять років.
Механізм дії та розвиток технології
Перший продукт компанії Synchron, що отримав назву Stentrode, являє собою крихітну сітчасту трубочку, яка розміщується у кровоносній судині біля мозку та збирає нейронні сигнали. Цей пристрій вводять через яремну вену в основі шиї та проводять крізь судину, доки він не досягне моторної кори – ділянки мозку, відповідальної за довільні рухи. Після цього, хірургічно встановлений блок у грудній клітці приймає ці сигнали мозку, а потім передає їх із тіла на зовнішній приймач.
Як пояснює Том Окслі, засновник і генеральний директор Synchron, ефективність мозково-комп’ютерних інтерфейсів залежить від алгоритмів декодування, що перетворюють мозкову активність на дії, які користувач має намір виконати. Наприклад, людина може подумати про стискання кулака або постукування ногою, щоб здійснити клік миші на екрані комп’ютера, адже, незважаючи на параліч, нейрони в мозку все одно спрацьовують за унікальною схемою, коли людина намагається це зробити. Завдання декодера полягає в тому, щоб послідовно розпізнавати цей вихідний нейронний сигнал для забезпечення корисності інтерфейсу.
Пан Горхем розпочав свій шлях із використання мозково-комп’ютерного інтерфейсу для виконання поодиноких кліків, поступово перейшовши до множинних кліків, а потім і до ковзного керування, що можна порівняти з регулюванням гучності. Тепер він здатен переміщати курсор комп’ютера, що є прикладом двовимірного керування, яке включає горизонтальні та вертикальні рухи в межах двовимірної площини. Протягом років пан Горхем мав нагоду випробовувати різні пристрої за допомогою свого імплантату, а також безпосередньо сприяв розробці Switch Control – нової функції доступності, анонсованої Apple минулого року, яка дозволяє користувачам мозково-комп’ютерних інтерфейсів керувати iPhone, iPad та Vision Pro за допомогою думок.
Роль користувача у розвитку інновацій
Зафар Фараз, польовий клінічний інженер Synchron, відвідує пана Горхема двічі на тиждень, аби проводити сесії з використання його мозково-комп’ютерного інтерфейсу. Завдання пана Фараза полягає у моніторингу продуктивності пристрою, усуненні проблем та вивченні діапазону можливостей, які пан Горхем може та не може виконувати за його допомогою. Компанія Synchron покладається на ці дані для покращення надійності та зручності своєї системи. У відеодемонстрації, показаній минулого року на конференції Nvidia в Сан-Хосе, Каліфорнія, пан Горхем продемонстрував використання свого імплантату для відтворення музики зі смарт-колонки, вмикання вентилятора, регулювання освітлення, активації автоматичної годівниці для домашніх тварин та керування роботизованим пилососом у своєму домі в Мельбурні, Австралія.
Протягом багатьох років роботи з паном Горхемом, вони з інженером Фаразом провели безліч експериментів, щоб дослідити можливості імплантату. Одного разу, за словами пана Фараза, пан Горхем використовував два iPad поруч, перемикаючись між грою на одному та прослуховуванням музики на іншому. Іншим разом пан Горхем грав у комп’ютерну гру, де йому потрібно було брати блоки з полиці, причому ця гра була пов’язана зі справжньою роботизованою рукою в Університеті Мельбурна, що за десять кілометрів від дому пана Горхема, яка віддалено переміщала реальні блоки у лабораторії.
До діагностики БАС у 2016 році пан Горхем був продавцем програмного забезпечення в IBM, і, як розповідає його дружина Керолайн, він із великим задоволенням бере участь у розробці цієї технології. Вона зазначає, що це відповідає життєвим навичкам Родні, який провів 30 років у сфері інформаційних технологій, спілкуючись із клієнтами та розробниками, а тепер його роль ніби змінилася на протилежну. Після сесії з паном Фаразом пан Горхем часто щиро усміхається, що свідчить про його задоволення від процесу та важливість його вкладу в прогрес.
Майбутні виклики та питання доступності
Через польові візити команда Synchron усвідомила необхідність зміни конфігурації своєї системи. Наразі дротовий кабель з контактною площадкою на одному кінці повинен розташовуватися на грудній клітці користувача, збираючи мозкові сигнали та передаючи їх до зовнішнього блоку. У своїй системі другого покоління Synchron планує усунути цей дріт, оскільки, як зазначив генеральний директор Окслі, залежність від сторонньої допомоги для налаштування такого компонента є суттєвою проблемою для паралізованих людей, адже мозково-комп’ютерні інтерфейси повинні бути легкими для налаштування опікунами в домашніх умовах, якщо пацієнти мають намір використовувати їх регулярно. Протягом років, поки пан Горхем брав участь у випробуваннях Synchron, його стан повільно прогресував, і тепер використання імплантату вимагає від нього значної концентрації, а сам він легко втомлюється, що ілюструє складнощі, пов’язані з нейродегенеративними захворюваннями.
Ця ситуація піднімає важливі питання для Synchron та інших компаній щодо довгострокової корисності цих пристроїв для пацієнтів із нейродегенеративними захворюваннями: чи зможуть люди продовжувати використовувати їх у міру погіршення стану, і чи покриватиме страхування дорогий пристрій, що вимагає хірургічного втручання та має потенційно обмежений термін служби? Хоча середня тривалість життя після діагностики БАС становить три-п’ять років, багато людей живуть довше, і з моменту першої операції Synchron у 2019 році деякі учасники вже померли через природний прогрес хвороби. З іншого боку, люди зі стабільнішими формами паралічу, наприклад, внаслідок травми спинного мозку, можуть потенційно використовувати мозково-комп’ютерний інтерфейс до кінця життя, хоча й вони можуть відчувати розумову втому від керування пристроєм годинами на день. Дружина пана Горхема, Керолайн, справедливо наголошує, що компанії повинні більше враховувати індивідуальні особливості та людський фактор, оскільки потреби кожної людини є унікальними.
За матеріалами: Wired
