Мозок: бездротової нейроінтерфейс і нейтроботи для лікування раку. Головні новини за 2 квітня

Розроблено бездротовий нейрокомп'ютерний інтерфейс BrainGate, що дозволяє паралізованій людині набирати текст «силою думки». Нейтроботи навчилися долати гематоенцефалічний бар'єр і доставляти ліки в мозок

Роботи працюють на людей, і люди поступово їм починають довіряти

Нейрокомп'ютерний інтерфейс BrainGate, розроблений в університеті Брауна, використовується вже кілька років. Він відноситься до інтракортикальних імплантів: масив електродів інвазивно з'єднується до моторної корою і передає нейронні сигнали на приймач-декодер. Працює інтерфейс досить стійко: паралізована людина може подумки керувати курсором, натискати потрібні іконки і диктувати (про себе) літери, щоб набрати текст. Дослідники планують використовувати BrainGate і для управління протезами. І ось цей інтерфейс вдалося зробити бездротовим. Імплант забезпечили передавачем, який транслює сигнал на декодер. Тобто людину «відв'язали» від дроту і дали можливість вільно переміщатися, спати і не втрачати при цьому зв'язок з комп'ютером. Імплант являє собою пластину з максимальним розміром близько 5 см. У нього 200 електродів і широкосмуговий зв'язок: до 48 мегабіт. Термін автономної роботи 36 годин. Поки пристрій тестувався на двох паралізованих чоловіках 35 і 60 років. Чоловіки перебували не в лікарні, а вдома, але дослідники могли постійно стежити за роботою інтерфейсу. Тепер з'явилася можливість тестувати роботу BrainGate постійно - 24/7 і протягом довгого часу. Це необхідно, щоб перевірити, що відбувається з імплантом за рік або п'ять років безперервного використання: чи не травмує він кору мозку, чи не деградує сам пристрій. Мета дослідників амбітна - повернути паралізованих людей до активного життя, дати їм можливість не тільки набирати повідомлення, але рухатися за допомогою екзоскелета та інших нейропротезів. Ще один крок у цьому напрямку зроблено успішно.

Мозок добре захищений від токсинів та інших небезпечних для нього молекул, що циркулюють у крові. Але цей захисний фільтр - гематоенцефалічний бар'єр (ГЕБ) - заважає доставці ліків до тканин мозку. А це дуже потрібно, наприклад, при пухлинах мозку (гліомах). Вчені з університету Харбіна створили мікроскопічного біоробота, який може обдурити ГЕБ і доставити ліки в мозок. В якості головного елемента збірки взяли клітини крові - нейтрофіли (вид лейкоцитів). Шматочок оксиду заліза і мікродозу ліки паклітаксела «завернули» в бактеріальну мембрану кишкової палички E.Coli і вставили в нейтрофіл. Отриманих нейтроботів ввели страждаючою гліомою миші. Нейтрофіли, підкоряючись зовнішньому обертовому магнітному полю (не дарма ж залізо вставляли), почали рухатися в напрямку до мозку разом з кровотоком. ГЕБ їх не зупинив. Він же знає, що нейтрофіли фахівці по боротьбі з запальними процесами. У мозку нейтроботи вже орієнтувалися на зростання запалення - і рушили, туди де гірше. А коли рівень запалення досяг максимуму, спрацював механізм вивільнення ліків. В цілому все вийшло. Мишам - краще, правда, поки тільки мишам. Залишилося питання: зі 100 введених нейтроботів до мозку дісталися 11. Де інші? Чи не «відбомбилися» за своїми? Поки відповіді немає, і говорити про клінічні випробування на людях зарано.

Щоб все це працювало - і нейроімпланти, і нейтроботи - люди повинні довіряти машинам і технологіям. Досі - ось буквально ще рік тому - ситуація була не найрайдужніша для вчених, які придумують технології для лікування мозку і різного роду нейроінтерфейси. Але за останній рік багато що змінилося. І виною тому епідемія COVID-19. Дослідники з Каліфорнійських університетів і лабораторій поставили експеримент, щоб з'ясувати: як люди ставляться до машин? Експеримент будувався на основі гри «Диктатор», яка часто використовується психологами. У ній перший гравець - Диктатор - отримує деяку суму грошей і може цією сумою поділитися з іншим гравцем. Якщо він не поділиться, - всі гроші його. Здавалося б, всякий раціональний Диктатор просто забере всю суму. Але коли цю гру проводили (а робили це в цілому вже тисячі разів під час різних експериментів) виявилося, що Диктатор поводиться нераціонально: в середньому 20% суми він віддає другому гравцеві. Це чистий альтруїзм. Автори нового дослідження припустили, що люди, які пережили сильний стрес через пандемію будуть щедрішими, ніж зазвичай. (Рівень стресу вимірювали спеціальними посттравматичними тестами), але вчені ніяк не очікували, що ця щедрість пошириться не тільки на людей, а й на машини. Але саме так і вийшло. Виявилося, що люди так чи інакше від COVID-19 постраждалі - жертвують у грі Диктатор, по-перше більше, ніж статично середні 20%, а по-друге, машинам - комп'ютерам, з якими вони спілкувалися через стандартний інтерфейс - жертвують практично стільки ж скільки і людям. Дослідники, роблять висновок: пандемія зробила людей і машини ближче один до одного і підвищила рівень довіри людини до машини. А значить, скажімо, до нейрокомп'ютерних інтерфейсів люди будуть ставитися спокійніше.