Нейроинтерфейсы и память будущего

Известный американский миллионер, предприниматель, футуролог и филантроп Илон Маск обещает, что в ближайшем будущем сможет создать полноценный нейроинтерфейс, который соединит мозг человека и компьютер.

Мы уже забыли, как многие снисходительно посмеивались на Илоном Маском лет двадцать назад. Тогда ещё не полетели в космос ракеты Space X, не был создан первый автомобиль Tesla. В газетах того времени Маска называли «очередным Дон Кихотом», а в России в 2001 году отказались подписывать контракт на поставку ракет. Сегодня над успешным предпринимателем уже никто не смеётся, а его способность предугадывать технологии будущего не вызывает сомнения. Поэтому к проекту Маска Neuralink сегодня относятся максимально серьёзно. Тем более, что другие примеры успешно работающих нейроинтерфейсов уже существуют. 

Что такое нейроинтерфейс

Читая про нейроинтерфейсы, кажется, что они относятся к далёкому будущему. Ведь речь идет ни много ни мало о возможности управлять окружающими объектами при помощи силы мысли. 

Фантастическое настоящее

Конечно, подобная идея кажется всем нам хорошо знакомой. И неслучайно — мечтой о том, что человек может двигать предметы, управлять стихиями или сложной техникой при помощи мысленных приказов пронизаны многие фантастические произведения прошлого. Может, поэтому мы не очень-то доверяем рассказам учёных о создании удивительных технологий, соединяющих мозг и компьютер. Просто до сих пор кажется, что это часть давней фантастической истории, которая не может быть правдой. 

Подробнее о будущем, которое ждет эту технологию, читайте в статье «Общение будущего»

А между тем, эти технологии уже стали нашей обыденной реальностью. Хотя, конечно, настоящий их расцвет ещё впереди.

Так что же такое нейроинтерфейсы? Это устройства, которые позволяют соединить мозг человека и различные внешние устройства. При этом мозг может «подключаться» не только к компьютеру. Со второй стороны могут находиться и бытовые устройства, и приспособления для инвалидов, и экзоскелет.

К слову, в настоящее время нейроинтерфейсы используются в основном для помощи парализованным людям, которые не могут по-другому взаимодействовать с окружающим миром.

Виды нейроинтерфейсов

В зависимости от того, как именно нейроинтерфейсы присоединяются к мозгу, их делят на:

• инвазивные — в таких устройствах электроды вживляются в мозг;
• частично инвазивные — с расположением электродов на поверхности мозга;
• неинвазивные, в которых электрическая активность мозга «считывается» при помощи внешних приборов.

Кроме того, по способу взаимодействия нейроинтерфейсы делятся на однонаправленные и двунаправленные.

Пока мы имеем дело только с однонаправленными устройствами, которые либо принимают сигналы от человеческого мозга, либо передают их. Двунаправленные нейроинтерфейсы пока остаются перспективой будущего.

Применение нейроинтерфейсов

Хотя в основном исследования ведутся в медицинской сфере, для нейроинтерфейсов уже сегодня пытаются найти применение и в других областях человеческой жизни. Их начинают внедрять в производство, в индустрию развлечений и даже в военную сферу.

Принципы работы

Наверное, многие знают о такой процедуре, как электроэнцефалограмма, или ЭЭГ — её проводят в обычных клиниках. В процессе исследования, регистрируя электрическую активность мозга, врачи могут выявить отклонения и нарушения, возникающие в его работе. Но откуда у человека в голове берётся электричество?

Дело в том, что наш мозг состоит из множества особых клеток — нейронов. Именно эти клетки создают электрические импульсы, различающиеся по силе и по амплитуде. Электроды улавливают колебания, усиливают их и записывают в виде ЭЭГ-волн.

Собственно, по такому же принципу работают и однонаправленные нейроинтерфейсы. Они улавливают электроактивность нейронов и передают на компьютер или на другой интерфейс, способный «расшифровать» сигнал, полученный прямо из мозга человека. Для того, чтобы вычленить нужные сигналы из общего потока импульсов, существуют определённые алгоритмы. Например, учёные уже научились довольно точно определять, какое движение обдумывает человек.

Как все начиналось

Первые исследования электроактивности мозга начались в 1875 году, когда английский физиолог и хирург Ричард Кэтон обнаружил на поверхности мозга животных электрические импульсы. Исследования он проводил на открытом живом мозге собаки и обезьяны. Учёный не только смог зафиксировать эти импульсы при помощи гальванометра, но и выяснить, что их сила и амплитуда изменчивы. 

Первая ЭЭГ

Позже, в 1924 году, немецкий физиолог и психиатр Ханс Бергер при помощи гальванометра уже смог зафиксировать на бумаге в виде кривой электрические сигналы. Причём импульсы воспринимались не на открытом мозге, а с поверхности головы. По сути, Бергер сделал первое в мире ЭЭГ. Но все эти исследования пока просто констатировали импульсы и никак не пытались установить с ними взаимодействие. 

Stimoceiver

Так что первым примером настоящего нейроинтерфейса можно считать изобретение 50-х годов прошлого века. Это было электродное устройство, которое называлось Stimoceiver. Управлялось оно при помощи FM-радио. Впервые этот нейроинтерфейс испытали на быке. Ученый Хосе Дельгадо вживил в мозг животного электроды и заставил быка изменить направление движения при помощи нейрокомпьютерного интерфейса, или НКИ.

Первые шаги в медицине

В медицине первый нейроинтерфейс появился в 1972 году. Тогда был создан нейропротез, который позволял глухим людям слышать, — так называемый кохлеарный имплант. 

А в 1998 году в мозг полностью парализованного человека по имени Джонни Рей был вживлён полноценный нейроинтерфейс, который позволил Рею управлять курсором на мониторе, просто представляя движение рук. 

Что обещает Neuralink

Итак, теперь мы знаем, что такое нейроинтерфейсы. Казалось бы, технологии развиваются своим чередом. И при чем тут Маск? Дело в том, что созданная им в 2016 году компания Neuralink занимается исключительно разработкой нейроинтерфейсов. Ученые, работающие в компании, сделали своей целью создание удобных, повседневных и невероятно фантастических устройств. Конечно, они подчёркивают, что прежде всего их разработки должны использоваться в медицине и помочь парализованным людям. Но если им удастся создать эффективный и недорогой прибор, у технологии есть шанс стать массовой.

Устройство чипа от Neuralink

Прибор предполагает использование малоинвазивного микрочипа, который будет вживляться в мозг при помощи более тысячи электродов. Их особенностью стал невероятно маленький размер — всего 0,004 миллиметра в диаметре. А чем меньше электрод, тем меньше травма для мозга. Специально для вживления таких микроскопических электродов пришлось создавать даже специального хирургического робота.

«Приёмником» будет выступать специальная капсула, которую закрепят за ухом и она почти не будет бросаться в глаза. Но главное преимущество нового микрочипа — в том, что это полностью беспроводной имплант, который соединяется с внешними устройствами по Bluetooth. При этом вся сложная электроника будет размещена в чипе под названием Link размером с небольшую монетку.

Три поросёнка

Для того, чтобы продемонстрировать возможности мозгового импланта Neuralink, учёные провели эксперимент, в котором участвовали три свинки.

Первая — обычная свинка без внешних вмешательств. Второй в мозг вживили чип, но потом удалили. И только у третьей свинки в мозгу был замечательный нейрочип Neuralink. С помощью чипа учёные могли заранее в подробностях предсказать любое движение третьей свиньи — ведь очень подробные данные из ее мозга поступали на компьютер и там расшифровывались. Разумеется, движения двух других свиней были непредсказуемыми. 

Зачем нам чип в мозгу?

Кроме того, что парализованные пациенты смогут управлять компьютерами, смартфонами, экзоскелетами, чипы Neuralink позволят людям слушать музыку и смотреть фильмы «прямо в мозг». Кроме того, мы сможем делиться записанными переживаниями и воспоминаниями, общаться телепатически и управлять нашими «умными домами», даже не двигаясь с места. 

Кто знает, вероятно, это будут уже другие поколения. Будут они лучше или хуже, решит время. А Вы хотели бы, чтобы Вам в мозг вживили такой  чип?