Протеза за паметта и нощно зрение: 6 проекта, които обединяват мозъка с компютър

Невротехнологиите ни помагат да се избавим от недостатъците на нашия мозък и тяло, и да придобием нови качества. Съединяването на мозъка с електронни устройства ни позволява и в бъдеще ще разширява възможностите ни за лечение на различни заболявания и да направим първите крачки към „суперчовека“.

„Ъпгрейд“ на мозъка

Компанията Neuralink , принадлежаща на Илон Мъск, миналата година представи имплант, представляващ миниатюрен чип с 1024 електрода, който може да бъде вграден в човешки мозък. Чипът се съединява с разположен зад ухото модул, който позволява на човек буквално със силата на мисълта да управлява, например смартфон или компютър. Сред първостепенните задачите на устройството са възстановяването на невронните връзки при пациенти, чиито мозък е пострадал в резултат на сериозни травми, болестта на Паркинсон и Алцхаймер, и други мозъчни разстройства.

Освен това, по думите на Мъск, с помощта на Neuralink хората ще могат да слушат музика без слушалки, да предават звукови сигнали непосредствено в мозъка, а също така да въздействат на рецепторите, контролиращи производството на окситоцин, серотин и други химически вещества, отговарящи за усещането за удоволствие. На 28 август всички с нетърпение очакват предварително обявената презентация на Илон Мъск на новото поколение чипове на Neuralink.

Чип против депресия

Разбира се, Илон Мъск не е първия, който обърна внимание на възможностите на невроинтерфейсите. Още през 2006 година за първи път дълбока стимулация на мозъка се е използвала за лечение на пациентка, страдаща от депресия. Операцията е била достатъчно груба: на пациентката са направени две неголеми отверстия в черепа, за да могат да се имплантират снопи от мозъчните влакна на двата електрода. Те се съединявали под кожата в областта на ключицата, където се е намирала батерийка, малко по-голяма кутия кибрит. Сложната конструкция е работила, като невростимулаторите са поправяли „лъжливите“ сигнали на нервната система и благодарение на това пациентката се е излекувала.

Методът не се ограничава само с лекуването на депресия. Днес повече от 100 000 човека с диагностицирана болест на Паркинсон живеят с имплантирани в главите си чипове.

Стимулация без имплантация

Лечението с помощта на импланти в мозъка помага, но не всички са готови доброволно да им пробиват черепа. Изследователи от Университета в Мелбърн работят над устройство за пряка дълбока стимулация на главния мозък, която ще позволи да не се отваря черепа на пациентите, болни от болестта на Алцхаймер и Паркинсон.

Приборът Stentrode се вкарва в кръвоносната система в близост до двигателната кора на главния мозък чрез малко отверстие на шията. Отначало специалистите са демонстрирали, че устройството е способно на разчита сигналите на главния мозък, а след това са доказали, че то може да изпраща необходимите сигнали в локални области на мозъка. За пръв път такава стимулация се е провела с помощта на устройство, имплантирано в кръвоносен съд, без да се налага вкарването му в мозъка.

Имплант ще ви върне подвижността

Възможностите на невротехнологиите не се ограничават с лечението на психични заболявания. Системата BrainGate е предназначена за хора, загубили възможността да управляват крайниците си. Тази разработка ще помогне на пациентите, страдащи от латерална амиотрофична склероза (болестта на Стивън Хокинг) и хората с травми на гръбначния мозък. Експериментите вече са демонстрирали възможността за управление на различни устройства с помощта на имплант.

BrainGate представлява система от датчици, имплантирани в мозъка и външно декодиращо устройство, което се включва към протезата или всеки друг прибор. Около стотина електрода с дебелина на човешки косъм фиксират електромагнитни импулси, разпознавайки сигналите на невроните в отделните области на мозъка, например в участъка, отговарящ за движението на ръцете.

След това датчикът преобразува мозъчната активност в електрически сигнали, които се предават на външно устройство и се декодират със специално програмно осигуряване, позволявайки да се управляват устройствата с помощта на силата на мисълта. Освен това BrainGate, съхранява получените данни за следващ анализ, което ще помага на невролозите да проследяват точната картина на функциониране на устройството.

Подобен интерфейс компютър-мозък е разработен от учени от френския Център за медицински изследвания Клинатек (Clinatec) и Университета Гренобъл-Алп (Universite Grenoble-Alpes). Той е позволил на пациент с тетраплегия (парализа на четирите крайника) да контролира екзоскелет за цялото тяло. За използването на екзоскелета в мозъка се имплантират два безжични датчика, разположени над областите, които отговарят за движението на човека. Записвайки електрически сигнали на мозъка, те изпращат команди към апарата. Като цяло системата позволява да се контролират до осем посоки на движение едновременно.

Протеза за паметта

Някой разработки са насочени към подобряването на човешките способности в посока създаването на мечтаните „суперчовеци“. Учени от Университета на Южна Калифорния успешно са изпробвали устройство, което те са нарекли „протеза за паметта“.

Отначало на доброволците им демонстрирали изображения, които те трябвало да запомнят. Когато участниците запомняли изображенията, вкараните в мозъка електроди фиксирали областите и даже отделни неврони, които се задействали в процеса на запомняне. Получените сигнали постъпвали в чип, тоест в така наречената „протеза на паметта“, която определяла най-ефективните неврони.

След това, когато участниците трябвало да назоват видените по-рано изображения, учените стимулирали съответната област на мозъка със слаби електрически разряди. Като резултат “протезата на паметта“ подобрявала кратковременната памет средно с 15%, а работната – с 25%.

Мозъкът на служба в армията

Американските военни също се включиха в надпреварата по създаване на ефективни невроинтерфейси. Една от техните разработки е насочена създаването на пряка връзка между мозъка и външно устройство по пътя на определени манипулации със зрителната кора на главния мозък. Всъщност, изследователите са създали своего рода виртуален дисплей направо в човешкия мозък с помощта на свръхчувствителни протеини. По този начин човек с имплант ще може да „вижда“ изображения, които всъщност ги няма пред очите му.

На първо време изображението ще бъде елементарно, например цифри на електронен часовник. Разработчиците се надяват, че в бъдеще технологията ще позволи не само да избавят хората от очила, но и да управляват екзоскелети. Освен това, ще могат да се подобрят бойните качества на войниците, разширявайки възможностите на зрението им. Те ще могат с невъоръжено око да виждат в тъмнината или пък на огромно разстояние.