Как устроены протезы для мозга и на что они способны?
Если человек потерял в результате травмы руку или ногу, медицина еще с древности предлагала заменить потерю протезом. Со временем протезы становились все совершеннее — от деревяшки Джона Сильвера до сложных бионических конструкций, управляющихся нервными импульсами от естественных нервных окончаний человека или через электроэнцефалограмму. Сейчас, если у человека отказывает печень или почка, если гибнет сердце — их можно заменить искусственным органом или трансплантировать донорский. Заменяют кожу, суставы, волосы и многое другое. Тем не менее существует один орган, о протезировании которого речь пока не идет. Это мозг.
Действительно, иногда после инсульта «отказывает» крошечный участок головного мозга, но и это приводит к ужасающим последствиям — потере памяти, параличу и т. д. Можно ли заменить протезом хотя бы участок мозга?
Вспомнить всё
Вообще, под словом нейропротезы понимают две разные вещи. Первая — это роботизированные протезы, которые управляются имплантированными в мозг электродами, они помогают полностью парализованным больным. Вторая — это когда электроды подводятся к сохранившимся остаткам нервных волокон, шедших когда-то к утраченной конечности.
Однако такие нейропротезы на территорию пораженного мозга не вторгаются. Первую попытку предпринял в 2012 году американский невролог Теодор Бергер, создавший протез средней части гиппокампа. Правда, только у крыс и весьма своеобразный. В гиппокамп крыс ввели несколько десятков электродов. Часть из них «снимала» электрическую активность, часть позволяла стимулировать электрическими импульсами нейроны. Потом крыс научили запоминать, в какой из кормушек лежит еда. Параллельно следили за активностью гиппокампа в те моменты, когда животное принимало правильное (и неправильное) решение, устанавливая, какая часть гиппокампа «отвечала» за память о месте расположения лакомства.
Повреждение этого места приводило к тому, что крыса забывала о том, куда положили ее обед. Однако после стимуляции поврежденного участка электродами (при помощи специального чипа) животное вспоминало о своих успехах и находило еду. Более того, если животное просто забывало (такое случается и с нами, правда?), то стимуляция гиппокампа с помощью чипа тоже приводила к «включению» памяти.
Подобрать код
Чтобы правильно стимулировать гиппокамп, нужен особый «код активации» — электрическая активность «входящего» импульса. Для этого Бергер измерял активность всего гиппокампа во время поиска кормушки с едой. И именно для этого нужен чип, который передает активационный код с «входящей» зоны на зону памяти. И нужна еще специальная математическая модель, которая «вычленяет» нужный сигнал по снимаемой электроэнцефалограмме и передает его в чип. Значит ли это, что все-таки можно будет заменить весь мозг, подсмотрев коды активации для всех навыков организма? В обозримом будущем вряд ли.
Распутать провода
Однако создать какие-то нейроимпланты для человеческого мозга, которые помогут «обходить» пораженные при инсульте зоны (а та пресловутая средняя часть гиппокампа, кстати, очень часто поражается при инсульте), вполне возможно в ближайшие десять лет, и несколько научных коллективов в мире уже трудятся над этим. Существует несколько глобальных проектов по картированию мозга, постепенно расшифровывается коннектом — порядок соединения друг с другом всех нейронов мозга (к слову, вариантов коннектома больше, чем атомов во Вселенной), начинают изучаться и картироваться и вспомогательные клетки мозга — глия, составляющая около 40% нашего главного органа. Возможно, лавинообразное накопление всех этих данных поможет через несколько десятилетий заменить если не весь мозг, то некоторые его части.
