Мозговой имплант Connexus впервые подключили к человеку, но всего на 10 минут

Американский стартап Paradromics 14 мая провёл первую в своей истории имплантацию нейроустройства Connexus в мозг человека. Процедура длилась 10 минут и прошла в Университете Мичигана (UM) в рамках раннего технического тестирования. Устройство предназначено для восстановления речи у людей с параличом и стало частью подготовки к масштабным клиническим испытаниям.

Источник изображения: Paradromics

Компания Paradromics, основанная в 2015 году в Остине (штат Техас), занимается разработкой нейроинтерфейса Connexus — мозгового импланта, способного восстанавливать коммуникативные способности у пациентов с тяжёлыми неврологическими нарушениями, включая инсульт, травмы спинного мозга и боковой амиотрофический склероз (БАС). 14 мая, в ходе плановой операции на мозге пациента с эпилепсией, хирурги временно имплантировали устройство в височную долю мозга, ответственную за слух и долговременную память. Через 10 минут его извлекли без осложнений. Это событие стало первым случаем использования Connexus в человеческом мозге и ознаменовало переход проекта от экспериментов на животных.

Участок мозга, в который было вставлено устройство, изначально подлежал удалению в ходе лечения эпилепсии, что позволило провести эксперимент с минимальными рисками для пациента. Технически имплантация осуществлялась с помощью автоинъектора, разработанного самой Paradromics, по конструкции напоминающего устройство EpiPen. Учёные воспользовались этой возможностью, чтобы протестировать не только физическую установку Connexus, но и его способность регистрировать нейронную активность. Как подтвердили данные мониторинга, устройство успешно зафиксировало электрические сигналы, поступающие от участков коры, что доказало его функциональность в реальной хирургической обстановке.

Connexus — это миниатюрный нейроинтерфейс (Brain-Computer Interface, BCI) размером меньше монеты в 10 центов. Он содержит 420 тончайших электродов в виде игл, способных проникать в кору головного мозга и регистрировать активность отдельных нейронов. Такой уровень разрешения позволяет достичь высокой точности декодирования нейросигналов. По словам генерального директора Paradromics Мэтта Энгла (Matt Angle), близость устройства к нейронам обеспечивает «высочайшее качество сигнала». Для сравнения: имплант Neuralink использует более 1000 электродов, распределённых по 64 гибким нитям, однако также внедряется непосредственно в мозг. Именно такие импланты позволяют считывать моторные намерения с максимальной точностью, что критично для превращения мыслей в речь или команды.

Источник изображения: Paradromics

Connexus не предназначен для чтения мыслей — он работает с нейросигналами, возникающими в момент попытки движения, особенно речевого. Когда человек с параличом пытается сказать слово, несмотря на невозможность двигать губами или языком, его мозг генерирует характерные моторные паттерны. Эти сигналы можно декодировать и преобразовать в текст, синтезированную речь или команды управления, например, курсором на экране. Именно на этот механизм ориентирована архитектура Paradromics. Устройство способно распознать сигналы, соответствующие артикуляции, и на их основе создать полноценную цифровую реплику речи, даже если сам голосовой аппарат пациента полностью обездвижен.

До 2025 года Paradromics ограничивалась предклиническими испытаниями Connexus на овцах, в рамках которых изучались биосовместимость, долговечность материалов и точность декодирования. Главным предшественником современных BCI-систем оставался Utah array — «щеткообразный» имплант с 100 игольчатыми электродами, который более двух десятилетий использовался в лабораторных условиях. Он позволял пациентам с параличом управлять роботизированными конечностями, перемещать курсор и даже генерировать синтезированную речь. Однако имплант Utah array требует установки внешнего пьедестала на поверхности черепа, склонен к деградации и может повреждать мозговую ткань. Разработка Paradromics призвана устранить эти недостатки за счёт полной имплантации и более совершенной конструкции.

Источник изображения: Paradromics

На рынке нейроинтерфейсов активно работают и другие компании. Neuralink Илона Маска (Elon Musk) использует роботизированную установку для вживления 64 гибких нитей с электродами прямо в мозг. Precision Neuroscience тестирует имплант, размещаемый на поверхности коры без проникновения в ткань. Synchron предлагает устройство, вводимое в кровеносный сосуд и прилегающее к стенке сосуда, расположенной рядом с мозгом. Однако устройства этих компаний регистрируют сигналы от групп нейронов, в то время как Paradromics стремится считывать активность индивидуальных нейронов. Это различие даёт Connexus существенное преимущество в точности и потенциальной гибкости применения.

В 2023 году исследователи из Стэнфордского университета (Stanford University) и Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UC San Francisco) добились значительного прогресса в области BCI. В их исследованиях у двух женщин с параличом нейроинтерфейсы расшифровывали предполагаемую речь со скоростью 62 и 78 слов в минуту. Для сравнения, обычная скорость устной речи составляет около 130 слов в минуту. Paradromics рассчитывает достичь аналогичных показателей. По словам представителей компании, полноценное клиническое исследование с длительной установкой Connexus запланировано на IV квартал этого года. Участниками станут пациенты с тяжёлым параличом, которые потеряли возможность общаться естественным образом.

Источник изображения: University of Michigan

Процедуру в мае этого года провёл нейрохирург UM Мэтт Уиллси (Matt Willsey). Он отметил, что увеличение количества электродов может существенно расширить возможности нейроинтерфейсов: не только в точности, но и в разнообразии функций. В перспективе Paradromics планирует исследовать возможность одновременной имплантации до четырёх устройств Connexus в мозг одного пациента. Однако первым этапом остаётся доказательство того, что один имплант может функционировать стабильно и безопасно при длительном нахождении в мозговой ткани.