Кеті Хатчинсон перенесла інсульт стовбура головного мозку, що позбавив її здатності рухатися і говорити. Але 12 років опісля мозковий імплантат дав їй можливість рухати роботизованою рукою, піднімаючи пляшку і підносячи її до рота лише за допомогою уявного управління.
Відео, де Кеті використовує роботизовану руку, продемонстрували 29 травня в ході Всесвітнього наукового фестивалю. У ролику під назвою «Від клітин до мікросхем: мозок людини в 2050 році» розглядаються мозкові технології майбутнього.
Хоча вчені поки далекі від можливості читати найпотаємніші думки людини, мозго-машинні інтерфейси розвиваються дуже швидко. Спеціальні імплантати все ефективніше приймають дані від мозку, підслуховуючи шепіт нейронів і використовуючи отриману інформацію для управління протезами в реальному світі. А інші пристрої здатні імпортувати інформацію в мозок для відновлення зору та інших почуттів.
Читайте також: Інженери наблизили анатомію роботів до людської
З розвитком технологій може настати день, коли люди отримають штучне тіло або створять комп’ютерну копію власного розуму. Однак такі перспективи піднімають питання про те, що це означає – бути людиною. Зрозуміло , що дослідники спочатку повинні повною мірою розібратися у функціонуванні мозку, тоді як багато чого з цієї сфери залишається загадкою.
Скачування інформації з мозку
Кеті Хатчинсон використовувала систему BrainGate, розроблену фахівцями з ряду американських науково-дослідних інститутів. Система являє собою набір електродів розміром з цукерку драже, імплантовану в ту ділянку мозку, яка контролює рухи руки і записує найменші електричні сигнали від нейронів. Пристрій дає можливість посилювати і розшифровувати такі сигнали, щоб контролювати роботизовану кінцівку, розповідає учасник фестивалю Джон Донохью, фахівець в нейронауках з Браунівського університету.
Найсучасніші протези використовують провід, підключений до імплантату через роз’єм на черепі. Система трохи громіздка, і навряд чи вона може ефективно використовуватися протягом усього життя пацієнта з ряду причин, наприклад, рух імплантату або нарощування рубцевої тканини.
А чи є спосіб бездротового обміну інформацією з мозком? Саме це питання вивчає Майкл Махарбіц, також учасник фестивалю та інженер-електрик з Каліфорнійського університету. Він і його колеги розробляють мікроскопічні датчики, відомі під назвою «нейронний пил», які здатні записувати електронні сигнали нервових клітин. Система нейронного пилу використовує ультразвук для забезпечення енергією і обміну даними зі своїми частками.
Така система дозволить вченим записувати сигнали одночасно від тисяч нейронів, створюючи більш цілісну картину мозкової активності.
Закачування інформації в мозок
Тоді як одні дослідники розбираються, як змусити нейрони спілкуватися з роботизованими кінцівками в реальному світі, інші працюють в протилежному напрямку, винаходячи біомедичні імплантати, які зможуть спрямовувати в мозок зовнішню інформацію, як правило, сприйняту людьми через очі і вуха.
Хоча ці вчені поки не готові створити футуристичного кіборга з досконалим зором і слухом, вони просунулися вже далеко в розробці так званих нейропротез. Серед них кохлеарні імплантати, що відновлюють слух у глухих людей, і біонічні очі, що дають сліпим можливість бачити.
Шейла Ніренберг, професор фізіології і біофізики з Корнельського університету, працює над штучною сітківкою для лікування сліпоти внаслідок пошкодження сітчастої оболонки ока. Її метою є створення чіпа, який не тільки передасть зовнішню інформацію в мозок, але і зробить це з високою роздільною здатністю подібно справжній сітківці.
Коли світло потрапляє в око і стикається з фоторецепторних клітинами на сітківці, інформація, що переноситься ним перетворюється в електричні імпульси, які згодом потрапляють в мозок. Але кожен образ має візерунок, а тому самі електричні імпульси від сітківки виступають у формі візерунків або кодів.
Читайте також: Білл Гейтс: «Роботи незабаром залишать багатьох людей без роботи»
Розшифрувавши нейронний код клітин сітківки, дослідникам вдалося створити крихітні чіпи, що виробляють та відсилають в мозок ті ж електричні візерунки, що і сітчаста оболонка ока, обходячи пошкоджені клітини, розповіла Шейла Ніренберг. Ця технологія продемонструвала відмінні результати на мишах, і вчені випробовують її на приматах, перш ніж перенести на людей.
Здібності мозку
В один прекрасний день мозок зможе контролювати ціле роботизоване тіло або сприймати навколишній світ через штучні органи чуття. Однак менш імовірно, що вченим коли-небудь вдасться повною мірою відтворити мозок в комп’ютері, впевнений учасник фестивалю Гері Маркус, когнітивний психолог з Нью-Йоркського університету. Але навіть якщо такий надкомп’ютер коли-небудь і з’явиться, він навряд чи зможе представляти собою особистість як таку.
Технології сучасності, якими б вражаючими вони не були, все ще далекі від розкриття загадок мозку, зазначили учасники фестивалю. Вчені можуть зосередитися на єдиному нейроні і розібратися в активності великої групи нервових клітин. Але вони все ще мало знають про те, що відбувається в середині, між спалахами активності одного нейрона і симфонією всього мозку, що і наділяє людину свідомістю.
«Ця середина протягом наступних 50 років пропонує вченим новеу, грандіозну подорож по звивинах мозку», – зазначив Джон Донохью.