Человеческий мозг обогатят искусственными нейронами

Неизвестно, доживем ли мы до создания киборгов, но наши дети, скорее всего, да. Ученые не зря создают все более подробную карту мозга, пришло время найти ей более чем диагностическое применение. 

Уже существует наноэлектроника, которая выглядит, двигается и работает как настоящие нейроны. Специалисты говорят, что такие имплантаты, спрятанные в головном мозге, обеспечат наилучший способ лечения болезни Альцгеймера, посттравматического стрессового расстройства или даже улучшат когнитивные способности.

В статье, опубликованной в журнале Nature Biotechnology, Шон Патель, преподаватель Гарвардской медицинской школы и Массачусетской больницы общего профиля, и Чарльз Либер, профессор Университета Джошуа, а также Бет Фридман, утверждают, что нейротехнологии находятся на пороге крупного прорыва. Ученые долго объединяли дисциплины, чтобы решать проблемы, выходящие за рамки отдельной области. И теперь плоды созрели.

«Ближайшая граница — слияние человеческого познания с машинами», — говорит Патель. 

Само по себе управление электрической активностью мозга совсем не ново. Так, уже на протяжении десятилетий врачи используют электроды, имплантированные в мозг, чтобы облегчить тремор у пациентов с болезнью Паркинсона. 

Во время имплантации пациенты с болезнью Паркинсона бодрствуют, поэтому хирурги могут калибровать электрические импульсы. «Вы не сходя с места можете наблюдать, как человек восстанавливает контроль над своими конечностями», — восхищается Патель, — «Это поражает меня».

Но современные датчики ограничены из-за их размера и негибкости. «Мозг мягкий, а имплантаты жесткие», — продолжает Патель, — «Кроме того, каждый электрод выглядит как карандаш. Он большой».

Большие электроды подчас действуют, если не как слон в посудной лавке, то как медведь, определенно. Они стимулируют больше областей, чем намечалось, иногда вызывая серьезные побочные эффекты вроде нарушения речи. 

Кроме того, со временем иммунная система мозга воспринимает жесткие имплантаты как инородные объекты: глиальные клетки мозга поглощают потенциального захватчика, при этом вытесняя или даже убивая родные нейроны и снижая способность устройства поддерживать лечение.

Но около четырех лет назад, когда Шон Патель впервые обнаружил сверхгибкие альтернативы Чарльза М. Либера и понял: «вот оно — будущее интерфейсов мозг-машина!»

Ячеистая (mesh) электроника Либера по своим размерам соответствует мозговым нейронам и почти не вызывает иммунного ответа благодаря своим клеточным и субклеточным характеристикам и жесткости при изгибе, естественной для мозга.

При тесном длительном соседстве с живыми нейронами такие имплантаты способны собрать очень точную информацию о нейронном взаимодействии во время здоровья и болезни, построив коммуникационную карту мозга на клеточном уровне.

Меш-электронику можно настроить для лечения любого неврологического расстройства. Ученые уже продемонстрировали, как такие имплантаты направляют новорожденные нейроны в области, поврежденные инсультом.

«Потенциал совершенно выдающийся», говорит Патель, — «Я вижу перспективы на уровне того, что начиналось когда-то с транзистора или телекоммуникаций».

Адаптивные электроды могут обеспечить невероятно точный контроль над протезами или даже парализованными конечностями. Они смогут действовать как нейронные заменители, восстанавливая поврежденные нейронные цепочки с помощью нейробиоуправления.