Развитие нейроимплантов, или кто приближает трансгуманизм

Команда coMind by red_mad_robot разрабатывает передовые AI-решения для бизнеса, поэтому внимательно следит за прорывными технологиями в сфере GenAI. Одно из таких направлений BCI (Brain-Computer Interface) — эти системы расшифровывают сигналы мозга и переводят их в команды для внешних устройств.

Нейроимпланты могут ускорить взаимодействие людей и машин, напрямую подключив человека в мультиагентные сети, но самая очевидная польза от их применения — в медицине. Исследователи из coMind собрали подборку актуальных BCI-устройств, которые способны изменить рынок MedTech и улучшить качество жизни.

Рассказываем в материале, в чём проблема биосовместимости, кто близок к созданию работающих нейроимплантов, и кому они помогут.

Нейроимпланты можно разделить по степени инвазивности (от лат. invado — «вторгаться»), то есть по уровню проникновения через естественные внешние барьеры организма:

Главное ограничение инвазивных методов — проблема биосовместимости. Из-за защитной реакции иммунитета мозг отторгает вживляемые электроны — падает качество сигнала, а нервная ткань вокруг места имплантации отмирает.

Если учёные смогут решить проблему биосовместимости, получится напрямую собирать данные из мозга и влиять на него. Как итог — лечить эпилепсию, деменцию и другие болезни, связанные с мозговой активностью. А также улучшить управление протезами и смарт-устройствами. У технологии большой потенциал, но сложности в разработке не дают до конца реализовать уже существующие решения.

Наверное, самый популярный в сфере BCI — проект Илона Маска. Neuralink разрабатывает микрочип, который присоединятся к коре головного мозга с помощью 1,5 тысяч ультратонких электродов. Планируется, что операции по вживлению будут проводить роботы, чтобы закрыть потребность в нейрохирургах.

За ухом человека закрепляется капсула-приёмник размером с монету, которая позволяет управлять любыми устройствами с помощью мозговых импульсов. Компания провела первые испытания на животных, по словам Маска, успешно.

Разработки Neuralink помогут людям с неврологическими заболеваниями контролировать гормоны и тревожность, а также эффективнее использовать мозг.

Компания развивает систему для борьбы с параличом и неврологическими расстройствами. Основное устройство «Utah Array» — имплантируемый электрод, который позволит управлять компьютерами и протезами. Помимо создания электрода Blackrock Neurotech вложилась в разработку программного обеспечения для AI и пространственных вычислений.

В 2024 году криптовалютная компания Tether инвестировала 200 млн долларов в Blackrock Neurotech и выкупила контрольный пакет акций. Это позволит компании масштабировать технологии по реабилитации парализованных людей.

В 2021 году компанию основал соучредитель Neuralink Майкл Магер. Флагманская система Layer 7 Cortical Interface представляет собой электродную решётку, напоминающую скотч. По словам разработчиков, такая форма соответствует поверхности мозга и не повреждает мягкие ткани при внедрении.

В ходе исследования систему протестировали на трёх пациентах, которым ранее удалили опухоли в мозгу. Если испытания пройдут по плану — пациенты с тяжелыми заболеваниями смогут частично восстановить способность общаться и выполнять простейшие действия на компьютере.

В кардиологии для лечения ишемической болезни сердца пациентам внедряют стенты. Аналогичные устройства разработчики Synchrone использовали как нейроимпланты.В крупные вены вводят систему электродов, которые проходят вдоль стенок мозга и не мешают кровотоку. Этот метод позволяет избежать открытой операции на мозге и снимает проблему биосовместимости. Однако у него есть минус — низкое качества сигнала.

Цель компании — дать людям с ограниченной подвижностью рук возможность управлять электронными устройствами «силой мысли». Если получится доработать метод, реализация технологии в ближайшее время выглядит наиболее реалистично среди других проектов BCI.

Главная отличительная черта Inbrain Neuroelectronics — использование графена в производстве чипов. Отказ от металла связан со свойствами материала: он заставляет все электроны взаимодействовать друг с другом, что снижает качество сигналов в мозг.

Графен — углерод с высоким уровнем электропроводимости. Это делает материал стабильнее для стимуляционных импульсов. По заявлению разработчиков, такие чипы будут меньше платиновых, что позволит увеличить число подключенных электродов. Сейчас технологию тестируют на крупных животных.

Компания разрабатывает устройство для визуализации мозга пациента и стимуляции мозговой деятельности с помощью ультразвука. Метод позволит воздействовать на нейроны с высокой пространственной точностью. Однако технология тоже инвазивная.

Пациентам будут вживлять под череп стимулятор — это единственный способ, чтобы кость не мешала прохождению звука. Если разработка пройдёт испытания, это откроет новые возможности для исследований в области лечения психиатрических и когнитивных расстройств.

Компания разрабатывает технологию лечения резистентной депрессии и эпилепсии. Предполагается, что под кожу возле груди будут имплантировать небольшое устройство и подключать к блуждающему нерву в области шеи. Через него в мозг будут поступать слабые импульсы, которые помогут предотвратить или остановить приступы.

Prima — разработка компании Макса Ходака из Science Corporation — бывшего коллеги Маска по Neuralink. Система состоит из проекционного устройства и маленького импланта под сетчаткой глаза, который посылает на устройство сигналы и стимулирует сетчатку.

В октябре 2024 года компания завершила клинические испытания на 38 пациентах. Результаты показали заметное улучшение зрения.

Технология позволяет вернуть зрение с помощью электрической стимуляции языка. Звучит странно, но на языке находится много рецепторов и нервных окончаний, через которые можно передать в мозг разную информацию. Воздействия нескольких электродов на язык достаточно, чтобы человек начал различать крупные объекты. Также технология оказалась эффективной в восстановлении ходьбы после инсульта.

В России этим методом занимается нейрофизиолог и доктор наук Юрий Петрович Данилов. В начале 2000-х его пригласили развивать технологию в США в компанию Wicab Inc. Однако он вернулся в Россию и основал свою компанию RehaLine, которая применяет BrainPort для лечения ДЦП, Паркинсона и других когнитивных расстройств.

Сфера BCI требует миллиардных вложений — и получает их. Эффект от успешного применения нейроимплантов может кардинально изменить представление о медицине и возможностях человека. Остаётся решить проблему биосовместимости, а для этого — сделать технологию безопасной даже на уровне исследований. Пока достичь этого не удаётся, хотя темпы развития предвещают новые прорывы в перспективе нескольких лет.

Над материалом работали:

Чтобы ничего не пропустить, следи за развитием цифры вместе с нами: