Учени с нов метод за свързване на човешкия мозък към компютър: чрез вените

2
634

Трудната част в това да се свърже човешки, жив и мислещ мозък с електронен, задвижван от единици и нули компютър, е в това да се осъществи връзката и потока на информация между мозъка, затворен в дебел череп, и електрониката. Илън Мъск казва, че е открил някакво решение на този проблем, с разработките на притежаваната от него секретна компания Neuralink, която твърди, че вече има произведен компютърен чип, който може да се свърже с човешкия мозък, въпреки че до този момент не е правила изпитвания с хора.

В крайна сметка, причината да имаме толкова твърда обвивка около мозъка си, каквато е черепната кутия, е именно защото природата е искала върху него да не се оказва никакво външно влияние. Така ако искате да разберете какво се случва в нечий мозък, единственият начин за това е чрез неговите проявления и средства за комуникация с външния свят – каквито са речта, движенията, мимиките на лицето и други. Това е известен и дългогодишно проучван проблем за учените, които искат да разберат как функционира мозъка, както и за хората, които поради преживени заболявания или травми не могат да се движат, да говорят или имат нарушен контрол върху мимиките и жестовете. Сложните технологии за образна диагностика като магнитен резонанс дават някои отговори на учените. Но би било чудесно, ако някой ден медицината успее да постигне някаква по-директна форма на комуникация с мозъка. В продължение на десетилетия технологиите и учените се опитват да свържат човешкия мозък с компютърни клавиатури или роботизирани ръце, за да накарат органичната тъкан да общува със силициевите чипове.

В сряда екип от учени и инженери показа резултати от обещаващ нов пробив. Техният експеримент е проведен чрез монтиране на електроди върху разширяема, пружинираща тръба, наречена стент, която бива прокарана през кръвоносните съдове, които водят до мозъка. При тестовете върху двама души изследователите са се насочили към яремната област, прокарвайки стента нагоре по вените в гърлото и след това до кръвоносен съд в близост до първичната двигателна кора на мозъка, където чрез дистанционно контролиране на успели да разгърнат пружината. Електродите са се опрели около стените на кръвоносния съд и са започнали да засичат, когато мозъците на двамата души са имали намерение да извършат контролирано движение. След като улавят сигналите, електродите са ги предавали безжично към компютър, чрез инфрачервен предавател, хирургично вкаран в гърдите на пациентите.

В статията за изследването, публикувана в Journal of NeroInverventional Surgery, австралийските и американските изследователи описват как двама души с парализа поради амиотрофична латерална склероза (по-известна като болест на Лу Гериг) са използвали такова устройство за изпращане на текстове и двустранна комуникация между мозъците на пациентите и компютърни системи.

„Разгръщащата се технология на използвания стент, който достига пълната си форма и отваря електродите при достигане на крайната дестинация в мозъка, е добра демонстрация както за кардиологичните, така и за неврологичните приложения на тази технология и перспективите, които дава, за лечение на други заболявания. Медиците отдавна използват подобна технология. Ние просто използваме тази функция и поставяме електроди върху стента.“, казва Томас Оксли, интервенционален невролог и главен изпълнителен директор на Synchron, компания, която има надеждата да комерсиализира тази технология, за да я използва в бъдеще. „Имплантирането е напълно успешно. Пациентите се прибират вкъщи след няколко дни. Това е plug-and-play.“

След извършването на леко инвазивната процедура, пациентите не са били изписани веднага по домовете си, не защото са имали физически усложнения или нужда от лечение, а тъй като учените са искали да проведат допълнителни експерименти на място след извършването на процедурата. Стентът с електроди може да улавя сигналите на мозъка, но алгоритми с машинно обучение всъщност са тези, които трябва да разберат какво означават тези сигнали и да ги траснлират по достъпен начин за изследователите. Но след няколко седмици работа и двамата пациенти са могли да използват инструмент за проследяване на очите, за да местят курсора на компютъра и да изпращат други команди само с мисъл, която преминава в главите им, благодарение на импланта. Не звучи като особено върхово постижение на този етап, но за двамата пациенти е било напълно достатъчно да могат да изпращат текстови съобщения, да пазаруват онлайн и по друг начин да извършват дейности от цифровото ежедневие, което е било значително улеснение за тях и състоянието им.

Какво следва?

Администрацията по храните и лекарствата на САЩ все още не е одобрила това технологично изобретение, което Оксли нарича „стентрод“ за широко използване, а компанията все още търси финансиране за повече тестове, но тези предварителни резултати предполагат, че това е потенциално работещ интерфейс за връзка между човешки мозък и компютър. Сигналът, който компютъра получава от мозъка не съдържа информация. Засега всичко, което сентродът улавя са малки количества от мозъчните сигнали, които могат да бъдат използвани за съществени манипулации, при които има само две възможни състояния – положително или отрицателно. С други думи, чипът проследява дали мозъка подава сигнал за движение на мишката или не подава такъв. Разбира се, това е доста начална фаза на разработка, но за някои приложения на технологията това е напълно достатъчно. „Много се говори през последните години за свързването на мозъка и компютрите, за опасностите и подводните камъни, които крие това. Но преди всичко трябва да отбележим, че ролята на тези разработки е да подобрят живота на пациенти, които имат органични или други изменения. На този етап имаме само една шепа електроди, които обаче могат да помогнат на тези хора да работят с компютър с Windows 10, без да се налага да полагат огромни (и в някои случаи невъзможни усилия) за работа с мишка, клавиатура, сензорен екран и други)“, казва Оксли.

Разбира се, тази сфера на изследвания никак не е толкова скромна, колкото е работата на Оксли и неговия екип на този етап. Миналия месец компанията Neuralink на Илън Мъск демонстрира безжичен чип за свързване с мозъка (BCI) с повече от хиляда гъвкави електроди, предназначени да бъдат свързани директно към мозъка от специализиран робот хирург. Досега компанията е показала само демонстрации с животни. Поставянето на електродите е сложно, тъй като макар и Мъск и екипа на Neuralink да описват процедурата като леко инвазивна, става дума за неврохирургия. Дори гъвкави и тънки, електроди като тези, които Neuralink демонстрира, са достатъчно инвазивни, за да предизвикат защитна реакция в мозъка срещу тях, покривайки ги с глиални клетки, които биха могли да намалят способността им да провеждат електрически импулси. И докато имплантираните електроди като тези на по-често използвания „Utah array“ могат да улавят ясни сигнали от отделни неврони, разбирането и интерпретирането на тези сигнали за постигането на някакви цели и улеснения за пациентите, е предизвикателство, което тепърва стои пред науката.

Друго предизвикателство е, че тъканите на мозъка са изключително гъвкави и динамични и се плъзгат наоколо подобно на желе в поничка. Фиксираните на едно място електрони могат да увредят тези тъкани.

Стентродът на Оксли и неговите колеги обаче имат един съществен проблем. Тъканите на мозъка провеждат електрически импулси, но електродите в стента улавят сигнали от мозъка чрез клетките на кръвоносния съд. Това намалява съдържанието на сигнали. „Ако трябва да направим тези записи на повърхността на кората и да ги сравним с експерименти от Utah array, бих казал, че все още сме доста ограничени по отношение на количеството улавяни мозъчни сигнали и скоростта на провеждане на данните“, казват в рецензията си изследователите.

3 2 гласа
Оценете статията
Абонирай се
Извести ме за
guest
2 Коментара
стари
нови оценка
Отзиви
Всички коментари