Родни Горхем недавно достиг значимой вехи, пока доступной лишь ограниченному кругу людей: он прожил с имплантированным нейрокомпьютерным интерфейсом в течение пяти лет. Этот экспериментальный имплантат, разработанный стартапом Synchron, предоставляет ему возможность управлять компьютером и другими цифровыми устройствами в собственном доме, используя исключительно силу мысли. Для 65-летнего господина Горхема, страдающего боковым амиотрофическим склерозом (БАС), который лишил его способности ходить, говорить и двигать руками, данное устройство стало жизненно важным инструментом, возвращающим утраченный контроль над взаимодействием с окружающим миром.
Synchron является одной из нескольких компаний, включая Neuralink Илона Маска, которые активно стремятся коммерциализировать нейрокомпьютерные интерфейсы с целью оказания помощи людям с параличом. В течение последних пяти лет программное и аппаратное обеспечение Synchron претерпело многочисленные модификации, при этом господин Горхем играл ключевую роль в формировании эволюции данной технологии. Среди десяти добровольцев, которым на сегодняшний день был установлен имплантат Synchron, он прожил с ним дольше всех, поскольку устройство было имплантировано в декабре 2020 года в рамках клинических испытаний, проводимых в Австралии. Следует отметить, что дольше всех в истории имплантированным нейрокомпьютерным интерфейсом пользуется Нейтан Коупленд, у которого четыре исследовательских массива компании Blackrock Neurotech установлены уже более десяти лет.
Механизм действия и развитие технологии
Первый продукт компании Synchron, получивший название Stentrode, представляет собой миниатюрную сетчатую трубочку, которая размещается в кровеносном сосуде вблизи головного мозга и собирает нейронные сигналы. Данное устройство вводится через яремную вену у основания шеи и проводится по сосуду до тех пор, пока оно не достигнет моторной коры — области мозга, ответственной за произвольные движения. Впоследствии хирургически установленный блок в грудной клетке принимает эти мозговые сигналы, а затем передает их из тела на внешний приемник.
Как поясняет Том Оксли, основатель и генеральный директор Synchron, эффективность нейрокомпьютерных интерфейсов определяется алгоритмами декодирования, преобразующими мозговую активность в действия, которые пользователь намерен выполнить. Например, пользователь может сосредоточиться на мысли о сжатии кулака или постукивании ногой для осуществления клика мышью на экране компьютера, поскольку, несмотря на паралич, нейроны в мозге продолжают активироваться по уникальной схеме, когда человек пытается выполнить такое действие. Задача декодера заключается в последовательном распознавании этого исходного нейронного сигнала с целью обеспечения высокой полезности и функциональности интерфейса.
Господин Горхем начал свой путь с использования нейрокомпьютерного интерфейса для выполнения одиночных кликов, постепенно переходя к множественным кликам, а затем и к скользящему управлению, что сопоставимо с регулированием громкости. В настоящее время он способен перемещать курсор компьютера, что служит примером двухмерного управления, включающего горизонтальные и вертикальные движения в пределах двухмерной плоскости. На протяжении многих лет господин Горхем имел возможность тестировать различные устройства с помощью своего имплантата, а также непосредственно способствовал разработке Switch Control — новой функции доступности, анонсированной Apple в прошлом году, которая позволяет пользователям нейрокомпьютерных интерфейсов управлять iPhone, iPad и Vision Pro посредством мысли.
Роль пользователя в развитии инноваций
Зафар Фараз, полевой клинический инженер Synchron, посещает господина Горхема дважды в неделю для проведения сессий по использованию его нейрокомпьютерного интерфейса. Задача господина Фараза заключается в мониторинге производительности устройства, устранении возникающих проблем и исследовании всего спектра возможностей, которые господин Горхем может выполнять или не выполнять с его помощью. Компания Synchron полагается на эти данные для постоянного улучшения надежности и удобства своей системы. В видеодемонстрации, представленной в прошлом году на конференции Nvidia в Сан-Хосе, Калифорния, господин Горхем продемонстрировал использование своего имплантата для воспроизведения музыки со смарт-колонки, включения вентилятора, регулирования освещения, активации автоматической кормушки для домашних животных и управления роботизированным пылесосом в своем доме в Мельбурне, Австралия.
За годы совместной работы с господином Горхемом инженер Фараз и он провели множество экспериментов с целью исследования всех возможностей имплантата. Однажды, по словам господина Фараза, господин Горхем использовал два iPad одновременно, переключаясь между игрой на одном и прослушиванием музыки на другом. В другой раз господин Горхем участвовал в компьютерной игре, где ему требовалось брать блоки с полки, при этом игра была напрямую связана с реальной роботизированной рукой в Университете Мельбурна, расположенном в десяти километрах от дома господина Горхема, которая удаленно перемещала физические блоки в лабораторных условиях.
До постановки диагноза БАС в 2016 году господин Горхем работал продавцом программного обеспечения в IBM, и, как рассказывает его супруга Кэролайн, он с большим удовлетворением принимает участие в разработке этой технологии. Она отмечает, что это соответствует жизненному опыту Родни, который провел 30 лет в сфере информационных технологий, взаимодействуя как с клиентами, так и с разработчиками, и теперь его роль словно изменилась на противоположную. После сессии с господином Фаразом господин Горхем часто искренне улыбается, что свидетельствует о его удовлетворенности процессом и значимости его вклада в общий прогресс.
Будущие вызовы и вопросы доступности
Благодаря полевым визитам команда Synchron осознала необходимость изменения конфигурации своей системы. В настоящее время проводной кабель с контактной площадкой на одном конце должен располагаться на грудной клетке пользователя, собирая мозговые сигналы и передавая их внешнему блоку. В системе второго поколения Synchron планирует устранить этот провод, поскольку, как отметил генеральный директор Оксли, зависимость от посторонней помощи для настройки такого компонента представляет собой существенную проблему для парализованных людей, ведь нейрокомпьютерные интерфейсы должны быть легко настраиваемы опекунами в домашних условиях, если пациенты намерены использовать их регулярно. На протяжении лет участия господина Горхема в испытаниях Synchron его состояние медленно прогрессировало, и теперь использование имплантата требует от него значительной концентрации, а сам он легко утомляется, что наглядно иллюстрирует сложности, связанные с нейродегенеративными заболеваниями.
Данная ситуация поднимает важные вопросы для Synchron и других компаний относительно долгосрочной полезности этих устройств для пациентов с нейродегенеративными заболеваниями: смогут ли люди продолжать использовать их по мере ухудшения состояния, и будет ли страхование покрывать дорогостоящее устройство, требующее хирургического вмешательства и имеющее потенциально ограниченный срок службы? Хотя средняя продолжительность жизни после диагностики БАС составляет три-пять лет, многие люди живут дольше, и с момента первой операции Synchron в 2019 году некоторые участники уже скончались в результате естественного прогресса заболевания. С другой стороны, люди со стабильными формами паралича, например, вследствие травмы спинного мозга, потенциально могут использовать нейрокомпьютерный интерфейс до конца жизни, хотя и они могут испытывать умственную усталость от управления устройством в течение многих часов в день. Супруга господина Горхема, Кэролайн, справедливо подчеркивает, что компаниям следует более тщательно учитывать индивидуальные особенности и человеческий фактор, поскольку потребности каждого человека являются уникальными.
По материалам: Wired
