Помощник в мозге. Как имплантаты изменят нашу жизнь в будущем

Что бы вы отдали за возможность видеть в темноте? Или за чип в голове, который по первой команде может предоставить любую прочитанную ранее информацию? Или тот же чип, но уже с возможностью выхода в интернет для просмотра странички «Википедии» прямо в голове?

Внедрением нейронных протезов в мозг занимается дисциплина нейропротезирование. Первый нейронный протез был создан в 1957 году, он предназначался для людей, потерявших слух. Протез получил название «кохлеарный имплантат» (лат. cochlea — улитка). Он необходим людям, у которых потеря слуха вызвана поражением структур улитки — слуховой части внутреннего уха или слухового анализатора.

Суть метода заключается в том, что в организм устанавливается устройство, которое может преобразовывать звуковые импульсы, считываемые внешним микрофоном, в сигналы, понятные нервной системе. Со временем, когда пациент адаптируется к имплантату, у него появляется возможность слышать.

После создания кохлеарных имплантатов нейропротезирование сделало огромный скачок вперёд. И то, чем сейчас занимается наука, действительно похоже на научную фантастику.

Бионические части тела

Создание искусственных частей тела, которые могут управляться мозгом как настоящие, — одна из задач нейропротезирования. Значительных успехов в этом достигли учёные из Университета Джонса Хопкинса. Им удалось создать два протеза для Леса Баха (Les Baugh), которому ампутировали обе руки.

Бах потерял руки из-за сильного удара током 40 лет назад, поэтому задача учёных не сводилась лишь к тому, чтобы создать протезы. Прежде всего им нужно было разбудить нервные окончания в организме, так как за 40 лет бездействия они потеряли возможность считывать и передавать сигналы.

Прототип, который надели на Баха, выглядит следующим образом.

Протезы Modular Prosthetics Limbs

Под рубашкой находится корсет, к которому прикреплены датчики. Они считывают сигналы с нервных окончаний, переводя их в паттерны, которые могут понять протезы.

Начав использовать протезы, Бах удивил даже их создателей. Ему не только удалось управлять ими, но и комбинировать жесты обеими руками одновременно. По словам самого Баха, «протезы открыли ему дверь в новый мир». С их помощью он может, к примеру, брать и перемещать предметы.

Тем не менее протезы далеки от идеала. Движения воспроизводятся последовательно в каждом «суставе». То есть, чтобы пошевелить кистью, Баху сначала нужно привести в движение плечевой сустав, потом локтевой и лишь затем кистевой. Впрочем, один из инженеров проекта Майкл Маклафлин (Michael McLoughlin) не считает это большой проблемой:

Мы только начинаем. Вспомните интернет в его первые дни. Следующие 10 лет будут феноменальны.

Наблюдение за нейронами

Одна из самых захватывающих частей нейропротезирования — улучшение работоспособности мозга. И в этом наибольших результатов достигли учёные Нейротехнологического центра Колумбийского университета. Им удалось имплантировать в мозг мыши нить, усеянную электронными устройствами микроскопических размеров. С их помощью они смогли отслеживать и стимулировать отдельные нейроны мозга.

Сейчас основная цель проекта — как можно лучше изучить мозг млекопитающих. Учёные до сих пор не могут понять, как активность отдельных нейронов рождает эмоции и ощущения. Мозг человека содержит 86 миллиардов нейронов. Мозг мыши — в тысячу раз меньше, и это всё равно фантастическое количество неизвестной информации.

Полимер, внедряемый в мозг мышей под микроскопом

Удивительно, но нейроны воспринимают посторонний объект дружелюбно. В течение пяти недель, которые наблюдали за мозгом мыши, не было выявлено отторжения.

Следующий этап — внедрить сеть нитей, содержащую новые датчики. Мы также хотим исследовать мозг мышей в их повседневной жизни и работаем над удалённой передачей информации с нейронов.

О первом опыте на человеческом мозге команда пока не задумывается. Проект будет тестироваться минимум несколько лет и лишь потом, спустя десятки удачных попыток, его можно будет тестировать на человеке. Если проект всё же будет успешным, искусственные объекты, которые связаны с нейронами, откроют безграничные возможности: от исследования мозга на недоступном ранее уровне и до стимулирования мозговых функций с помощью электрических импульсов.

А что, если взломают?

Меня зовут Бакаре Байто, и я племянник нигерийского принца. Мой дядя умер и завещал мне 2 миллиона долларов. К сожалению, я нахожусь в другой стране и у меня нет денег на билет. Пожалуйста, отправь деньги на билет, и мы поделим деньги.

Если спам-фильтры почтового клиента работают хорошо, то вы редко получаете такие сообщения. Если плохо, то чаще. Ещё хуже, если вы поверили в подобную историю и хоть раз перевели деньги.

Впрочем, спам в почтовых клиентах, социальных сетях или SMS — это не страшно. Но возможно ли, что в будущем, когда мозговой имплантат станет такой же обыденностью, как смартфон, мы будем получать спам в мозг?

Увы, это неизбежно.

По крайней мере так считают эксперты. К примеру, технолог издания The Intercept Майк Ли (Micah Lee):

Мне кажется, что человеческая цивилизация находится в сотнях лет от точки, в которой она сможет создавать программное обеспечение без критических ошибок. Если это вообще возможно.

С Майком сложно не согласиться. Удастся ли вам назвать хоть одну программу или приложение, которое не имеет ни единого бага? Вряд ли. Проблема в том, что потенциальный мозговой имплантат — это такой же девайс, как современный смартфон или компьютер. Разумеется, гораздо более совершенный. Но суть в том, что у него тоже есть программная оболочка, которой он управляется. И эта оболочка будет иметь баги и уязвимости.

Две крупнейшие софтверные компании Google и Apple до сих пор исправляют вновь и вновь появляющиеся уязвимости. Они как гидра: на фоне одного исправленного бага в будущем появляется два.

Возможное решение — ограничить внешнее взаимодействие имплантата. То есть он сможет выполнять определённые функции, но не будет иметь связи с интернетом или внешним миром.

Впрочем, что, если вам нужно обновить ПО на имплантате? Или исправить ошибку? Вам всё равно придётся дать доступ к вашему мозгу другому человеку. У этой проблемы нет решения.

Будущее

Появление мозговых имплантатов — это лишь вопрос времени. Как только появится стабильная технология, передовые компании начнут выпускать свои решения. И что самое главное, вам захочется их купить.

Одной из причин, по которой неизвестно точное время появления подобного имплантата, — это материалы. Пока лучший вариант, который может сработать, — это графен, модификация углерода толщиной в один атом. У него хорошая электрическая проводимость, а так как он выполнен из органического материала, вероятность биосовместимости велика.

Но несмотря на то, что учёные исследуют биосовместимость графена уже сейчас, от будущего с имплантатами в голове нас по-прежнему отделяют десятки лет. Хорошо это или плохо?