Прорыв или пиар: что представляют собой мозговые имплантаты от Илона Маска
Компания Илона Маска Neuralink вживила в мозг человека имплантат для управления электроникой на расстоянии. Техномиллиардер заявил в социальной сети X (бывший Twitter), что пациент оправляется после операции. Если устройство сработает как надо, полностью парализованный человек получит хотя бы малую часть самостоятельности, которую обеспечивают нам здоровые руки и ноги.
Обрыв на линии
Почесаться или щелкнуть пальцами — непростая задача. Головной мозг посылает электрический сигнал по спинному мозгу. Тот проходит по нервам до мышц руки и заставляет их сократиться. Разного рода рецепторы следят за движением и отправляют обратно в головной мозг информацию о ходе процесса, чтобы его можно было оперативно скорректировать. Мы не замечаем всей сложности происходящего только потому, что специально устроены так, чтобы ее не замечать. Животные научились двигаться гораздо раньше, чем мыслить, и практичная эволюция не стала вмешивать сознание в хорошо отлаженную систему.
Некоторые заболевания и травмы нарушают связь головного мозга с мышцами. Одно из самых тяжелых последствий «проблем со связью» — полный паралич всех четырех конечностей или квадриплегия.
Напрашивается решение: заменить естественные линии связи искусственными. По своей природе нервный импульс — это всплеск электрического поля. Его можно считать, расшифровать и передать на любое устройство, от ноутбука до протеза руки. Системы такого рода называются интерфейсами «мозг — компьютер» (ИМК).
Есть разные подходы к созданию ИМК. Например, можно снимать электрические сигналы с поверхности головы, как при обычной электроэнцефалограмме. Это самый безопасный метод, ведь он не требует хирургического вмешательства. Но и качество связи оставляет желать лучшего. Присоски ЭЭГ воспринимают суммарный сигнал обширных областей мозга. Это похоже на ровный гул толпы, в котором голос моторных (двигательных) зон коры теряет разборчивость. Подобные интерфейсы могут передавать простые команды вроде «запустить мотор инвалидной коляски», но с их помощью очень трудно координировать сложные и точные движения.
Еще один вариант — считывание сигналов с мышц, сохранивших подвижность. Подобным устройством пользовался ученый Стивен Хокинг, написавший свои поздние книги движением щеки. Но и такие системы далеко не идеальны в плане управления.
Наконец, можно вживить электроды прямо в мозг. Точность считывания будет на высоте: можно снимать сигнал даже с отдельных нейронов. К тому же эти нейроны можно тщательно выбирать, чтобы человеку не пришлось учиться делать щекой то, что он раньше делал рукой. Этим путем и пошли исследователи из Neuralink, хотя они далеко не первопроходцы.
Телепатия от Маска
Имплантат с лаконичным названием N1 обеспечивает связь мозга с компьютером с помощью 1024 электродов. Они собраны в 64 пучка, каждый из которых тоньше человеческого волоса. Имплантат обрабатывает сигнал и передает его по сети Bluetooth. Насколько можно судить по довольно лаконичным заявлениям компании, принимающим устройством может служить обычный смартфон, планшет или ноутбук. Нужно только установить на него специальное приложение. Программа преобразует мысленные сигналы пользователя в движения курсора и клики. В идеальном случае пациент научится взаимодействовать с техникой так же легко, как и здоровый человек. А это откроет ему не только безграничный мир интернета, но и новые бытовые возможности. Уже сейчас есть электрические инвалидные коляски с дистанционным управлением. Почему бы не использовать смартфон в качестве пульта? Не говоря уже об «умном доме», интегрирующем в смартфоне управление разнообразной бытовой техникой от робота-пылесоса до вентилятора.
Еще одно новшество от Neuralink — проводивший операцию робот-хирург R1. Он создан специально для вживления имплантата N1. Предельно узкая специализация позволила инженерам приспособить машину к единственной задаче «до винтика». Впрочем, это далеко не новый подход к созданию роботов-хирургов.
Первое клиническое исследование нового имплантата носит название PRIME. Это слово со множеством значений от «расцвет» до «первоклассный» образовано как вольное сокращение от словосочетания Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface, то есть «точный роботизированный имплантируемый интерфейс «мозг — компьютер». К участию в испытаниях приглашаются лица, страдающие квадриплегией из-за травм спинного мозга или бокового амиотрофического склероза. Для каждого участника исследование продлится около шести лет. Планируемое число испытуемых не уточняется.
Проект по созданию и испытанию связки из робота R1, имплантата N1 и пользовательского приложения к нему носит громкое название Telepathy.
Но важно отметить, что это далеко не первый пример подобной «телепатии». Первая относительно успешная попытка была совершена еще в прошлом веке. Но ни одна из них пока не превратилась в массовый коммерческий продукт, и совсем не факт, что именно Telepathy в этом смысле станет первой.
Железо под черепом
Вживление медицинских устройств в мозг человека имеет давнюю историю. Еще в 1987 году первый пациент получил имплантат для борьбы с болезнью Паркинсона. На 2019 год такое лечение проходили более 150 000 пациентов во всем мире. Однако задача «антипаркинсонных» имплантатов — всего лишь регулярно стимулировать определенную зону мозга. Их можно сравнить с кардиостимуляторами. Интерфейсы «мозг — компьютер» устроены гораздо сложнее, поэтому они подоспели лишь десятилетие спустя.
В 1998 году первый пациент уже отдавал простейшие мысленные команды через вживленные электроды. В 2006-м другой парализованный человек управлял телевизором и открывал имитацию электронной почты, причем даже во время разговора.
Исследователи не останавливаются на управлении компьютерами. Еще одно направление — киберпротезы для людей, потерявших конечности. Эта обширная тема требует отдельного разговора. В качестве примера упомянем здесь модульный протез конечности (Modular Prosthetic Limbs), разработанный в Университете Джонса Хопкинса. Он управляется электрическими сигналами не только с вживленных в мозг электродов, но и от нервов и мышц руки выше точки ампутации. Разнообразие сигналов позволяет координировать довольно сложные движения. Пациент даже ощущает прикосновение к искусственным пальцам: встроенные датчики давления отправляют сигнал прямо в мозг.
Путь в тысячу ли
Итак, экспериментальные интерфейсы «мозг — компьютер» существуют уже почти 30 лет. Почему же они остаются экспериментальными? Почему парализованные люди не пользуются наравне со здоровыми всем, чем только можно управлять с помощью компьютера или смартфона?
Потому что у этой технологии еще очень много нерешенных проблем. Хоть мозг и «говорит» с конечностями электрическими сигналами, но совсем иначе, нежели компьютер. Это не просто два разных языка, это разные принципы передачи информации. Нет и не может быть четкого словаря, переводящего язык мозга в команды компьютерного кода. Конечно, мозг может приспособиться управлять протезом или курсором, но обычно это требует регулярной и изнуряюще долгой настройки устройства под присмотром специалистов.
Кроме того, соединение устройства с мозгом ухудшается со временем. Нейроны, контактирующие с электродами, либо погибают, либо оттесняются разрастанием вспомогательных клеток.
Наконец, операция может вызвать осложнения. Организм не делит инородные тела на хорошие и плохие и пытается отторгнуть имплантат, как какую-нибудь занозу.
Дает ли детище Маска что-нибудь новое для решения этих и других подобных проблем? Это пока знают только в Neuralink: технические подробности устройства не раскрываются. И даже там не знают, как экспериментальный продукт в итоге будет работать. Для этого, собственно, и нужны испытания.
И все же есть черта, отличающая Telepathy от других проектов подобного рода. Многолетняя эпопея с космическими кораблями Starship показала, что Маск умеет сочетать упорство в достижении главной цели с гибкостью в технических нюансах ее реализации. Он готов идти долгим и трудным путем проб и ошибок там, где у университетской лаборатории давно закончился бы грант, а у обычного технологического стартапа — стартовый капитал.
Едва ли в Neuralink лучшие специалисты, чем в десятках лабораторий по всему миру, занимающихся той же проблемой. Поэтому трудно предположить, что компания уже создала коммерческий продукт, когда другие даже близко к этому не подступились. Но готовность искать решение, пока оно не найдется, может в итоге обеспечить Маску успех.