Как нейротехнологии позволят обновить мозг


Эмили Боргхард встроили небольшой компьютер внутри черепа, который выглядит как небольшая шишка за ее левым ухом, — единственное внешнее доказательство ее имплантата, частично покрыта пучком волос.

До операции у Боргхард насичтывалось околоо 400 “шипов” судорожной, неконтролируемой активности, наряду с несколькими припадками. Эта аномалия нервной системы, превратила ее подростковые годы в неосознанный кошмар. Она не могла даже водить машину, посещать учебные занятия или оставаться наедине более получаса. «Люди могли найти меня на полу, а также в полусознательном сознании, гуляющей по маленькому студенческому городку, в котором мы жили”, — рассказывает она.

В 2011 году, когда Эмили исполнилось 19 лет, она перенесла хирургические операции, в которых врачи вскрыли ей череп и имплантировали ей небольшой автономный компьютер в область гиппокампа ее мозга, который похож на зажигалку. Имплантат оснащен парой длинных и тонких электродов которые фиксируют всплески нервной активности, и регулируют ее по средствам специальных импульсов. Каждые два дня Боргхард синхронизирует небольшим электронным устройством над своим имплантом, которое передает данные на ноутбук, а затем на в компанию Neuropace (Маунтин-Вью, Калифорния), разработавшую RNS System (responsive neurostimulation system или «адаптивную систему нейростимуляции»). Врачи постоянно отслеживают поступающую информацию из импланта Боргхард, и на их основании корректируют ее лечение.

Сегодня, 27-летняя Боргард в среднем испытывает всего два приступа в месяц, благодаря сочетанию имплантата, операции и лекарств. Недавно она получила степень магистра в области социальной работы и надеется когда-нибудь работать в качестве адвоката пациентов в больницах, где она работает в качестве волонтера.

Область науки, которая помогла Эмили с ее недугом, известна как нейротехнология. Она сочетает в себе неврологию, нейрохирургию и технические разработки, применяемые в технологиях смартфонов. Сегодня большинство нейротехнологических компаний ориентированы на применение новых нейротехнологий в медицине, чтобы сформировать многомиллиардный рынок. Импланты-стимуляторы, которые применяют электрические импульсы для уменьшения тремора, связанного с болезнью Паркинсона, были имплантированы более чем в 100 000 человек. Предварительное исследование предлагает что пристальное стимулирование мозга при помощи подобной технологии, поможет решить людям проблемы с потерей памяти и с болезнью Альцгеймера. В настоящий момент, компания Neuropace и ее технология RNS System, является единственным одобренным FDA имплантатом, способным воспринимать и реагировать на нейронную активность. Другие производители медицинских устройств, такие как Medtronic, Boston Scientific и Stryker, уже присоединились к разработкам в этой области.

Но ряд компаний, занимающихся разработкой нейротехнологий предлагают другие возможности имплантирования, — когнитивное улучшение здоровых людей. Так наступает эра союза человеческого мозга и компьютерных технологий.

Самым крупным заказчиком данных технологий стал отдел Управления Перспективных Исследовательских Проектов Министерства Обороны США (DARPA), который подталкивает своих ученых и био-инженеров к достижению сложному симбиозу. Именно Darpa разработало компьютерную сеть Arpanet, которая в конечном итоге стала прототипом интернета, оно также стоит за созданием GPS-технологий и первыми в мире беспилотными автомобилями. Его медицинское подразделение финансировал исследования по разработке имплантатов, схожих с имплантатами Neuropace, способствующих лечению черепно-мозговых травм и психических расстройств.

Также Darpa выделил 60 млн. долларов в разработку так называемого «прямого кортикального интерфейса», — симбиоза органического мозга и компьютерных технологий. Нейронные имплантаты, похожие на те, что установлены у Эмили Боргхард, отслеживают и считывают данные всего с нескольких нейронов. Отел Darpa надеется создать нейронный интерфейс, который можно будет подключить к миллиону нейронов.

Теоретически, полнофункциональный интерфейс «мозг-компьютер» способен превратить человека в программируемую отлаженную машину, вроде компьютера. Результатов, которые сейчас достигают с помощью лекарств, тренировок, образования и психотерапии, можно будет добиться более прямыми способами. Помните, как быстро герой Киану Ривза выучил кун-фу в «Матрице»? Процесс создания прототипа, оценки его производительности в реальных условиях и тонкая настройка – примерно так люди оттачивают новые технологии. Кто знает, вдруг в один прекрасный день мы сможем использовать тот же подход, чтобы усовершенствовать собственный мозг, и все благодаря нейротехнологии.

Теоритически, полнофункциональный интерфейс «мозг-компьютер», превратит человека в программируемого и отлаживаемого биокиборга, вроде компьютера. Результаты, которые ранее достигались при помощи лекарственных средств, длительного обучения, образования и психотерапии, когда-нибудь может быть достигнуто более прямыми средствами. Цель может быть достигнута за считанные секунды, например, как в фильме «Матрица», в котором главный герой Нео (Киану Ривз) обучается технике кунг-фу посредством быстрой загрузки данных. Разработка полностью повторяет цикл создания новых технологий, включая в себя проектирование, сборку и последующие тестирования нового оборудования и программного обеспечения, — рассказывает Джастин Санчес, директор отдела биологических технологий Darpa. Собственно, сам цикл создания прототипа, измерения его производительности в реальной жизни и соответствующее настройки, будет походить на овладение новыми технологиями. Благодаря нейротехнологиям, мы сможем использовать тот же подход, способный усовершенствовать собственный мозг.

Прямой кортикальный интерфейс – цель Neuralink, очередного стартапа предпринимателя Илона Маска. Neuralink занимается исследованием технологии «нейронного кружева», которая строится на вживлении в мозг миллиардов крошечных электродов, способных загружать и выгружать мысли на компьютер. Маск намерен наладить «несжатую» коммуникацию мыслей между людьми, способность общаться без слов. Очевидно, он пытается открыть телепатию.

Прямой кортикальный интерфейс это непосредственная цель Neuralink, очередного стартапа, предпринимателя Илона Маска. Neuralink занимается исследованием, описанным Маском как технологией «нейронного кружева», которая строиться на вживлении в мозг миллиардов крошечных электродов, способных загружать и выгружать мысли на компьютер. Маск намерен построить «несжатую»коммуникацию мыслей между людьми, способность общаться без слов. Очевидно, он пытается открыть телепатию. “Ваш уровень вывода [информации] очень низок, особенно это видно в работе с телефоном, когда два ваших, больших пальца просто нажимают», — рассказывал Маск в своем интервью.

Брайан Джонсон, который продал свою платежную систему PayPal за 800 миллионов долларов в 2013 году, в настоящее время является основателем и генеральным директором нейротех-компании Kernel, в которую он вложил 100 миллионов долларов. «Я считаю, что это самое важное, над чем мы могли бы работать, в человеческой деятельности», — рассказывает Джонсон. Он убежден, что когнитивное развитие за счет нейротехнологии ускорит прогресс в каждой существующей области. «Мозг — это главный инструмент», — продолжает он. «Все остальное — вниз по течению: здоровье, экологические науки, управление, образование, любовь — все».

Первым шагом к установке автономных компьютеров в мозг человека, является решение, как разместить оборудование, не нарушив форму черепа. Чед Гордон, пластический хирург Госпиталя Джонса Хопкинса, и Джесси Кристофер, ветеран сферы разработки медицинских устройств, основали стартап Longeviti Neuro Solutions, который занимается разработкой подложки для имплантатов. Доктор Гордон разрабатывал протезы для пациентов, которые потеряли часть черепа из-за операций, либо удаления рака, и в то время он понял,что панели, имитирующие поверхность черепа, можно заполнить полезным функционалом, начиная от каналов для введения лекарств и заканчивая электроникой.

В качестве демонстрации доктор Гордон, показал в конференц-зале больницы Джона Хопкинса одну из панелей черепа Longeviti, гладкий, прозрачный, продолговатый кусок пластика. Каждая панель создается индивидуально (при помощи механической обработки) и вырезается с помощью лазера. Пока компания вырезает в панелях углубления, в которые можно встроить разное аппаратное обеспечение, но ее главная цель – научиться заключать имплантаты и питающие их батареи прямо вглубь пластика.

У Эмили Боргхард встроен небольшой компьютер внутри черепа, который выглядит как небольшая шишка за ее левым ухом, — единственное внешнее доказательство ее имплантата, частично покрыта пучком волос.

До операции у Боргхард насичтывалось околоо 400 “шипов” судорожной, неконтролируемой активности, наряду с несколькими припадками. Эта аномалия нервной системы, превратила ее подростковые годы в неосознанный кошмар. Она не могла даже водить машину, посещать учебные занятия или оставаться наедине более получаса. «Люди могли найти меня на полу, а также в полусознательном сознании, гуляющей по маленькому студенческому городку, в котором мы жили”, — рассказывает она.

В 2011 году, когда Эмили исполнилось 19 лет, она перенесла хирургические операции, в которых врачи вскрыли ей череп и имплантировали ей небольшой автономный компьютер в область гиппокампа ее мозга, который похож на зажигалку. Имплантат оснащен парой длинных и тонких электродов которые фиксируют всплески нервной активности, и регулируют ее по средствам специальных импульсов. Каждые два дня Боргхард синхронизирует небольшим электронным устройством над своим имплантом, которое передает данные на ноутбук, а затем на в компанию Neuropace (Маунтин-Вью, Калифорния), разработавшую RNS System (responsive neurostimulation system или «адаптивную систему нейростимуляции»). Врачи постоянно отслеживают поступающую информацию из импланта Боргхард, и на их основании корректируют ее лечение.

Сегодня, 27-летняя Боргард в среднем испытывает всего два приступа в месяц, благодаря сочетанию имплантата, операции и лекарств. Недавно она получила степень магистра в области социальной работы и надеется когда-нибудь работать в качестве адвоката пациентов в больницах, где она работает в качестве волонтера.

Область науки, которая помогла Эмили с ее недугом, известна как нейротехнология. Она сочетает в себе неврологию, нейрохирургию и технические разработки, применяемые в технологиях смартфонов. Сегодня большинство нейротехнологических компаний ориентированы на применение новых нейротехнологий в медицине, чтобы сформировать многомиллиардный рынок. Импланты-стимуляторы, которые применяют электрические импульсы для уменьшения тремора, связанного с болезнью Паркинсона, были имплантированы более чем в 100 000 человек. Предварительное исследование предлагает что пристальное стимулирование мозга при помощи подобной технологии, поможет решить людям проблемы с потерей памяти и с болезнью Альцгеймера. В настоящий момент, компания Neuropace и ее технология RNS System, является единственным одобренным FDA имплантатом, способным воспринимать и реагировать на нейронную активность. Другие производители медицинских устройств, такие как Medtronic, Boston Scientific и Stryker, уже присоединились к разработкам в этой области.

Но ряд компаний, занимающихся разработкой нейротехнологий предлагают другие возможности имплантирования, — когнитивное улучшение здоровых людей. Так наступает эра союза человеческого мозга и компьютерных технологий.

Самым крупным заказчиком данных технологий стал отдел Управления Перспективных Исследовательских Проектов Министерства Обороны США (DARPA), который подталкивает своих ученых и био-инженеров к достижению сложному симбиозу. Именно Darpa разработало компьютерную сеть Arpanet, которая в конечном итоге стала прототипом интернета, оно также стоит за созданием GPS-технологий и первыми в мире беспилотными автомобилями. Его медицинское подразделение финансировал исследования по разработке имплантатов, схожих с имплантатами Neuropace, способствующих лечению черепно-мозговых травм и психических расстройств.

Также Darpa выделил 60 млн. долларов в разработку так называемого «прямого кортикального интерфейса», — симбиоза органического мозга и компьютерных технологий. Нейронные имплантаты, похожие на те, что установлены у Эмили Боргхард, отслеживают и считывают данные всего с нескольких нейронов. Отел Darpa надеется создать нейронный интерфейс, который можно будет подключить к миллиону нейронов.

Теоретически, полнофункциональный интерфейс «мозг-компьютер» способен превратить человека в программируемую отлаженную машину, вроде компьютера. Результатов, которые сейчас достигают с помощью лекарств, тренировок, образования и психотерапии, можно будет добиться более прямыми способами. Помните, как быстро герой Киану Ривза выучил кун-фу в «Матрице»? Процесс создания прототипа, оценки его производительности в реальных условиях и тонкая настройка – примерно так люди оттачивают новые технологии. Кто знает, вдруг в один прекрасный день мы сможем использовать тот же подход, чтобы усовершенствовать собственный мозг, и все благодаря нейротехнологии.

Теоритически, полнофункциональный интерфейс «мозг-компьютер», превратит человека в программируемого и отлаживаемого биокиборга, вроде компьютера. Результаты, которые ранее достигались при помощи лекарственных средств, длительного обучения, образования и психотерапии, когда-нибудь может быть достигнуто более прямыми средствами. Цель может быть достигнута за считанные секунды, например, как в фильме «Матрица», в котором главный герой Нео (Киану Ривз) обучается технике кунг-фу посредством быстрой загрузки данных. Разработка полностью повторяет цикл создания новых технологий, включая в себя проектирование, сборку и последующие тестирования нового оборудования и программного обеспечения, — рассказывает Джастин Санчес, директор отдела биологических технологий Darpa. Собственно, сам цикл создания прототипа, измерения его производительности в реальной жизни и соответствующее настройки, будет походить на овладение новыми технологиями. Благодаря нейротехнологиям, мы сможем использовать тот же подход, способный усовершенствовать собственный мозг.

Прямой кортикальный интерфейс – цель Neuralink, очередного стартапа предпринимателя Илона Маска. Neuralink занимается исследованием технологии «нейронного кружева», которая строится на вживлении в мозг миллиардов крошечных электродов, способных загружать и выгружать мысли на компьютер. Маск намерен наладить «несжатую» коммуникацию мыслей между людьми, способность общаться без слов. Очевидно, он пытается открыть телепатию.

Прямой кортикальный интерфейс это непосредственная цель Neuralink, очередного стартапа, предпринимателя Илона Маска. Neuralink занимается исследованием, описанным Маском как технологией «нейронного кружева», которая строиться на вживлении в мозг миллиардов крошечных электродов, способных загружать и выгружать мысли на компьютер. Маск намерен построить «несжатую»коммуникацию мыслей между людьми, способность общаться без слов. Очевидно, он пытается открыть телепатию. “Ваш уровень вывода [информации] очень низок, особенно это видно в работе с телефоном, когда два ваших, больших пальца просто нажимают», — рассказывал Маск в своем интервью.

Брайан Джонсон, который продал свою платежную систему PayPal за 800 миллионов долларов в 2013 году, в настоящее время является основателем и генеральным директором нейротех-компании Kernel, в которую он вложил 100 миллионов долларов. «Я считаю, что это самое важное, над чем мы могли бы работать, в человеческой деятельности», — рассказывает Джонсон. Он убежден, что когнитивное развитие за счет нейротехнологии ускорит прогресс в каждой существующей области. «Мозг — это главный инструмент», — продолжает он. «Все остальное — вниз по течению: здоровье, экологические науки, управление, образование, любовь — все».

Первым шагом к установке автономных компьютеров в мозг человека, является решение, как разместить оборудование, не нарушив форму черепа. Чед Гордон, пластический хирург Госпиталя Джонса Хопкинса, и Джесси Кристофер, ветеран сферы разработки медицинских устройств, основали стартап Longeviti Neuro Solutions, который занимается разработкой подложки для имплантатов. Доктор Гордон разрабатывал протезы для пациентов, которые потеряли часть черепа из-за операций, либо удаления рака, и в то время он понял,что панели, имитирующие поверхность черепа, можно заполнить полезным функционалом, начиная от каналов для введения лекарств и заканчивая электроникой.

В качестве демонстрации доктор Гордон, показал в конференц-зале больницы Джона Хопкинса одну из панелей черепа Longeviti, гладкий, прозрачный, продолговатый кусок пластика. Каждая панель создается индивидуально (при помощи механической обработки) и вырезается с помощью лазера. Пока компания вырезает в панелях углубления, в которые можно встроить разное аппаратное обеспечение, но ее главная цель – научиться заключать имплантаты и питающие их батареи прямо вглубь пластика.

Но доктор Брем быстро подчеркивает, что самым большим препятствием для передовых нейротехнологических имплантатов является не разработка нового оборудования или операция, необходимая для его имплантации. «Открытие и закрытие черепа не является проблемой для нас», — рассказывает доктор Брем. Концептуально это звучит очень пугающе, но технология для этого, на сегодняшний день очень проста. «Единственным ограничением является скорость, с которой вы доберетесь туда». По словам директора нейрохирургического отделения, возможно, являющимся лучшим нейрохирургическим отделением в мире, ограничивающим фактором является ограниченное понимание того, как работает мозг. И доктор Брем не единственный эксперт, обеспокоенный тем, что нейротех-стартапы ставят технологии превыше изучения нейронной сети.

«Большинство людей не осознают, что существует совершенно другой аспект проблемы, являющийся фундаментальной наукой», — продолжает мысль Энди Шварц, профессор нейробиологии в Университете Питтсбурга. «Я бы сказал, что почти все пропускают этот шаг. Я называю это инженерным высокомерием».

Чтобы увидеть, как далеко зашли разработки новых технологий, достаточно взглянуть на пример использования беспроводного имплантата для создания связи между мозгом обезьяны и конечностями, после повреждения спионного мозга животного. В эксперименте, проведенном Швейцарской высшей технической школой Цюриха, ученые использовали имплантат для создания беспроводной связи между мозгом обезьяны и стимулятором с питающим зарядом, работающим от батарей в парализованную ногу, чтобы она начала вновь ходить. Это удивительное исследование, которое может когда-нибудь положить конец проблеме лечения спинного мозга у пациентов с приобретенным параличом. Несмотря на удачный результат в ходе эксперимента, ее [обезьяны] восстановленная подвижность, и марионеточные движения не соответствовали состоянию, до утраченной функциональности.

Это отсутствие базового понимания вряд ли удержит Илона Маска, который попытался сорвать все, от автомобилей до высокоскоростных железнодорожных перевозок до ракетных кораблей. Но можно ли эффективно применить этос Силиконовой долины «двигаться быстро и ломать вещи» к тонкому и таинственному органу, еще предстоит выяснить.

Основатель Kernel Брайан Джонсон регулярно проводит званые обеды интеллектуалов, ученых и предпринимателей, где, по его словам, разговор часто обращается к его работе. Его гости признают, что интерфейсы «мозг-компьютер» имеют право на существование, но гости также обеспокоены этической стороной технологий. После массого внедрения технологий и распространения улучшений, кто будет иметь доступ к нему? Станет ли правительство или государство позволять производить улучшения гражданам? Будут ли предприятия предоставлять их своим сотрудникам? Или потребуются ли они крупным компаниям? Не усугубят ли данные технологии и так возросший уровень неравенства среди людей? Нужны ли людям эти интерфейсы?

По словам Джонсона, это неправильные вопросы. «Люди думают, что существует система, выбирающая технологии, которые можно разрабатывать в нашем обществе», — рассказывает Джонсон. Джеймс Джордано, руководитель программы исследований нейроэтики в Джорджтаунском университете, согласен с точкой зрения Джонсона. «Нравится вам это или нет», — продолжает он, — «нейротехнология развивается. Кот вытащен из мешка. Глупо и даже наивно думать, что вы можете помешать прогрессу».

Комментариев нет

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *