Чипирование мозга от Synchron: нейроинтерфейсы человек-машина продолжают совершенствоваться

6 июля 2022 года в нью-йоркском госпитале Mount Sinai West была проведена первая в своём роде операция по чипированию человека. Больному БАС (боковым амиотрофическим склерозом) вживили на шее нейроимплант Stentrode от компании Synchron, позволяющий напрямую взаимодействовать с интерфейсами компьютерных устройств.
Знаменитый нейрохирург Шахрам Маджиди ввёл в организм пациента тонкий чип из цилиндрической сетки-матрицы с гибкими электродами длиной около полутора дюймов (3,8 см) и 16-ю точками подключения, в яремную вену на шее посредством катетера.

Эндоваскулярная электродная матрица Stentrode, вживляемая в кровеносный сосуд внутри черепа

Stentrode продвинулся через кровеносные сосуды вглубь черепа к моторной зоне головного мозга. После удаления катетера, эндоваскулярная матрица в виде цилиндрической сетки электродов остаётся в кровеносном сосуде, врастая в его стенки. Тонкий провод связывает её из мозга со вторым вживляемым в грудную клетку имплантом (наподобие кардиостимулятора) передатчиком для связи с цифровыми устройствами.

Спустя 48 часов пациент уже отправился домой.

БАС, также известный как болезнь моторных нейронов, Шарко или Лу Герига, является редкой, но страшной болезнью: атрофирование нейронов постепенно отключает от мозга периферию в виде мышц. Что она делает с человеком, можно представить на примере самого известного в наше время больного этой напастью: Стивена Хокинга. Именно ей был посвящён самый известный и массовый благотворительный интернет-флешмоб 2010-х: Ice Bucket Challenge, в котором вёдра ледяной воды публично вылили на себя в числе прочих Билл Гейтс и Марк Цукерберг. Лечить её современная медицина не умеет, и надежды пока что связываются в основном с киборгизацией организмов больных: сами они нередко с готовностью становятся участниками экспериментов, чтобы получить шанс на улучшение своего непростого бытия. В том числе — посредством нейроинтерфейсов, способных вновь открыть для парализованных пациентов мир всемирной сети с общением и сервисами.

Строго говоря, новостью стало только то, что операцию провели в США с их строгим законодательством. Свою технологию Synchron анонсировал ещё в 2016 году, и с тех пор при участии университета Мельбурна уже провёл четыре операции в Австралии: законы Зелёного (но пустынного) континента — позволяют больше свобод в чипировании человеков, чем американские. По данным компании, пациенты с вживлённым Stentrode успешно могут переписываться в WhatsApp и совершать онлайн-покупки. Как именно это происходит — можно посмотреть на примере одного из первых австралийских пациентов от университета Мельбурна, октября 2020 года. К имплантируемому передатчику в груди через Bluetooth подключается сходный по размерам коммутатор, подключённый к компьютеру или смартфону. После процедуры синхронизации и небольшой тренировки пациент получает возможность «нажимать» или «зажимать» прямым усилием воли то, что находится под курсором.

Но как перемещается курсор? Здесь кроется некоторая слабость нынешней модели Stentrode: выбор места для нажатия и перемещение курсора осуществляется не нервными импульсами мозга напрямую, а посредством изрядного «костыля»: «айтрекера», системы отслеживания движений глаз наподобие той, которая была встроена в знаменитое кресло Стивена Хокинга и позволяла ему, собственно, работать на компьютере и общаться в сети. Только ещё без нейроинтерфейса. Вживляемый в грудную клетку передатчик для связи с компьютерными устройствами

По сути, пациент перемещает курсор всё теми же мышцами: глазные мышцы обычно повреждаются у больных БАС заметно позже, чем мышцы конечностей. Принципиальных преград на пути подключения и возможности управлять курсором мозгом напрямую нет: подобное (а также работа на клавиатуре и игра на фортепьяно), было достигнуто ещё в нулевые годы, в проекте BrainGate, но это требует гораздо большего количества подключений к мозгу, чем позволяет небольшой имплант Stentrode.

Synchron потребовались несколько лет, чтобы получить добро на эксперименты в США от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA). Операция в нью-йоркском госпитале прошла не просто так, а официально, в рамках программы развития нейроинтерфейсов Национальных институтов здравоохранения США (NIH).

И всё равно Synchron сумели опередить главного конкурента: амбициозный Neuralink Илона Маска, обещавший начать эксперименты на людях-добровольцах ещё в 2020-м, но по сей день так и не получивший разрешения от FDA. Да и сама процедура из проекта Илона Маска выглядит гораздо смелее, за счёт гораздо более обширной системы датчиков и электродов, она собирается позволить пациенту значительно больше, чем Stentrode, но вместе с тем — брутальнее. Вместо аккуратного прохода через надрез на шее, пациенту должны вырезать часть черепа посредством робота-хирурга, и после сложной автоматизированной операции с прямым подключением электродов к мозгу — заменять её электронным блоком. Впрочем, и этот подход бледнеет перед уже два десятка лет применяемой технологией Utah Array (BrainGate) от компании Cyberkinetics, которую сам Маск называет «чем-то вроде орудия пыток». Эта технология уже отработана настолько, что используется в более чем пятистах лабораториях по всему миру. Она позволяет больным совершать достаточно сложные движения электронными конечностями посредством внедрённых в моторные зоны мозга электродов. Она также обеспечивает возможность водить курсором по экрану усилием мысли, но требует очень сложной нейрохирургической операции и громоздкого оборудования. Плюс ко всему — она имеет довольно негативные последствия для здоровья пациентов (организм отторгает слишком крупные и грубо внедрённые электроды и датчики. Каналы зарастают и блокируют контакты). Не случайно компания-разработчик так и не смогла довести проект до полноценного успеха и продала его Microsystems, который тоже не слишком успешен в его развитии — несмотря на громкие инфоповоды и впечатляющие видео.

Ну а пока мегапроект Маска доводился до ума (по неподтверждённым данным стоив жизни 15 подопытным обезьянам из 23-х), упрощённый и щадящий подход Synchron позволил успешно провести эксперименты на людях в Австралии ещё в 2020-м году. А теперь дело дошло и до американцев. Как, в общем-то, и планировалось изначально: дело в том, что Synchron — тоже американская компания и её центральный офис находится в Бруклине, Нью-Йорк. Австралия лишь стала удобным и взаимно полезным полигоном для экспериментов. Ну а финансирование на проект, в отличие от Илона Маска, Synchron получил не где-нибудь, а в Агентстве перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США, также известном как DARPA. Том самом, где из оборонных интересов родился Интернет и много других штук. Об этом вполне открыто сообщается на их официальном сайте (https://synchron.com/about-us).

Когда дело пошло на лад, дополнительное финансирование появилось не только от Khosla Ventures и ряда частных инвесторов, но и от правительств США и Австралии. В Synchron вложился даже Макс Ходак, бывший президент Neuralink.

Генеральный директор Synchron Томас Оксли держит эндоваскулярную матрицу электродов Stentrode во время TED 2022

Впрочем, до применения каких-нибудь продвинутых аналогов нейроимплантов Stentrode в военных целях, для прямого подключения к, скажем, ОБЧР — явно ещё очень далеко. Зато больным БАС и другими тяжёлыми болезнями подобные технологии могут прийти на помощь уже в ближайшие годы.

Для обеспечения более сложных и разнообразных действий Synchron уже готовит новые варианты Stentrode: с уменьшенными размерами имплантов и возможностью введения в мозг сразу нескольких. Предстоит решить и ещё одну проблему: из-за того, что электроды должны взаимодействовать с мозгом через стенку сосуда — ухудшается прохождения сигналов от нейронов.

В компании надеются, что устройства серии Stentrode сумеют стать первыми, пригодными для использования в домашних условиях, а не только в стенах специально оборудованной лаборатории или палаты, как BrainGate. Да и выполнять её смогут очень многие хирурги в почти обычных больницах, а не специально разработанные роботы, как у Илона Маска, или целый коллектив специалистов со сложнейшим оборудованием, как в случае BrainGate.

Ну а затем настанет-таки эпоха киборгов и ещё более развитого киберпанка, да.