Не только Neuralink: что такое нейроинтерфейсы и кто кроме Маска разрабатывает их
В 2019 году Илон Маск объявил, что возглавил очередную инновационную компанию — Neuralink. Она разрабатывает нейроинтерфейсы — системы, которые помогают мозгу напрямую обмениваться сигналом с компьютером. Благодаря эксцентричному миллиардеру, эта технология стала одной из самых обсуждаемых high‑tech тем. В декабре 2022 года и январе 2023 научное и технологическое сообщество вновь обсуждало Neuralink —, но на этот раз из‑за очередных задержек и скандалов, которые уже не удалось скрасить визионерским оптимизмом эксцентричного миллиардера.
Как бы то ни было, с момента основания Neuralink нейроинтерфейсы сделали огромный скачок вперед, а Маск — далеко не единственный, кто сегодня занимается этой футуристичной технологией. Рассказываем, зачем нужны нейроинтерфейсы, кто их разрабатывает в 2023 году и когда мы сможем увидеть их широкое применение.
Что такое нейроинтерфейс
Нейрокомпьютерный интерфейс (в английских источниках часто brain-computer interface, BCI)— технология, позволяющая передавать импульсы мозга на электронное устройство, или наоборот. Самый простой пример нейроинтерфейса — ЭЭГ (электроэнцефалограмма), которая активно используется в медицине еще с 1970-х годов. Этот метод медицинского исследования позволяет улавливать биоэлектрические мозговые сигналы и преобразовывать их в цифровую форму, удобную для анализа.
Со времен изобретения ЭЭГ наука шагнула далеко вперед. Некоторые компании, например американская Galea, интегрируют элементы нейроинтерфейсов в игровые XR-системы. Такая гарнитура во время игры снимает ЭЭГ, электромиографию, электроокулографию и фотоплетизмограмму. Эти данные позволяют на очень глубоком уровне оценить реакцию человека на игровой контент — какие эмоции он вызывает, насколько он интересен, и как воздействует на рассудок.
Но активнее всего эта технология применяется в медицине. Современные нейроинтерфейсы используются врачами для того, чтобы дополнять или замещать функции человеческого организма. Они позволяют управлять бионическими протезами, будто реальными конечностями, и частично восполняют способности, утраченные из-за поражениях мозга и нервной системы. В относительно близкой перспективе технология может изменить жизнь пациентов, страдающих от болезни Альцгеймера, деменции, склероза и аналогичных им заболеваниях.
Основное отличие детища Маска от большинства предыдущих разработок — инвазивность. Созданный его командой чип N1 вживляется в кору головного мозга, а не крепится к поверхности головы при помощи датчиков или нейрошлема.
Несмотря на то, что неинвазивные (внешние, крепящиеся на коже) шлемы и датчики — проще, безопаснее, а их использование легче согласовать с регуляторами, технологичные компании и научные центры продолжают вкладываться именно в имплантируемые чипы. На это есть две основные причины. Во-первых, вживляемое устройство намного более точно считывает сигналы головного мозга, за счет чего позволяет восстанавливать даже самые сложные функции организма.
Кроме того, медицинские неинвазивные устройства, как правило, съемные. Это препятствует потенциальному массовому распространению технологии среди пациентов, поскольку для корректной установки устройства нужны навыки специалиста.
Рынок неинвазивных технологий тоже не стоит на месте. Так, исследователи из Университета Падуи создали работающий прототип внешнего устройства, которое позволяет управлять инвалидным креслом силой мысли.
Помимо инвазивных, неинвазивных и малоинвазивных, нейроинтерфейсы классифицируют в зависимости от типа сигнала. Большинство ученых и разработчиков в отрасли сосредоточены на создании однонаправленных устройств типа brain-to-computer. Они позволяют считывать нейронные импульсы и направлять его на устройство.
Двунаправленные компьютеры, позволяющие мозгу и девайсу взаимно обмениваться сложными сигналами, станут значительным прорывом — считает Александре Гонфалоньери, исследователь нейроинтерфейсов. Такие системы не только преобразуют в цифровую форму сигналы из мозга, но и сами сканируют мозг и отправляют в него определенные сигналы, способные создать симуляцию тех или иных ощущений. Эксперт рассказывает, что двунаправленные нейроинтерфейсы дадут человеку возможность пощупать предмет, который находится на расстоянии от него.
В то же время, их можно будет эффективно использовать для решения и более насущных задач — например, такие системы смогут обнаружить первые признаки приближающегося эпилептического припадка и стимулировать зоны мозга, которые подавят его. Пока такие устройства находятся на ранних этапах разработки.
Но сфера применения двунаправленных нейроинтерфейсов даже шире, чем у однонаправленных. Помимо медицины, двунаправленные НКИ смогут применяться в сферах безопасности, образования и для заветного «телепатического» общения между людьми. Например, одну из программ разработок спонсирует Минобороны США — благодаря устройству один военный сможет управлять несколькими беспилотниками одной только силой мысли.
Проблемы у Neuralink
Neuralink разрабатывает свой нейрокомпьютерный чип N1 с 2017 года. В декабре 2022 года Илон Маск выступил с последними новостями об этой новинке.
Несмотря на то, что чип еще не доведен до конца и даже не допущен до испытаний на людях, Маск строит на него все более грандиозные планы — по его словам, одна из созданных модификаций позволит восстанавливать зрение, в том числе при врожденной слепоте, а другая — поможет пациентам с повреждениями спинного мозга. Маск уверен, что развитие N1 поможет преодолеть любые физические ограничений на пути к восстановлению полной функциональности человеческого тела.
Но на деле ситуация выглядит далеко не так радужно, как ее хочет представить Маск. В 2019 году, на первой презентации N1, Маск пообещал начать испытания на людях уже через год. Но воз и ныне там — американский регулятор так и не одобрил испытания чипа. На декабрьской презентации Маск заявил, что компания запросила одобрение FDA (Food and drugs administration) и планирует начнёт клинические испытания на людях через полгода.
Кроме того, по данным Reuters, компания проводила испытания на животных с большой спешкой, из-за чего погибло слишком много подопытных. Бывшие сотрудники рассказывают, что подгонял исследования лично Маск. В целом с 2018 года компания убила около 1500 животных, в том числе более 280 овец, свиней и обезьян. Стоит отметить, что американское законодательство не устанавливает никаких лимитов на количество убитых во время испытаний животных, так что компанию вряд ли обвинят в прямом нарушении закона.
Neuralink не раз демонстрировала животных с вживленными чипами. Так, в 2020 году компания показала чипированную свинью, мозговая активность которой транслировалась на компьютер в реальном времени. А на следующий год продемонстрировала обезьяну, которая играла в пинг-понг силой мысли.
Blackrock Neurotech
Эта компания — один из крупнейших производителей нейроинтерфейсов, и
—- MoveAgain BCI — флагманский продукт BrainGate, прототип которого был продемонстрирован в 2021 году. Устройство позволяет считывать сигналы мозга и передавать их на инвалидное кресло, смартфон или курсор компьютера. Представитель компании, Флориан Сольцбахер заявил, что технология выйдет на рынок уже в 2022 году, но процесс получения разрешения пока затягивается.
В 2021 году компания запустило совместную с ClearPoint Neuro разработку автоматизированного хирургического метода вживления импланта.
Безопасный для пациента способ установки —- одно из самых больших препятствий на пути к распространению инвазивных имплантов.
В начале этого года журнал Neurology опубликовал исследование, предварительно подтверждающую безопасность технологии. Исследования проводились на чипах MoveAgain, вживленных в пациентов с тетраплегией (параличом рук, ног и туловища).
Команда разработчиков MoveAgain начала создавать свой нейроинтерфейс еще в 2002 году. Изначально исследования спонсировались компанией Cyberkinetics, но в 2007 году проект перешел под управление Blackrock Neurotech. Сегодня исследования данного предприятия поддерживает широкий круг научных организаций, объединенных в группу BrainGate Research Team. В объединение, например, входят Массачусетский госпиталь (часть Гарвардской медицинской школы) и Стэнфордский университет.
Synchron
Австралийская компания Synchron с центральной штаб‑квартирой в Бруклине разработала и запатентовала в 2020 году нейроинтерфейс Strentnode.
В технологии Synchron мозг подключается к компьютеру с помощью группы электродов на стентах — «стентродов» (Stentrode). Эти микроскопические устройства подводятся в мозг по сосудам — по аналогичному принципу работает кардиостимулятор.
В отличие от большинства аналогичных разработок технология Synchron — малоинвазивная. Стентроды подключаются к сосудам, а не к коре мозга, поэтому их установка требует проведения более простого и намного менее опасного хирургического вмешательства. При этом из‑за того, что электроды погружаются в кровеносные сосуды, а не в кору мозга, импульсы считываются устройством хуже. Из‑за этого в перспективе метод считается некоторыми экспертами незначительно эффективнее неинвазивных технологий при большей травматичности для пациента.
Strenchnode опередила Neuralink. Еще в 2019–2021 годах компания провела успешные двухлетние клинические испытания в Австралии, а в июле 2022 года в рамках теста вживила чип первому из шести пациентов в США. Согласно последнему отчету фирмы, тесты показали положительный результат и доказали долгосрочную безопасность при использовании на пациентах с частичным параличом. Компания планирует начать продавать свои нейроинтерфейсы уже в 2024 году.
Science Corp
Эту фирму учредил Макс Ходак — сооснователь Neuralink, покинувший ее в 2021 году.
Первым продуктом компании стал Science Eye — глазной протез, подключающийся к зрительному нерву. Главная задача технологии — транслировать изображения напрямую в мозг, в обход зрительного аппарата.
Здесь компьютер коммуницирует с мозгом с помощью фотоники, то есть световых сигналов.
Science Eye — это двухмиллиметровый чип, который имплантируется на сетчатку в зону глаза, закрытую веком. Чип считывает сигналы с устройства (в первую очередь очков, выполняющих роль камеры для мозга), передаются на него по беспроводной связи и преобразует их в форму, которую человеческий мозг может считать как картинку через зрительный нерв.
При этом для того, чтобы зрительный нерв мог считать сигнал, его структуру нужно преобразовать. Для этого Science Corp генетически изменяет отдельные клетки нерва.
Предполагается, что такая технология будет безопаснее инвазивных решений, ведь при установке интерфейса не придется проникать внутрь черепа. Сейчас приоритетная цель разработки ‑- помочь тем, кто страдает от пигментного ретинита, заболевания, которое приводит к потери зрения. Эта болезнь поразила и дедушку Ходака. Предприниматель считает, что в будущем эта технология может использоваться для погружения в VR‑миры —, но это произойдет лишь через 5–6 поколений ее эволюции.
Испытания пока проводятся на животных. По словам Ходака, «кролики чувствуют себя хорошо». В интервью в декабре 2022 года он заявил, первая трансплантация человеку должна произойти через полтора года. При этом основатель компании считает потенциальную гонку достижений опасной для человека и уверяет, что не стремится опередить Neuralink. Ходак скептичен относительно массового применения текущих разработок и считает, что выход на массовый рынок ждет лишь последующее поколение устройств.
Дарим скидку 4000 рублей при первом обращении на любую услугу onlinepatent.ru
Промокод: LOVEHABR
