1 month ago
19
На этой неделе FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) присвоил статус «прорывного устройства» разработке под названием Blindsight (дословно — «слепой взгляд») — это новая попытка компании Neuralink создать интерфейс мозгового чипа, который может быть имплантирован в кору головного мозга.
Предыдущие разработки команды Илона Маска были направлены на то, чтобы помочь парализованным пациентам снова двигаться и общаться. Нынешняя обещает полностью восстановить зрение, в том числе у людей с врожденной слепотой. Как пообещал сам Маск, способность видеть будет восстанавливаться постепенно, и со временем можно будет даже видеть в инфракрасном, ультрафиолетовом и радиолокационном диапазонах.
Экспериментальный имплант уже получил от FDA разрешение на клинические исследования. Импланты Blindsight протестированы на обезьянах, а сейчас компания планирует привлечь трех добровольцев для участия в испытаниях.
Илон Маск. Фото: Steve Jurvetson (CC BY 2.0) / Wikimedia. Нет приема
Чтобы оценить всю амбициозность идеи, надо сначала понять, что такое зрение в принципе. Говоря упрощенно, это преобразование световых сигналов в электрические, которые поступают в мозг. Но сам процесс намного сложнее.
— Световые сигналы принимает сетчатка — внутренняя оболочка глаза, которая содержит светочувствительные клетки. Именно они перерабатывают световую энергию в электрические сигналы, которые передаются далее в мозг, — объясняет офтальмолог Павел на условиях анонимности. — В коре головного мозга, в ее затылочной части, есть зона, принимающая сигналы от сетчатки, — зрительный анализатор. Он обрабатывает информацию, поступающую от сетчатки, и в конечном итоге благодаря его работе выстраивается картинка.
У некоторых незрячих людей возможность воспринимать световые сигналы и преобразовывать их в электрические отсутствует. Причины могут быть разные: травма глаза, нарушения работы зрительного нерва, генетическая патология, но итог один — передачи сигналов не происходит. Все последние исследования как раз и направлены на то, чтобы создать протез, который имитировал бы этот процесс. Передатчик импульсов
Устройства, которые могут посылать видеосигналы в мозг через электронное устройство, стали разрабатываться в начале этого века. Принцип их работы основан на электрической стимуляции сетчатки с помощью чипа. „
Эта микроскопическая матрица, состоящая из электродов, имплантируется в глаз, «подключается» к коре головного мозга и, собственно, выполняет роль передатчика импульсов.
Глазами «работают» очки с установленной на переносице микрокамерой, которая «сканирует» изображение и посылает световые сигналы на специальный процессор. Оттуда сигнал передается на имплант с электродами и преобразуется в электрический ток. Тот стимулирует сетчатку, вызывая нервный импульс, который достигает коры головного мозга. В результате мозг может интерпретировать изображение так же, как у зрячих людей.
Сегодня существует несколько вариантов таких имплантов, постоянно создается что-то новое в этой области. Во всём мире проведено несколько десятков операций, но массового применения они не получили в основном потому, что это очень дорого и очень сложно технически. Подходит такая операция далеко не всем: если нервные клетки в сетчатке погибли, то чип не поможет — некуда посылать сигналы. Результаты проведенных операций тоже пока достаточно скромные. Имплантация чипа не позволяет полностью прозреть, чаще всего речь идет лишь о возможности различать очертания предметов. Хотя, разумеется, для незрячего человека и это огромное достижение.
Кадр презентации глазного импланта. Фото: neuralink.com. Сигналы точного зрения
Стартап Илона Маска идет примерно по тому же пути. Исследователи подробно не распространяются о своей разработке, но на основе имеющейся информации можно предположить, что, как и в случае с аналогичными протезами, есть внешняя камера, которая передает картинку матрице.
Существенное отличие в том, что сама матрица — это микроэлектродная решетка, встроенная непосредственно в зрительную кору головного мозга. Таким образом, устройство минует сетчатку и воздействует сразу на нейроны. Так что гипотетически гибель зрительного нерва не помешает передаче сигналов.
Еще одно принципиальное новшество — увеличенное количество электродов в импланте по сравнению с другими устройствами. Предполагается, что именно электроды обеспечивают хорошее изображение, и чем их больше, тем более это изображение четкое.
Впрочем, революционный подход к преобразованию импульсов не решает основной задачи — распознавания этих сигналов мозгом. По мнению многих, это самая сложная и хуже всего поддающаяся прогнозированию задача.
— Основная задача — чтобы зрительная кора эти сигналы нормально воспринимала и интерпретировала, — поясняет офтальмолог Павел. — В процессе интерпретации электрических сигналов участвует множество разных факторов. Мы знаем, что в зрительном нерве центральная часть ответственна за один участок зрения, периферическая — за другой. Необходимо всё синхронизировать и настроить, чтобы для мозга это были понятные сигналы, а не загадочный шифр, который он будет интерпретировать непонятно как.
Например, у человека, слепого от рождения, сигналы, которые будет передавать имплант, абсолютно для мозга незнакомы. Можно ли его научить их интерпретировать — пока вопрос без ответа. У людей, которые потеряли зрение в течение жизни, такой навык есть, только мозгом он забыт.
Хирургический робот от компании Neuralink. Фото: neuralink.com. — Представим, что человек долгое время носил очки, которые переворачивают изображение вверх ногами. В этом случае мозг постепенно адаптируется к такому положению и будет всё равно «показывать» картинку правильно, перевернув ее с головы на ноги, — объясняет мой собеседник. „
— Так и в ситуации с чипом: мозгу, скорее всего, нужно будет адаптироваться к тому, что он получает иные сигналы, и научиться их интерпретировать.
Получится ли это и насколько точно — вопрос, который стоит перед изобретателями электронного импланта. Но если всё же удастся наладить преобразование электромагнитного спектра и добиться, чтобы эти импульсы поступали в головной мозг, то подключить инфракрасное излучение, как обещает Маск, не составит труда. Будем видеть в темноте, как кошки. Или будем принимать и подавать радиолокационные сигналы, как дельфины.
Нужно ли это? Наверное, не особо. По словам моего собеседника, в офтальмологии полно других более насущных проблем, которые требуют решения.
С другой стороны, многие привычные сегодня технологии поначалу выглядели просто фантастическими и несбыточными обещаниями.
