Наука 2020-01-30 18:27 Катерина Койдан

Нейронні імплантати: можливості та недоліки

Набір тексту силою думки, подолання паралічу, управління штучними кінцівками — це сьогодні вже не наукова фантастика, а реальні можливості, які дають нам нейронні імплантати

Два роки тому Денніс Деґра надіслав незвичайне повідомлення своєму другові: «Ти читаєш найперше у світі текстове повідомлення, надіслане нейронами мозку безпосередньо на мобільний пристрій».

 

66-річний Деґра паралізований нижче ключиць через нещасний випадок, що стався понад 10 років тому. Він зміг надіслати своє повідомлення завдяки двом силіконовим чіпам із металевими електродами, що були хірургічно імплантовані в моторну зону кори його головного мозку. Ці імплантати фіксують активність нейронів мозку та переводять її в певні дії. У результаті людина, лише уявляючи, як рухає джойстик рукою, може перемістити курсор і вибрати потрібні літери на екрані. Таким чином Деґра міг не тільки надсилати повідомлення, а навіть робити замовлення на Amazon.

 

То що ж таке, власне, нейронний імплантат? Це пристрій, який вживлюють у людське тіло для взаємодії з нейронами. Нейрони — це клітини, що спілкуються між собою за допомогою електронних імпульсів, які випускаються за певною схемою — щось на кшталт азбуки Морзе.

 

Вживлені імплантати, які зазвичай є електродами певного типу, можуть зчитувати електронні імпульси, надіслані нейронами, а також надсилати сусіднім нейронам свої електронні імпульси, перекриваючи та коригуючи таким чином органічне спілкування між нейронами.

 

Читайте також: Ліки з комп'ютера

 

Нині нейронні імплантати найчастіше використовують у медичних цілях для глибокої стимуляції мозку (DBS). У межах цієї терапії електроди хірургічним методом вживлюються глибоко в мозок, де вони стимулюють певні структури мозку для зменшення симптомів різних захворювань.

Управління з контролю за продуктами та лікарськими засобами США вперше дозволило використання DBS ще 1997 року для лікування сильного тремору. Відтоді використання DBS було також погоджено для лікування хвороби Паркінсона, дистонії, епілепсії, обсесивно-компульсивного розладу та невропатичного болю. Крім того, досліджується можливість використання глибокої стимуляції мозку для лікування синдрому Туретта й психічних розладів, таких як депресія. За деякими оцінками, імплантати для глибокої стимуляції мозку були встановлені близько 150 тис. пацієнтів по всьому світу.

Мабуть, найбільш вражаючими є випадки, коли нейронні імплантати використовуються для стимуляції спинного мозку або епідуральної стимуляції. Таке лікування дає можливість людям із паралічем нижньої частини тіла рухатися, стояти та навіть ходити на невеликі відстані. Так само мало кого залишають байдужими експерименти, коли люди дістають можливість керувати протезами, зокрема руками та ногами, використовуючи лише силу думки. Такі результати досягаються завдяки вживленню нейронного імплантата в мозок, або й просто в тканини біля місця ампутації. Деякі з доступних сьогодні роботизованих кінцівок можуть навіть надавати сенсорний зворотний зв’язок, стимулюючи нерви безпосередньо над місцем ампутації і передаючи таким чином людині відчуття того, до чого вона торкається.

 

Читайте також: Штучний інтелект: загроза чи незріла технологія

 

Які ж перспективи використання нейронних імплантатів? Інвазивність цього методу суттєво обмежує сфери його використання, адже важко виправдати операцію на мозку або хребті, якщо в тому немає суттєвих медичних потреб. Тож інженери постійно працюють над тим, щоб вигадати нові пристрої, які могли б виконувати функції нейронних імплантатів, але при цьому мати менший вплив на тканини.

Так були винайдені імплантати розміром із пилинку; електроди з гнучких матеріалів, як-от наноелектронна нитка; електроди на кшталт стенту, які можуть потрапити в мозок через кровоносні судини; електроди, що можна ввести в організм через ін’єкції або ж у формі рідини, яка потім в організмі перетворюється на еластичну речовину, та інше. Понад те, нейромодуляцію можна навіть проводити неінвазивно, розміщуючи електроди біля шкіри.

 

Як бачимо, основні перешкоди для широкого застосування нейромодуляції лежать не в технічній площині. Головна проблема полягає в тому, що вчені й досі мають недостатньо інформації про роботу нейронів, їхню взаємодію між собою і вплив на мозок та організм загалом. Без цієї інформації навіть найінноваційніші імплантати фактично випускатимуть електронні імпульси навмання.

 

Читайте також:  Як штучний інтелект піклується про здоров’я людей

 

Якщо все ж таки ця технологія матиме майбутнє, постане багато інших питань, наприклад щодо конфіденційності даних і ймовірності зламу системи взаємодії людського мозку з цифровим світом. Наразі імплантати записують активність мозку в дуже невеликих зонах, що зазвичай пов’язані з рухом і потребують свідомого зусилля людини для отримання інформації. У майбутньому ж можливості та сфери застосування нейронних імплантатів можуть суттєво зрости, даючи нам змогу зчитувати й розшифровувати думки. У такому разі конфіденційність даних та обмеження доступу до них стають дуже важливими.

 

Ймовірно, виникнуть й інші етичні проблеми: якщо електрод неправильно зчитає намір людини, то якою буде міра відповідальності цієї людини за сказане або заподіяне? Тож поки науковці намагаються краще розібратися в роботі нашої нейронної системи, суспільству варто готуватися до нових викликів, що можуть постати у зв’язку з широким застосуванням нейронних імплантатів.