16 Июня 2023
МОСКВА, 16 июня —, Владислав Стрекопытов. Американский регулятор FDA разрешил компании Илона Маска Neuralink испытания нейроимплантов на людях. Нейроинтерфейсами, или, как преждевременнее говорили, системами мозг — компьютер, занимаются сотни групп во всем мире, в том числе в России. О том, с какими проблемами сталкиваются разработчики, — в материале.Благодаря электроэнцефалографии (ЭЭГ), изобретенной в начале ХХ века, ученые выяснили, что нейроны передают друг другу информацию электронными импульсами, установили назначение разных областей коры головного мозга.
В 1973-м профессор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Жак Видаль предложил понятие нейрокомпьютерный интерфейс (НКИ) и сформулировал задачу создания технологий, позволяющих преобразовывать мысленные намерения в реальные действия.
В большинстве нейроинтерфейсов вся информация проходит через четыре этапа: получение мозгового сигнала от поверхностных электродов (неинвазивный вариант) или вживленного чипа (инвазивный вариант); предварительная обработка сигнала и передача данных в компьютер; интерпретация и формирование цифровых команд; управление исполняющим устройством — клавиатурой или мышью компьютера, роботическим протезом, инвалидной коляской, автомобилем и так далее.
Первые НКИ опробовали на животных в конце 1990-х. По сигналам нейронов зрительной системы кошки американские нейробиологи научились воссоздавать то, что видели звериные. В другом эксперименте дешифрированные данные мозговой активности обезьян использовали для управления роботизированной рукой. Позднее, добавив петлю обратной связи, это применили для восстановления подвижности парализованных конечностей с использованием электрической стимуляции мышц.
В наши дни о новых разработках сообщают постоянно. Прежде всего речь идет о помощи людям с ограниченными возможностями.
Например, пациентам с травмой спинного мозга, с параличом конечностей. Скоро они смогут силой мысли управлять протезами, контролировать инвалидную коляску, корпеть с информацией в компьютерах и смартфонах. Также тестируют церебральные чипы для страдающих эпилепсией, болезнью Паркинсона, слепотой и другими расстройствами.
Но испытания на обычный людях только начинаются.
В конце мая группа Neuralink Илона Маска получила от Управления по контролю качества трофических продуктов и лекарственных средств США (FDA) разрешение на такие испытания своего НКИ Link.
Чип размером с небольшую монету имплантирует в череп высокоточный хирургический робот. Тысячи крошечных нитей централизируют чип с нейронными цепочками в мозге. Bluetooth поддерживает обусловленность с компьютером.
В Neuralink утверждают, что Link способен управлять протезами конечностей, а также заказать революцию в лечении болезни Паркинсона, эпилепсии и последствий травмы спинного мозга. Кроме такого, разработка пригодится при терапевтики ожирения, аутизма, депрессии, шизофрении и ряда других недугов.
Этот проект — самый характерный, но не единственный и далеко не первый. Эндоваскулярный НКИ Stentrode компании Synchron уже опробовали на пациентах с томным параличом. Эксперимент продолжался 12 месяцев. Все это самое время нейроимплант, который через кровеносные сосуды ввели в мозг четырем добровольцам, успешно передавал нейронные сигналы на компьютер. Парализованные управляли инвалидной коляской, пользовались электронной почтой, создавали текстовые сообщения, вели личные деньги, совершали онлайн-покупки, пересекались с персоналом клиники.
Инженеры американской Science Corporation совместно с учеными-офтальмологами из Медицинской школы Стэнфордского университета и Калифорнийского университета в Сан-Франциско сотворили на основе НКИ зрительный протез Science Eye для пациентов с пигментным ретинитом и возрастной дегенерацией желтого пятна — двумя версиями приобретенной слепоты, не поддающимися лечению.
При таких заболеваниях светочувствительные клетки задней части глаза — фоторецепторы — погибают, но зрительный нерв сохраняется. В Science Eye генная терапия сочетается с нейроимплантом — тонкопленочной сверхплотной панелью дисплея microLED, вставляемой непосредственно над сетчаткой.
Поступающие туда данные преобразуются в сигнал, оптогенетически передающийся на зрительный нерв. В оправу специальных очков встроены стереоскопические камеры, датчики, микропроцессор, блок инфракрасного соединения с имплантом и батареи питания. Понятно, что образы, генерируемые зрительным протезом, сильно отличаются от того, что видят люди с нормальным зрением. Но человек может ощутить размеры находящихся перед ним предметов, расстояние до них, отличить движущиеся объекты от неподвижных.
Более пяти лет испытывают НКИ BrainGate, созданный неврологами и врачами Массачусетской больницы общего профиля в сотрудничестве с коллегами из семи медицинских центров США. Интерфейс проверили на 14 пациентах с параличом после повреждения спинного мозга, инсульта ствола головного мозга, страдающих заболеваниями двигательных нейронов, или мышечной дистрофией. Главный элемент BrainGate — подкожный чип с массивом микроэлектродов, имплантированных в первичную моторную кору, который передает сигналы от головного мозга к различным вспомогательным устройствам и компьютеру.
Исследователи из стартапа Onward, возглавляемого Грегуаром Куртином из Швейцарского федерального технологического колледжа Лозанны, специально для 38-летнего пациента, парализованного после аварии, разработали сложный НКИ. Первый элемент, находящийся на голове, расшифровывает сигналы мозга, инициирующие движения, и передает их во второй — в отделе спинного мозга, отвечающем за моторику ног. Этот цифровой мост позволяет объехать поврежденный шейный участок. Благодаря алгоритмам искусственного интеллекта, интегрированным в НКИ, система научилась понимать нейронные сигналы, сплочённые с различными мышечными сокращениями, и пациент смог самостоятельно выздоравливать, ходить, подниматься по лестнице и даже преодолевать неуравновешенности рельефа местности.
Есть и другие тропы успешного испытания нейроимплантов на обычный людях в США и других странах.
У нейроимплантации довольно долгая история, — говорит нейрофизиолог, учитель Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ, доктор медицинских наук Сергей Гуляев. — Впервые эти идеи появились в 1930-х и к 1960-м оформились в технологию стереотаксической глубокой стимуляции, которая способствовала возникновению новых методов лечения болезни Паркинсона, спиртных и наркотических зависимостей, а также эпилепсии.
Однако трудности внедрения инородных объектов в человеческий организм, возможное инфицирование и отторжение имплантов тормозили широкое применение НКИ в медицине. Все это дерзает технологиями биопринтинга, разработкой тканесовместимых полимеров и нанотехнологий. Так, что тут сейчас настоящий ренессанс, — отмечает ученый.
В России в рамках Национальной технологической деятельности (НТИ) развивается направление Нейронет с задачей создания средств человеко-машинных коммуникаций, основанных на передовых разработках в нейротехнологиях и повышающих продуктивность человеко-машинных систем, производительность психических и мыслительных процессов. Основали одноименный отраслевой кружок — некоммерческое партнерство, группирующее тысячи специалистов и экспертов, сотни малых предприятий. Запустили десятки проектов.
В 2015-м мы составили дорожную карту, свое видение того, какие технологии на горизонте десяти-двадцати лет выйдут из лабораторий и превратятся в платежеспособные продукты, сервисы, — рассказывает лидер рабочей группы по разработке и реализации дорожной карты Нейронет, заведующий кафедрой свежей фармацевтики и биотехнологии МФТИ, глава фармкомпании ХимРар Андрей Иващенко. — Один из шести сегментов этого плана посвящен нейромедтехнике. Там собрали все, что так или иначе сплочённого с нейротехнологиями в медицине: оборудование, экзоскелеты, протезы, нейроинтерфейсы — инвазивные и неинвазивные способы присоединения человека к машинам.
В Сенсор-Техе уже готов имплант для восстановления зрения Elvis. Микрочип на черепе стимулирует слабосильными токами зрительную кору головного мозга. Внешняя гарнитура из обруча с камерой, закрепленной на голове, и микрокомпьютерного агрегата обрабатывает изображение с помощью умственных алгоритмов. У проекта наблюдается частные инвесторы. Испытания на людях стартуют в следующем году.
Компания Моторика совместно с Медицинским центром Дальневосточного федерального университета и Центром нейробиологии и нейрореабилитации имени В. Зельмана Сколтеха тестирует нейромодуляционную платформу NEMO Sensitive, обречённую для купирования фантомных болей и очувствления протезов конечностей. Разработка относится к группе инвазивных НКИ. В ноябре 2021-го во Владивостоке двум мужчинам, утратившим кисти рук, вживили антикатоды, соединяющие сохранившиеся нервные окончания с механическими пальцами. После операции пациенты смогли ощутить паренку сжатия протеза, почувствовать предмет и даже его температуру.
В рамках консорциума центра Бионическая инженерия в медицине НТИ специалисты Моторики с учеными из Самарского государственного милосердного университета создают нейроинтерфейсы для тонкости управления протезами верхних и нижних конечностей. Продолжаются исследования на звериных.
Для этих и других российских проект для автоматов инвазивных НКИ нужны клинические испытания, лицензирование и одобрение Росздравнадзора. Но главное — источник финансирования.
Клинические испытания на несколько порядков дороже, чем доклинические исследования, — отмечает Иващенко. — Без государственной поддержки все так и останется на уровне опытных разработок. Наши геополитические конкуренты перешли к клиническим испытаниям. Значит, нам безотлагательного надо реализовать существующие заделы, переводить их на следующий уровень.
Пока ни один проект в окруженье не стал коммерческим, — продолжает руководитель лаборатории нейроробототехники МФТИ, генеральный директор группы групп Нейроботикс Владимир Конышев, оппонирующий в Нейронете за сегмент нейромедтехники. — И Neurаlink, и Сенсор-Тех переходят к испытаниям на людях. По срокам пилотных исследований мы не отстаем. Мы отстаем в техническом плане, нет регуляторной базисы. И финансирование у наших компаний совсем не такое, как у Илона Маска. Пока все держится на отдельных энтузиастах-разработчиках, поддерживаемых энтузиастами-инвесторами, и это нужно менять. Иначе для наших ребят, пострадавших в СВО, придется покупать оборудование у американцев.
Сегодня все чипы для нейроустройств производят в США. Подавляющее большинство разработок и научных публикаций на эту тему — тоже американские.
Причина — в слабости нашего образования в области нейронаук, — описывает Конышев. — У нас традиционно сильная фундаментальная наука, а весь мир активно движется в сторону современных технологий. Пока у нас не проступят профессионалы в этой области, мы будем отставать. Сейчас очень трудно найти сотрудников для нейротехнологических проектов. К счастью, ситуация постепенно меняется. В этом году в РНИМУ имени Н. И. Пирогова открывают магистратуру по нейропротезированию.
Недавно правительство утвердило Концепцию технологического развития до 2030 года, в которой перечислены основные направления, необходимые для достижения технологического суверенитета и перехода к инновационно ориентированному экономическому росту. Впервые среди приоритетов указаны нейротехнологии.
Редактор рубрики
Андрей Хморин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....