Компания Neuralink, основателем и владельцем которой является Илон Маск (Elon Musk), провела мероприятие с участием 29-летнего парализованного Ноланда Арбо (Noland Arbaugh), которому был вживлён её мозговой имплантат. В ходе беседы Арбо рассказал, как ему живётся с вживлённым в мозг чипом, а видео этой беседы он опубликовал в своём аккаунте в сети X.

Источник изображения: YouTube

По словам Ноланда Арбо, имплантат позволил ему чувствовать себя обычным человеком, а не парализованным. Чип Neuralink даёт ему возможность выполнять разные задачи на компьютере, причём постепенно он делает это всё быстрее и эффективнее. Помимо прочего, Ноланд может силой мысли играть в некоторые компьютерные игры, включая Civilization VI. Он рассказал, что постепенно у него всё лучше получается играть в стратегию.

Ноланд отметил, что ему нравится прогрессировать в играх, поскольку постоянно побеждать своего отца в шахматы уже не так интересно. Ещё молодой человек соревнуется с отцом в Mario Kart. Во время беседы он поблагодарил разработчиков из Neuralink, которые помогли ему изменить жизнь, а также выразил уверенность в том, что в будущем мозговой имплантат Neuralink поможет большему количеству людей.

Напомним, Илон Маск основал компанию Neuralink в 2016 году. В январе этого года миллиардер объявил о проведении успешной операции по внедрению имплантата человеку. Не так давно в интернете появилось видео, демонстрирующее, как Ноланд Арбо играет в виртуальные шахматы силой мысли. Позднее в соцсети X также был опубликован пост, созданный самим Ноландом.

Исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте создали новый класс зондов для управления активностью мозга. Зонд используется в новой науке оптогенетике. С помощью крошечных светодиодов на конце зонда можно управлять активностью нейронов, затормаживая или возбуждая сигналы в нервных тканях мозга. Этот инструмент позволяет точно привязать реакцию к тому или иному участку мозга и, тем самым, внести больше ясности в его работу.

Источник изображения: University of Massachusetts

Оптогенетике чуть меньше 20 лет. Она строится на том, что гены нейронов изменяются таким образом, что у них появляется новый канал для возбуждения и торможения. Это оптический канал. С помощью света нужной длины волны активность нейрона может тормозиться, а с помощью света с другой длины волны — возбуждаться. Помимо этого остаётся работать обычный канал передачи активности мозга — синаптический. Мозг работает, как обычно, но в нейронной сети как бы появляются светофоры, которые по команде оператора регулируют распространение сигналов и, следовательно, нервные реакции мозга и организма в целом.

Большинство современных зондов в оптогенетике работают на одной волне, иначе говоря — светятся одним цветом. Каждый из них либо тормозит активность нейронов, либо возбуждает. Заслугой коллектива Массачусетского университета в Амхерсте стала разработка предельно малого двухцветного зонда шириной 0,2 мм и толщиной 0,05 мм. На этом конце поместился один красный MicroLED и один синий. Один тормозит нейрон в зоне своего воздействия, а другой возбуждает. Это позволяет учёным быстрее определять, за что отвечает зондируемая группа нейронов.

В современной медицине торможение нейронов часто используется для подавления приступов эпилепсии. Изучая эти механизмы на мозге мышей, для которых эти зонды созданы, можно помочь в лечении этой болезни и других расстройств. Наконец, более точный зонд с расширенной функциональностью углубит наши знания о строении мозга и о работе его отделов, где пресловутых белых пятен осталось больше, чем неизведанных мест на нашей планете.

Чем глубже в мозг проникают сверхчувствительные датчики учёных, тем точнее сигналы и лучше декодирование мыслей. Однако хотелось бы научиться распознавать мысленную речь без хирургического вмешательства. Это было бы проще и безопаснее. Шаг в этом направлении сделали учёные из Австралии, показав возможность довольно точного распознавания мыслей пациентов без установки датчиков внутрь головного мозга.

Источник изображения: UTS

Для считывания активности мозга была использована простая шапочка с электродами. Она снимала электроэнцефалограмму (ЭЭГ) — это рутинная, в общем-то, процедура для установки множества диагнозов, связанных с работой мозга. Эта процедура разрешена даже для детей и не несёт никакой опасности для пациента. Читать с её помощью мысли, конечно же, нельзя. Поэтому на следующем этапе учёные добавили к ЭЭГ большую языковую модель (LLM) и открытый набор данных ZuCo, что сразу перевело разработку в разряд перспективных.

Пакет ZuCo содержит данные о траектории движения глаз пациента в процессе чтения в сочетании с показаниями ЭЭГ. Как долго взгляд задерживается на слове, куда и в каком темпе перепрыгивает и другое. В сочетании с ИИ (с большой языковой моделью) и данными с ЭЭГ возникают сопоставления, которые транслируются в текст.

Исследователи из Технологического университета Сиднея (UTS) создали платформу DeWave LLM, которую протестировали на 29 добровольцах. Оказалось, что точность распознавания мысленно произнесённых фраз в среднем составляет 42,8 % в рамках двуязычной оценочной методики машинного перевода BLEU-1. Довольно неплохо для неинвазивной технологии чтения мыслей.

При этом система часто использовала синонимы вместо реально произнесённых пациентом слов и лучше понимала глаголы, что можно объяснить ограниченным набором данных. Впрочем, простор для улучшения методики есть, и опыт это хорошо показал. В любом случае, это лучше, чем ничего, а для страдающих проблемами речи людей это возможность вернуться к живому общению.

Илон Маск (Elon Musk) вновь заявил о том, что эксперименты его стартапа по созданию интерфейса для связи мозга с компьютером Neuralink никогда не были причиной смерти обезьян, на которых проводились опыты. С другой стороны, есть свидетельства того, что по меньшей мере 12 обезьян погибло после вживления в мозг чипов-имплантатов, пишет Bloomberg.

Источник изображения: Neuralink

На прошедшей в среду конференции New York Times Dealbook Маск повторил заявление, сделанное им ранее в этом году в соцсети X, что Neuralink использовал на ранней стадии экспериментов обезьян, которые уже были близки к смерти.

«Ни одна обезьяна не умерла в результате (использования) имплантата Neuralink. Сначала (для вживления) наших ранних имплантатов, чтобы минимизировать риск для здоровых обезьян, мы выбирали уже близких к смерти», — сообщил в сентябре Маск в соцсети X.

Сообщение повторяет прошлогоднее заявление, опубликованное на веб-сайте Neuralink, о том, что для экспериментов были выбраны животные, которые «могли не иметь должного качества жизни из-за ранее имевшегося заболевания». В нём сообщается о двух обезьянах, которые были подвергнуты эвтаназии в запланированные сроки, и о шести обезьянах, которые были подвергнуты эвтаназии по медицинским рекомендациям ветеринарного персонала Калифорнийского университета в Дэвисе, где Neuralink в то время проводила эксперименты над приматами по вживлению мозговых имплантов. Bloomberg отметил, что Комитет врачей за ответственную медицину (Physicians Committee for Responsible Medicine), выступающий против экспериментов на животных, утверждает, что, по данным Калифорнийского университета в Дэвисе, 12 обезьян умерли после имплантации устройства Neuralink.

В настоящее время Neuralink проводит эксперименты в собственной лаборатории, построенной в Фримонте (штат Калифорния). Маск назвал помещения, где живут обезьяны, раем. В ноябре ресурс Bloomberg BusinessWeek рассказал, что помещения, где находятся приматы, действительно просторные, с игрушками, игровым оборудованием и телевизорами.

Мнения в обществе по поводу проведения экспериментов над животными уже давно разделились. Сторонники испытаний медицинских устройств на животных говорят, что это позволяет выводить на рынок жизненно важные устройства, не причиняя вреда людям. Оппоненты настаивают на том, что эксперименты являются жестокими, и что зачастую это можно делать другими способами.

Компания Precision Neuroscience создала устройство, которое называет чем-то вроде седьмого слоя для больших полушарий головного мозга человека. Оно дополнит шесть биологических слоёв и позволит парализованным людям управлять цифровыми устройствами, используя только нейронные сигналы, фактически, силой мысли. При этом вживлять его куда проще, чем многие аналоги.

Источник изображений: Precision Neuroscience

Пациенты с тяжёлыми дегенеративными заболеваниями, такими как боковой амиотрофический склероз (БАС), при котором теряется способность к выполнению любых контролируемых движений, смогут снова общаться с близкими, перемещая курсор и набирая текст с помощью своего разума.

Новое устройство, получившее название Layer 7 Cortical Interface (кортикальный интерфейс 7 слоя), является мозговым имплантатом, позволяющим пациентам с параличом управлять цифровыми устройствами, используя только нейронные сигналы. Внешне Layer 7 напоминает кусок скотча. На самом деле это массив электродов, который тоньше человеческого волоса, что позволяет размещать его на поверхности мозга, не повреждая ткани.

Соучредителями Precision являются Майкл Магер (Michael Mager) и Бенджамин Рапопорт (Benjamin Rapoport), который также входит в состав соучредителей компании Neuralink Илона Маска (Elon Musk). Компания Precision Neuroscience была создана в 2021 году. В отличие от Neuralink, работающей над способами имплантации чипов непосредственно в ткань мозга, Precision полагается на менее травмирующие хирургические технологии.

Для вживления массива Layer 7 в черепе делают очень тонкий разрез, в который и вставляют устройство, «как письмо в щель почтового ящика». По словам Магера, который также является гендиректором Precision, образовавшаяся в результате разреза щель имеет толщину менее миллиметра — она настолько мала, что даже нет необходимости выбривать волосы на голове для выполнения операции.

Количество электродов в массиве можно увеличить, что, как утверждает Магера, в конечном итоге позволит использовать устройство и при неврологических заболеваниях. Что также немаловажно, имплантат можно будет удалить, если пациент решит, что он ему больше не нужен или потребуется замена на более новую версию в будущем.

Джейкоб Робинсон (Jacob Robinson), доцент Университета Райса и основатель компании Motif Neurotech, отметил, что технология Precision несёт меньше рисков для пациента, но поскольку устройство не вводится непосредственно в ткань мозга, сила передаваемых сигналов мозга будет меньше, чем у некоторых других имплантатов.

Precision уже успешно использовала Layer 7 для декодирования нейронных сигналов у животных и Магер выразил надежду на получение в ближайшие месяцы одобрения Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) на тестирование технологии на людях.

В то время как Neuralink Илона Маска планирует начать испытания мозговых имплантов на людях в течение шести месяцев, нейротехнологическая компания Inner Cosmos объявила, что её устройство для лечения депрессии было успешно подключено к мозгу первого пациента.

«Цифровая таблетка» Inner Cosmos состоит из двух частей: электрода, который помещается внутрь черепа, и «рецептурной капсулы», которая закрепляется снаружи на голове. Имплантат посылает крошечные электрические импульсы в поражённую депрессией область мозга — левую дорсолатеральную префронтальную кору — один раз в день в течение 15 минут. Внешнее устройство размером с мелкую монету работает, измеряя при этом нейронную активность, чтобы определить правильный объём стимуляции по мере её прохождения. В остальное время наличия внешнего устройства на голове не требуется. Тестовый пациент из Сент-Луиса, штат Миссури, должен тестировать инновацию Inner Cosmos в течение одного года.

Компания таким образом перешла ко второму этапу испытаний. В сентябре 2022 года учёные вживили электроды в череп пациента, чтобы вылечить его депрессию, в надежде, что его состояние можно будет облегчить короткими и слабыми электрическими импульсами в мозг. Это испытание было первым в своём роде, в котором для лечения депрессии использовались имплантаты непосредственно в черепе, и оно вполне может предвещать новую эру науки, решающей проблемы психического здоровья с помощью аппаратных средств, а не более традиционных методов, таких как психиатрия и психология.

Общая длительность исследований планируется в пределах одного года, на протяжении которого в него могут быть вовлечены ещё несколько пациентов. Испытания находятся на раннем этапе, но их перспективность трудно отрицать. Идея состоит в том, что операция должна быть как можно менее инвазивной, чтобы достичь наилучшего уровня приживаемости.

Одновременно с этими исследованиями, другие компании работают над полностью безоперационными методами, такими, как шлем с электродами. Такое устройство значительно больше, чем предлагаемый Inner Cosmos имплантат и может оказаться сложнее и менее эффективно в применении.

Идея подобных устройств не совсем новая, учитывая, что подобные методы годами использовались для лечения эпилепсии и болезни Паркинсона, но лечение депрессии таким способом ещё никто не осуществлял. Генеральный директор Inner Cosmos Мерон Грибец (Meron Gribetz) говорит: «Мир находится в состоянии хаоса, ведущего к беспорядочному познанию. Этот эффект ощущают миллионы, что приводит к резкому ухудшению ментального состояния и подавленности. Мы считаем, что наш подход может облегчить жизнь тем, кто страдает депрессией, и в конечном итоге распространится на другие когнитивные расстройства. Наша миссия — создать мир, который восстанавливает когнитивные способности человечества, восстанавливая баланс человеческого разума. Нам придётся посмотреть, как все будет развиваться дальше, но это определённо захватывающее начало».

Созданная в 2021 году компания Science анонсировала свой первый продукт, который со временем начнёт возвращать зрение пациентам с рядом фатальных заболеваний глаз. Разработанный в компании электронный блок с microLED экраном будет встраиваться прямо в глазное яблоко, что позволит страдающим слепотой пациентам возвращать зрение сначала частично, а в перспективе всё полнее и полнее.

Источник изображений:Science

Существует множество причин для потери зрения. Предложенное компанией Science решение облегчит жизнь пациентам с такими болезнями, как пигментный ретинит (RP) и сухая возрастная дегенерация жёлтого пятна (AMD). В обоих случаях зрение теряется по причине деградации фоторецепторов в глазах людей, хотя нервные окончания и зрительные нервы остаются в полном порядке. Имплантат Science Eye способен возбуждать эти нервные окончания — так называемые ганглионарные клетки — и передавать в мозг путь сильно упрощённые, но зрительные сигналы.

В каждом глазу человека примерно по 100 млн клеток фоторецепторов. Нервных окончаний, которые передают весь этот массив информации, всего по 1 млн на глаз. Нетрудно понять, насколько будет упрощена передаваемая в мозг нервная информация, основанная на возбуждении всего одного миллиона нервных окончаний. Но это будет определённо лучше полной слепоты и, в перспективе, учёные научатся передавать зрительные данные в более полном объёме.

Созданный в Science имплантат представляет собой электронный блок с процессором и блоком питания, который вживляется под веко на верхнюю поверхность глазного яблока, и экран microLED, который заводится внутрь глаза и устанавливается напротив нервных окончаний в его сетчатке. И это была самая лёгкая часть. Операция займёт около двух часов и может быть сокращена до одного часа после отработки технологии.

Имплантат с экраном шириной 2 мм

Самое сложное, точнее — самое труднопреодолимое препятствие будет заключаться в том, чтобы наделить нервные окончания глаза световой чувствительностью. Проделать это можно с помощью генной терапии. Учёные давно работают с флуоресцентными белками, которые могут светиться и воспринимать фотоны. Чтобы Science Eye работал, в нервные окончания глазного нерва необходимо будет ввести инородные для человека гены. Нетрудно представить, что эта необходимость вызовет бурную дискуссию как в научном сообществе, так и среди обычных людей.

В компании предупреждают, что получаемое с помощью Science Eye и генной терапии зрение будет совсем не таким, как мы его обычно воспринимаем. Однако это реальный шанс вернуть потерявшему зрение человеку возможность самостоятельно и лучше ориентироваться в пространстве. Впрочем, до этого пройдут годы работы по улучшению технологии. Сегодня она испытывается на кроликах и до работы с людьми ещё довольно долго.

Очки для обеспечения работы имплантата

Добавим, компанию Science создал бывший соратник Илона Маска — Макс Ходак (Max Hodak). До 2021 года он возглавлял компанию Маска Neuralink, которая разрабатывает мозговой имплантат. Весной 2021 года он покинул Neuralink и создал свой стартап Science, который к сегодняшнему дню привлёк финансирование в объёме около $160 млн. Имплантат Science Eye назван флагманским продуктом Science. Будет интересно узнать, что ещё есть в её портфеле разработок.