Киборги и нейроимпланты: испытания на людях — Synchron vs Neuralink

30 января 2024 года Илон Маск заявил о том, что впервые в истории в головной мозг человека вживили компьютерный имплант Neuralink. Событие знаковое, но на волне энтузиазма и пиара в стороне остался стартап Synchron, который уже сделал все то же, но в 2020 году. Продукт Synchron на несколько лет опережает Neuralink, предлагая менее инвазивную и более безопасную процедуру вживления чипа через яремную вену.

• Что такое нейроимпланты и зачем они нужны
• Разработка нейроимплантов в мире
• Разработка нейроимплантов в России
• Испытание нейроимплантов Synchron на людях
• Испытание нейроимплантов Neuralink на людях
• Этическая и юридическая сторона вопроса

Что такое нейроимпланты, и зачем они нужны

Нейроимпланты представляют собой электронные устройства, вживляемые в мозг. Работают они по следующему принципу — клетки человеческого мозга вырабатывают электрические импульсы, которые инициируют те или иные действия. Нейрочипы перехватывают импульсы, обрабатывают, а затем либо передают их на другие устройства, либо направляют новые сигналы обратно в мозг. По такой схеме работают роботизированные нейропротезы для полностью парализованных людей и нейрочипы для людей с нарушениями слуха и зрения.

На текущем этапе развития обсуждается применение нейроимплантов для лечения:

• пациентов с полным или частичным параличом;
• людей с неврологическими заболеваниями, такими как болезни Паркинсона и Альцгеймера;
• глухих, слепых и слепоглухих больных;
• пациентов с депрессией и тревожностью.

По мнению основателя Neuralink Илона Маска, в дальнейшем нейрочипы позволят человеку быть на равных с искусственным интеллектом. Впрочем, до этого человечество дойдет еще не скоро.

Разработка нейроимплантов в мире

В одних только США технологии подключения человеческого мозга к компьютеру разрабатывают свыше 35 компаний. Аналогичные исследования ведутся и в других странах и частях света, например, в Западной Европе, Японии, Китае и России.

Разные разработчики применяют разные подходы. Например, используя меньшее число электродов, чем это делает Neuralink (и в этом уступая компании Илона Маска), матрицы Blackrock Neurotech и Paradromics могут подключаться сразу к нескольким областям мозга, и в этом их неоспоримое преимущество.

Другие компании уделяют внимание разработке нейроимплантов, которые можно вживлять менее инвазивными путями. Они не так точны и обеспечивают меньший контакт с мозгом, но зато куда безопаснее и удобнее. К примеру, в 2022 нейрохирург Эдвард Чанг из Калифорнийского университета в Сан-Франциско помог парализованной из-за инсульта женщине снова заговорить. Он поместил сетку из более чем 250 электродов поверх областей ее мозга, которые когда-то отвечали за движения лица и гортани. Пациентка представляла, как произносит те или иные слова, а исследователи регистрировали ее нейронную активность. После этого, используя машинное обучение, были установлены паттерны активности, соответствующие каждому слову, и даже определена мимика, которая использовалась в процессе речи. Далее на большой экран был помещен аватар женщины, повторяющий ее внешность. Улавливая импульсы мозга пациентки, компьютер переводит их в речь и воспроизводит слова ее голосом.

Дальше всех на текущий момент шагнул стартап Synchron, который еще в 2022 году перешел к экспериментам на людях. Причем, в отличие от устройств Neuralink, внешние датчики Synchron легко можно заменить, починить или усовершенствовать.

Разработка нейроимплантов в России

«Лаборатория “Сенсор-Тех”» (резидент «Сколково») и фонд поддержки слепоглухих «Со-единение» представила импланты ELVIS для вживления в кору головного мозга. Они предназначены для возвращения зрения слепым людям и слуха — глухим, а также для корректировки тяжелых неврологических заболеваний.

Другую разработку тестирует группа ученых из СПбГУ, которая разработала технологию печати персонализированных нейропротезов на 3D-биопринтере. Это может сделать намного доступней создание нейроимплантов и, возможно, благодаря компактности оборудования и достаточно высокой скорости производства, чипы можно будет создавать прямо в клиниках и индивидуально под пациентов. Устройства NeuroPrint предназначены для восстановления двигательной функции и могут быть имплантированы в спинной и головной мозг. Тестирование проводилось на рыбках данио-рерио и млекопитающих.

И третья исследовательская группа создана на базе Дальневосточного федерального университета, где занимаются разработкой нейрочипов для людей с заболеваниями ЦНС (болезни Альцгеймера, Паркинсона), травмы спины и протезированные конечности.

Испытание нейроимплантов Synchron на людях

Первое испытание нейрочипов на людях на самом деле состоялось 6 июля 2022 года в нью-йоркском госпитале Mount Sinai West, где пациенту, больному боковым амиотрофическим склерозом (БАС) вживили нейроимплант Stentrode, разработанный компанией Synchron. Операцию провел нейрохирург Шахрам Маджиди. Через катетер в яремную вену на шее в мозг пациента был введен тонкий чип из цилиндрической сетки-матрицы, оснащенной гибкими электродами длиной около 3,8 см и шестнадцатью точками подключения.

Через кровеносные сосуды имплант Stentrode добрался до моторной зоны головного мозга. Затем катетер был удален, а эндоваскулярная матрица в виде цилиндрической сетки электродов осталась в кровеносном сосуде, а через некоторое время вросла в его стенки. 

Второй вживляемый в грудную клетку имплант (аналогичный кардиостимулятору) связывается с первым с помощью тонкого провода и выполняет роль передатчика, необходимого для связи с цифровыми устройствами.

Через 48 часов после проведения операции пациент уже отправился домой.

Подробнее о работе и вживлении импланта Stentrode можно посмотреть в видеоролике:

Это интересно

Боковой амиотрофический склероз (БАС). Он же болезнь моторных нейронов, Шарко или Лу Герига. Редкая, но страшная болезнь, самой известной жертвой которой стал Стивен Хокинг. В результате этого недуга нейроны атрофируются и мозг перестает контролировать периферические системы, в том числе мышцы. В современных условиях это заболевание считается неизлечимым, а все надежды связаны лишь с киборгизацией организмов больных. И они охотно соглашаются стать участниками экспериментов, надеясь хоть немного облегчить свою участь.

Первое испытание на нейрочипа Stentrode на жителе США было проведено в 2022 году, но к этому моменту в Австралии, где законы более лояльны, с такими чипами ходили уже четверо пациентов.

Как выглядит работа нейроимпланта, можно увидеть в видеоролике про первого из австралийских пациентов.

Недостаток модели Stentrode по сравнению с Neurolink — электроды Stentrode расположены не так близко к нейронам. Из-за этого поступающий сигнал намного слабее.

Это интересно

В январе 2023 года были опубликованы первые долгосрочные результаты испытаний Synchron в Австралии. Согласно этим данным, технология доказала свою безопасность.

Технология Synchron успешно прошла несколько стадий клинических испытаний. Разработчики планируют выпустить ее на рынок в самое ближайшее время.

Испытание нейроимплантов Neuralink на людях

Полгода назад мы уже писали о компании Neuralink и ее чипах. Вопреки обещанию провести прямую трансляцию вживления чипа, первое испытание на людях состоялось лишь 28 января 2024 года. Подробностей пока не сообщается. 

Это интересно

Neuralink — американская компания, основанная в 2016 году Илоном Маском совместно с командой из семи инженеров и ученых. Область специализации — разработка имплантируемых нейроинтерфейсов (BCI). Штаб-квартира компании находится во Фримонте, штат Калифорния.

Набор добровольцев для испытания своих чипов компания Neuralink начала еще в сентябре. Поиск кандидатов велся среди людей с параличом рук и ног из-за спинномозговой травмы или БАС.

Процесс имплантации и работы чипа Neuralink N1 выглядит следующим образом:

• Имплантация. Операцию проводит робот-хирург. Он выпиливает в черепе человека небольшое отверстие, в которое вставляются гибкие нити электродов.
• Обнаружение сигнала. Электроды вживленного устройства находятся рядом с нейронами головного мозга. Они считывают сигналы мозга, определяя электрическую активность нейронов.
• Передача сигнала. Считываемая электродами электрическая активность нейронов передается по беспроводной связи на внешнее устройство и в этом — инновация Neuralink.
• Декодирование сигнала. Компьютерная система получает передаваемые сигналы, а потом декодирует их в команды или действия.
• Петля обратной связи. Устройство Neuralink считывает сигналы из мозга, но может также и передавать их обратно, благодаря чему обеспечивается двусторонняя связь.

Подробности об устройствах Neuralink N1 и планах компании можно узнать из видеоролика:

Этическая и юридическая сторона вопроса

Помимо преимуществ, нейрочипы представляют и уникальные риски, например: 

Свобода воли пользователей и их вина. Если нейроинтерфейсы с искусственным интеллектом начнут преобразовывать мозговую активность пользователей в принятие решений, то подобные вопросы неизбежно появятся.

Прекращение работы производителя имплантов. И что делать дальше? Мозговой имплант есть, но его обслуживание больше не ведется. Как быть с такими моментами?

Вопрос регулирования использования нейротехнологий изучается уже давно. Еще в 2019 году ЮНЕСКО, Организация экономического сотрудничества и развития уже выпускали рекомендации и отчеты, касающиеся этого направления. 

В настоящее время в Чили уже действует законодательство, регламентирующее использование нейросетей. В Испании, Бразилии, Мексике и Австралии также обсуждается разработка подобных законов.