Телевизионные пульты, клавиатуры, мыши, контроллеры - зачем они нужны, если для перемены канала, включения света или посещения своего почтового ящика достаточно просто об этом подумать? Уже несколько лет нейробиолог Джон Донохью (John Donoghue) и его коллеги из Университета Брауна (США) работают над созданием устройств, способных понимать сигналы мозга и трансформировать их в компьютерные команды. В рамках программы «BrainGate2»исследователи сначала создали интерфейс, позволяющий человеку мысленно управлять курсором на экране, а затем научили двух парализованных пациентов одной силой мысли контролировать механическую руку.
Учёные использовали магнитно-резонансный томограф, чтобы проследить возбуждение разных участков мозга в тот момент, когда человек совершает определенные движения, например, двигает рукой. Затем они провели клинические испытания на людях, у которых в ходе травм или инсульта нарушилась связь между головным и спинным мозгом. Пациентам вводили в зону моторной коры головного мозга сто крошечных электродов толщиной всего 90 микронов. С их помощью сигнал нейронов передавался компьютеру, который расшифровывал, какое движение хочет совершить человек.
Революционная технология открыла перед людьми, лишенными возможности двигаться, радостные перспективы. В отличие от существующих на рынке шлемов, позволяющих передавать компьютеру мысленные команды без хирургического вмешательства, точность имплантатов во много раз выше, а возможность использования несравнимо шире. С их помощью можно не только пользоваться компьютером, но и управлять сложными приборами, такими, как инвалидная коляска или роботизированный манипулятор.
Но все же у первых версий интерфейса был существенный минус: мозг человека соединялся с компьютером при помощи провода, что ограничивало движения и сужало диапазон действия. К тому же в месте, где кабель проникал под кожу, постоянно сохранялся риск инфекции. Теперь ученые разработали новое беспроводное устройство.
Имлантат размером 56мм х 42мм х 9мм заключен в титановый корпус. Он крепится под кожей на внешней стороне черепа, и лишь крошечный датчик толщиной около одного миллиметра вводится внутрь черепной коробки к моторной коре или другим областям мозга, в зависимости от преследуемых целей.
Как сообщается в статье, опубликованной в журнале Journal of Neural Engineering, в течение года новый чип проходил испытания на свиньях и обезьянах. При этом у животных не выявили никаких осложнений. Одной из немногих проблем, с которой исследователи столкнулись в начале работы, был нагрев корпуса во время зарядки. Им даже пришлось охлаждать «горячие головы» подопытных водой. Но впоследствии была использована индукционная беспроводная зарядка, позволившая избежать неприятностей. Последняя модель имплантата потребляет 100 милливатт энергии и может непрерывно работать в течение семи часов.
Самое удивительное, что прибор способен не только воспринимать сигналы мозга, но и стимулировать определенные области в процессе обратной связи. Человек, управляющий механическим манипулятором, сможет, к примеру, чувствовать вес поднятого предмета, что сделает контроль более точным.
Ученые также протестировали замену одного устройства на другое в случае поломки или модернизации. По их словам, эта процедура, хоть и связана с хирургическим вмешательством, не представляет серьезной угрозы здоровью.
Сейчас команда Донохью ожидает разрешения на начало клинических испытаний беспроводного имплантата. Они надеются, что технология позволит посылать нейронные сигналы не только компьютерам и роботам, но и искусственным мышцам. Тогда парализованные люди смогут поднимать предметы с помощью собственных, а не механических рук.
