Головна / Наука / Людський мозок збагатять штучними нейронами

Людський мозок збагатять штучними нейронами

Невідомо, чи доживемо ми до створення кіборгів, але наші діти, швидше за все, так. Вчені не даремно створюють все більш докладну карту мозку, настав час знайти їй більш ніж діагностичне застосування.

Вже існує наноелектроніка, яка виглядає, рухається і працює як справжні нейрони. Фахівці кажуть, що такі імплантати, заховані в головному мозку, забезпечать найкращий спосіб лікування хвороби Альцгеймера, посттравматичного стресового розладу або навіть покращують когнітивні здібності.

У статті, опублікованій в журналі Nature Biotechnology, Шон Патель, викладач Гарвардської медичної школи і Массачусетської лікарні загального профілю, і Чарльз Лібер, професор Університету Джошуа, а також Бет Фрідман, стверджують, що нейротехнології знаходяться на порозі великого прориву. Вчені довго об’єднували дисципліни, щоб вирішувати проблеми, що виходять за рамки окремої області. І тепер плоди дозріли.

«Найближча межа — злиття людського пізнання з машинами», — каже Патель.

Саме по собі управління електричною активністю мозку зовсім не ново. Так, вже протягом десятиліть лікарі використовують електроди, імплантовані в мозок, щоб полегшити тремор у пацієнтів з хворобою Паркінсона.

Під час імплантації пацієнти з хворобою Паркінсона сплять, тому хірурги можуть калібрувати електричні імпульси. «Ви не сходячи з місця можете спостерігати, як людина відновлює контроль над своїми кінцівками», — захоплюється Патель, — «Це вражає мене».

Але сучасні датчики обмежені через їх розмір і негнучкість.

«Мозок м’який, а імплантати жорсткі», — продовжує Патель, — «Крім того, кожен електрод виглядає як олівець. Він великий».

Великі електроди часом діють, якщо не як слон в посудній лавці, то як ведмідь, виразно. Вони стимулюють більше областей, ніж намічалося, іноді викликаючи серйозні побічні ефекти як порушення мови.

Крім того, з часом імунна система мозку сприймає жорсткі імплантати як чужорідні об’єкти: гліальні клітини мозку поглинають потенційного злочинця, при цьому витісняючи або навіть вбиваючи рідні нейрони і знижуючи здатність пристрою підтримувати лікування.

Але близько чотирьох років тому, коли Шон Патель вперше виявив надгнучкі альтернативи Чарльза М. Лібера і зрозумів: ось воно — майбутнє інтерфейсів мозок-машина!

Комірчаста (mesh) електроніка Лібера за своїми розмірами відповідає мозковим нейронам і майже не викликає імунної відповіді завдяки своїм клітинним і субклітинним характеристиками і жорсткості при згині, природної для мозку.

При тривалому тісному сусідстві з живими нейронами такі імплантати здатні зібрати дуже точну інформацію про нейронну взаємодію під час здоров’я і хвороби, побудувавши комунікаційну карту мозку на клітинному рівні.

Меш-електроніку можна налаштувати для лікування будь-якого неврологічного розладу. Вчені вже продемонстрували, як такі імплантати направляють новонароджені нейрони в області, пошкоджені інсультом.

«Потенціал абсолютно видатний», говорить Патель, — «Я бачу перспективи на рівні того, що починалося колись з транзистора або телекомунікацій».

Адаптивні електроди можуть забезпечити неймовірно точний контроль над протезами або навіть паралізованими кінцівками. Вони зможуть діяти як нейронні замінники, відновлюючи пошкоджені нейронні ланцюжки з допомогою нейробіоуправління.