Окончание, начало в No 3.
6.
Возвращаясь к успеху в клеточной печати в человеческом организме, отметим, что его буквально не заметили на фоне шумихи вокруг импланта компании Neuralink.
Дело в том, что в конце января Илон Маск сообщил, что впервые сотрудники его компании установили имплант, названный Telepathy («Телепатия»), в мозг человека. Имплант должен помочь парализованным людям управлять различными приборами напрямую, то есть как бы силой мысли. Отсюда и столь амбициозное название, к телепатии, то есть чтению мыслей на расстоянии, по большому счёту отношения не имеющее. Имплант – это нейрочип с 1024 тончайшими электродами и процессор размером 4х4 мм, обрабатывающий информацию с электродов. То есть он представляет собой дальнейшее развитие так называемого нейрокомпьютерного интерфейса («мозг–компьютер»), работы над которым ведутся уже много десятилетий и о которых мы неоднократно информировали наших читателей.
Напомним, что нейрокомпьютерный интерфейс (НКИ) – это устройство и технология для обмена информацией между мозгом и внешним устройством, например, компьютером, смартфоном, экзоскелетом или протезом, речевым аппаратом, бытовыми приборами, инвалидной коляской... Кстати, в случае со знаменитым учёным Стивеном Хокингом, который провёл большую часть своей жизни в инвалидном кресле, электрические сигналы считывались с мышц, сохранивших подвижность, а в его случае – с помощью движения щеки.
Несмотря на поднятую вокруг Маска шумиху, эксперименты с НКИ начались аж в середине прошлого века. Первым прототипом нейроинтерфейса считается электродное устройство Stimoceiver, изобретённое в 1950‐х годах испанским учёным Хозе Дельгадо. Дельгадо смог управлять движением быка с помощью вживлённых в мозг электродов, подавая сигналы с помощью своего рода рации. Книга Дельгадо «Мозг и сознание» (кстати, переведённая на русский язык и вышедшая у нас в 1971 году) наделала в своё время много шума, поскольку он экспериментировал не только с животными, но и с больными людьми, выявив в мозгу ряд центров, непосредственно связанных с эмоциями, влечениями, ощущениями страдания или удовольствия, наслаждения и боли. Самим Дельгадо двигали исключительно благие намерения, и в его клинике применяли электрои радиостимуляцию мозга для воздействия на поведение больного, лечения эпилепсии, шизофрении и других психических заболеваний. Тем не менее эти эксперименты послужили основой для множества фантастических произведений об управлении человеком и человечеством с помощью вживлённых в мозг электродов или иным, но похожим образом.
Впрочем, работы в этой области продолжались, и в конце 70‐х годов прошлого века появился первый нейропротез массового применения для глухих – кох- леарный имплант (cochiearis; анат. cochlea – улитка внутреннего уха, от греч. kochlos – улитка, раковина улитки, относящийся к улитке внутреннего уха), которым сейчас в мире пользуются около миллиона человек. Хотя первые эксперименты с электростимуляцией слуха проводил ещё Алессандро Вольта в конце XVIII века, лишь в 1977 году в клинике при Венском технологическом университете был вживлён первый многоканальный микроэлектронный кохлеарный имплант.
А в 1998 году американский невролог Филипп Кеннеди первым вживил НКИ в мозг строителя и ветерана Вьетнама Джонни Рэя, который был полностью парализован после перенесённого инсульта. Он управлял курсором на мониторе, представляя движения рук. Тут, правда, есть нюанс. Дело в том, что Кеннеди ещё в 80‐х запатентовал новый тип электродов из пары золотых проводов в стеклянном конусе, что позволяло нейронам как бы «врастать» в него. До 1996 года учёный экспериментировал на животных, а когда получил разрешение имплантировать электроды в мозг человека, то первым добровольцем стала некая Марджери с боковым амиотрофическим склерозом – заболеванием, характеризующимся поражением и гибелью клеток головного и спинного мозга, отвечающих за движения мышц. Марджери смогла с помощью мысли включать и выключать выключатель, но заболевание прогрессировало, и через два месяца она скончалась. Так что Джонни Рэй, хоть и был вторым пациентом, считается первым; выйдя из комы, он мог двигать только зрачками, а после имплантации научился двигать курсор и, выбирая буквы из виртуальной клавиатуры, общаться с окружающими. После операции Рэй прожил ещё четыре года.
Кеннеди, как говорится, шёл к успеху и в 2004 году вживил электроды Эрику Рэмси, молодому парню, который попал в автокатастрофу после своего шестнадцатилетия. У него была та же ситуация, что и у Марджери, программное обеспечение, созданное группой Кеннеди, позволяло Эрику «произносить» некоторые простые слова. Но агентство Министерства здравоохранения и социальных служб США запретило подобные эксперименты с людьми, и десять лет спустя Кеннеди пошёл на отчаянный шаг – за 25 тысяч долларов он уговорил некоего доктора Сервантеса, хирурга из Белиза (государства на берегу Карибского моря), чтобы тот вживил ему электроды в мозг для установки соединения между моторной корой и компьютером. Эксперимент удался, хотя после операции Кеннеди потерял речь – кровяное давление в мозгу во время двенадцатичасовой операции вызвало временный паралич. Вернувшись в свою лабораторию, Кеннеди снимал данные с нейронов во время произнесения звуков и во время мысленного их повторения и обнаружил, что разные комбинации 65 нейронов работали одинаково во время проговаривания слов и их мысленного повторения. Он считал это решающим фактором для создания речевого преобразователя. Но через несколько недель его здоровье ухудшилось, и пришлось в местном госпитале в Джорджии провести операцию по удалению электродов. Которая обошлась ему без малого в 100 тысяч долларов. Но чего не сделаешь во имя науки!
7.
В развитии технологий НКИ большой вклад принадлежит бразильскому учёному Мигелю Николелису, который обрёл известность благодаря своим работам по «чтению мыслей обезьяны». В 2000 году в мозг обезьяны имплантировали электроды и, зарегистрировав моторную активность, использовали её для управления механической рукой. И хотя в Бразилии, как известно, много диких обезьян, Николелис вскоре перешёл на людей и сконструировал управляемый мозгом экзоскелет, который позволил парализованному Джулиано Пинто совершить первый удар по мячу на чемпионате мира по футболу в 2014 году! Более того, сейчас он работает над НКИ, позволяющим обмениваться мыслями. Пока между животными. Вот что он сказал в одном из своих интервью: «Техника, управляемая мозгом, уже здесь. Это новейшая версия, мы опубликовали её год назад: самый первый “межмозговой” интерфейс, позволяющий двум животным обмениваться мысленными сообщениями так, чтобы одно животное, которое видит что‐то в окружающей среде, могло передать мысленную “смс” другому животному, а то в свою очередь выполнило необходимое действие, даже не подозревая, что сообщение было передано средой, потому что оно поступило из мозга первого животного. Вы видите, как первая крыса получает сообщение от света, появляющегося слева от клетки, о том, что ей необходимо нажать на левый рычаг, чтобы получить вознаграждение. Крыса направляется туда и делает это. Синхронно эта крыса отправляет мысленное сообщение другой крысе, которая не получала никакого светового сигнала. В 70 процентах случаев вторая крыса нажимала на левый рычаг и получала вознаграждение без физического восприятия света сетчаткой глаза. Мы вывели это на более высокий уровень, заставив обезьян работать вместе мысленно в мозговой сети, по существу, передать свою мозговую активность и объединить её для совершения движения виртуальной рукой. Вы видите, как две обезьяны впервые объединили свои мозговые процессы, идеально синхронизировали свой мозг, чтобы привести руку в движение».
Собственно говоря, эксперимент Николелиса с обезьяной и механической рукой повторили в Neuralink в 2021 году, правда, НКИ уже был непосредственно внедрён в мозг. Хотя и здесь их в каком‐то смысле опередил нейрочип от компании Cyberkinetics, Inc., который в 2004‐м был вживлён парализованному американцу Мэтью Бейглу для управления механической рукой с помощью мозга.
Вообще‐то имплант компании Neuralink, который назвали N1, впервые был продемонстрирован в 2019 году, в 2020‐м его успешно имплантировали в мозг свиньи, а затем извлекли без ущерба для неё. В 2021 году нейрочип вживили в мозг девятилетней макаки по кличке Пейджер, которая научилась играть в видеоигры силой мысли. Но не сразу: сначала она перемещала курсор джойстиком вслед за оранжевым квадратом, а в это время шёл анализ процессов в её мозге. Так выяснили, какие импульсы соответствуют тем или иным действиям животного. Короче, обезьяна научилась играть в симулятор пинг‐понга силой мысли. Что интересно – хотя обезьяны и до этого использовали компьютеры без джойстиков и мышек, перемещая предметы на экране с помощью мыслей через подключённые к мозгу электроды, у Маска управление было полностью дистанционным, то есть без проводов, идущих к компьютеру. Казалось бы, мелочь – использование технологии Bluetooth, известной каждому, кто имеет дело с телефонами, смартфонами и т. п., но такие мелочи и создают синергический эффект. То есть эффект взаимодействия двух или более факторов, которое существенно превосходит простую сумму действий каждого из них.
Такие факторы или технологии могут сами по себе не иметь прорывного или критического характера, но быть своего рода катализаторами, которые выводят те или иные разработки на совершенно иной уровень. Что характерно – применению таких технологий порой мешает, если можно так выразиться, отраслевая зашоренность. И несмотря на то, что многие великие открытия и достижения появляются на стыке смежных дисциплин, известное следование научных и технологических исследований определённым регламентам порой задерживает качественный рывок в развитии. В этом смысле успеха добиваются многопрофильные структуры, напрямую не связанные якобы с госструктурами. Или, по крайней мере, широко оповещающие о своих успехах. Как, например, Илон Маск. Который спокойно может рисковать большими средствами, вкладывая их в самые разные, в том числе и заведомо авантюрные и, казалось бы, нереализуемые проекты. Но, к удивлению скептиков, такие амбициозные авантюристы, вкладывая деньги не в яхты и футбольные команды, порой и получают желаемое. Что мы наблюдаем, например, в космических проектах Маска, который, несмотря на череду неудач, неуклонно гнёт свою линию и в некоторых аспектах добивается успеха.
В итоге после демонстрации играющей макаки Neuralink разрешили проведение клинических испытаний нейрочипа на людях, у которых отказали все конечности. По последним сведениям, человек, которому вживили имплант, чувствует себя хорошо и может перемещать курсор по экрану с помощью мысли. Маск считает, что в будущем разработка нейрочипа позволит восстанавливать зрение слепых, а в долгосрочной перспективе имплант расширит существующие когнитивные, то есть познавательные, а также сенсорные возможности людей. Иными словами, мы сможем конкурировать с искусственным интеллектом по быстроте решения задач, воспринимать звуки и свет в несколько расширенном диапазоне, а там и обмениваться мыслями. И тут невольно задумаешься, не замешаны ли здесь трансгуманисты, для которых человек в нынешнем виде – всего лишь звено для создания homo novus, а все игры с имплантами – подготовка для его, человека, окончательного перехода в цифровой формат? И насколько реальна такая трансформация в «человека 2.0»?
8.
Как отмечают некоторые российские эксперты, операционное внедрение имплантов в мозг (в отличие от электроэнцефалографии, когда фиксируются и обрабатываются электрические сигналы с поверхности головы) хоть с годами и становится более безопасным, всё же несёт в себе определённые риски. К тому же, подчёркивают эксперты, не хватает информации о вживлении импланта, что вызывает вопросы о его безопасности и эффективности в долговременной перспективе. А готовность Маска идти на авантюры (чего стоят, например, его проекты по отправке «в один конец» колонистов на Марс) тоже несколько напрягает. Впрочем, история знает, что порой именно такие авантюристы достигали больших высот, а вопрос, чего это стоило так называемому «молчаливому большинству», как‐то скромно замалчивается.
На фоне этой шумихи практически незамеченным остался успех конкурентов Маска в этой сфере. Как известно, Neuralink не монополист в разработке НКИ. Мозговые импланты давно применяются для помощи пациентам с болезнью Паркинсона. А компания Blackrock Neurotech, непосредственный конкурент Neuralink, провела первые эксперименты с подобными чипами на людях аж в 2004 году. В позапрошлом году Blackrock Neurotech объявила о рекордном достижении – 30 000 дней исследований НКИ у пациентов в стационаре! Как заявил Флориан Зольцбахер, соучредитель и председатель Blackrock Neurotech: «У большинства людей сложилось впечатление, что имплантируемые НКИ всё ещё находятся на ранней стадии исследований, но факт остаётся фактом: наши продукты основаны на данных о безопасности и эффективности, датируемых 2004 годом. Мы восстанавливаем функции пациентов почти два десятилетия, о чём свидетельствует эта веха, и мы считаем, что технология готова выйти за пределы лабораторий и попасть в дома пациентов».
Что же касается самих пациентов, то, например, Иэну Беркхарту имплант Blackrock прослужил более семи лет и позволил ему восстановить двигательный и сенсорный контроль над мышцами руки. При этом Иэн мог набирать текст, перемещать объекты, испытывать ощущения и даже играть на гитаре в компьютерном симуляторе Guitar Hero. И хотя имплант Беркхарта удалили в 2021 году, поскольку был завершён цикл его исследования, сам он уверен: «Зная технологию и зная, к чему она приведёт, я определённо сделал бы это снова, потому что знаю, что это улучшит качество моей жизни».
Но кто знает о Беркхарте? Зато масса народу видели кадры, на которых 29‐летний Нолан Арбо, пациент с вживлённым в мозг нейрочипом, парализованный ниже плеч из‐за несчастного случая, играет в онлайн‐шахматы, а также рассказывает, как благодаря чипу Илона Маска «восемь часов подряд» играл в компьютерную игру Civilization VI. Неудивительно, что некоторые специалисты вообще не считают эти разработки прорывом и намекают на рекламно‐маркетинговые ходы. С другой стороны, возможно, это просто зависть конкурентов. Тем не менее говорить о непосредственном «управлении мыслью» действительно рано. Так же, как и о возможности непосредственной загрузки информации и тем более знаний и умений в мозг через нейрочип, в духе знаменитой «Матрицы».
Что касается наших разработок, то в настоящее время об аналогах нейрочипа N1 пока ничего не известно. Но есть и подвижки в смежных направлениях. Так, например, компания «Моторика» разработала датчики, позволяющие бионическим протезам передавать сигналы о тактильных ощущениях. То есть у тех, кто потерял конечности, восстанавливается способность чувствовать размер, твёрдость или мягкость предметов непосредственно через ощущения, которые передаются методом нейростимуляции, а не через компьютерную световую или звуковую сигнализацию. Эти работы близятся к завершению, и хотя они не сопровождаются рекламной шумихой, их результаты будут весьма востребованы.
Ведутся аналогичные работы и в Санкт‐Петербургском государственном электротехническом университете (ЛЭТИ). Они направлены на создание неинвазивных (невживляемых) систем НКИ для индивидуального и группового использования. Кстати, на «Форуме будущих технологий 2024» была представлена их разработка, в какой‐то степени конкурирующая с продукцией Neuralink. Это магнитный стимулятор памяти, представляющий собой комбинацию встроенных электродов электроэнцефалографии и контактных площадок транс- краниальной (то есть проводимой сквозь кость черепа, без его повреждения) электростимуляции. Подобная нейромодуляция позволяет улучшать память и внимание пациентов, снижать уровень тревоги и депрессии, а также проводить лечение посттравматического стрессового расстройства. Используется также аппаратно‐программный комплекс для диагностики и коррекции нарушений когнитивных функций у людей (как больных, так и здоровых), с помощью которого с высокой точностью можно магнитной стимуляцией влиять на определённые структуры головного мозга при каких‐то нарушениях памяти и внимания. Исследования в этой области идут также и в Тульском государственном университете, а также в других научных центрах.
А теперь вернёмся к нашим успехам в биопечати. Как мы рассказывали в предыдущей публикации, клетки пациента из его костного мозга ввели в специальный гель, создав тем самым «биочернила», которыми заправили шприц биопринтера, а принтер и система сканирования находились на окончании «роборуки». Само же построение 3D‐модели операционного пространства и основные операции велись роботом без участия человека. Так вот, в Neuralink чип в мозг так же устанавливает робот R1, специально созданный для внедрения импланта. Как мы видим, переход на цифровую хирургию медленно, но неуклонно принимает неизбежный характер. К чему это может привести? Как полагают оптимисты, со временем «робохирурги» сделают установку мозговых чипов стольжемассовойибезопасной,каклазернаякоррекция зрения, а пессимисты уверены, что такая установка приобретёт характер обязательной процедуры.
9.
Нет никакого сомнения, что развитие идей «роборуки» и биопечати в сочетании с другими технологиями в конечном итоге может привести к созданию высокоэффективного устройства, которое, используя специализированные программы и «сменные инструменты», сможет произвести революционные, не побоимся этого слова, изменения в современной медицине. В своё время похожая революция произошла в металлообрабатывающей промышленность, когда появились станки с ЧПУ (числовым программным управлением). В соответствии с заданной программой установка «сама» в нужное время и в нужном месте переключается с одного инструмента на другой, меняет режимы обработки и т.п. И если когда‐то такие агрегаты были размером с небольшую (а порой и большую) комнату, то сейчас подобные миниатюрные устройства можно приобрести для домашнего использования. Действительно, настольные лазерно‐фрезерные гравёры, равно как и 3D‐принтеры, стали доступны практически любому умельцу, а недорогие модели может приобрести даже пенсионер.
Но тогда возникает вопрос: можно ли разработать комбинированный робоагрегат, который с одновременным вмешательством на клеточном и тканевом уровне организма будет вести 3D‐печать биопротезов с использованием металла, пластика или иных материалов? Разумеется, тут может быть задействована вторая (а то и третья и т. д.) «роборука», но заряжённая не биочернилами, а, допустим, материалом, позволяющим имитировать структуру костей. И пока одна рука печатает, скажем, берцовую кость, вторая наращивает вокруг неё (или где там положено по анатомическому строению) мышечную массу, третья обеспечивает наполняемость кровеносных сосудов, а какая‐то там по номеру салфеткой вытирает пот со лба пациента... Вы полагаете, что этакий многорукий Шива пока ещё остаётся в ведомстве фантастов?..
Ничего подобного! Вот уже несколько десятилетий в мире широко используется робохирургия. Например, робот‐хирург компании Intuitive Surgical Inc. проводит операции на различных органах как вместе с врачом, так и самостоятельно – известен случай, когда этот DaVinci удалил пациенту больной желчный пузырь без вмешательства человека. Широко используется DaVinci и в российских клиниках: так, например, в урологическом отделении Боткинской больницы с его помощью проводятся порой десятки операций в день, а в Югре, в окружной клинической больнице, с его помощью не только осуществляют онкологические операции, но и, например, дробят лазером камни в почках...
Кроме DaVinci в разных странах созданы робот‐травматолог, робот‐диагност, робот‐дантист и даже робоняня, точнее – медсестра‐андроид, которая может переносить пациента с места на место, делать массаж и уколы. Развитие этих технологий вполне предсказуемо приведёт к росту качества жизни – правда, лишь для тех, кто может себе это позволить, и в тех странах, в которых главную ценность представляет жизнь сограждан.
И не менее предсказуемо, что подобные разработки будут широко использоваться именно для имплантирования. Например, не вживлять чипы в мозговую ткань, а непосредственно печатать их в любом месте организма, а привязку имплантированных нейроструктур к естественным инициировать с помощью магнитной стимуляции. Более того, не исключено, что на каком‐то этапе развития таких технологий появится возможность сращивания клеточной ткани с микропроцессором не через электроды или там, как у Маска, через Bluetooth. Вообщето биочипы, то есть микрочипы с нанесёнными молекулами белков, нуклеиновых кислот, биомакромолекул или биоструктур для одновременного проведения большого числа анализов в одном образце, давно уже используются в биологии и медицине. Они позволяют за короткое время определять тысячи различных генетических дефектов, онкогенов, белков, аллергенов и многие другие молекулы. Могут ли наработки в этой сфере оказаться каталитическими технологиями для создания в представимом будущем «улучшенного» человека?
Но почему в будущем? Уже сейчас кое‐кто, не дожидаясь «киборгизации» человечества, проводит над собой рискованные эксперименты, дабы «улучшить» себя, любимого. Их считанные единицы, и они не используют биопротезы, поскольку в них не нуждаются, – здоровые, казалось бы, люди. Но один из них в домашних условиях и с помощью друзей (не хирургов) вживил себе электронный чип, который записывает температуру тела и отправляет эти данные на смартфон. Другой вообще основал компанию, которая продаёт наборы имплантов для самостоятельного вживления. У самого продавца в обе руки вмонтированы чипы для автоматической идентификации объектов, в которых посредством радиосигналов считываются или записываются данные и которые обычно используются для автоматизации складского и розничного учёта, инвентаризации и контроля. У третьего в теле такие же чипы, и ещё импланты‐электроды, которые якобы взаимодействуют с его нервной системой, причём такие же электроды он имплантировал и своей жене: тем самым ему будто бы передаются её ощущения, то есть что‐то вроде сенсорной телепатии.
Определённую надежду внушает тот факт, что подобных экстравагантных любителей выйти за пределы, дарованные им природой и родителями, на первый взгляд, незначительное количество. Но мы знаем, как искусно могут формироваться новые потребности, и при этом традиционные ценности «сбрасывают с парохода современности», отправляют на «свалку истории», короче, девальвируют наработанными за последние века манипулятивными технологиями. И поэтому, ни в коей мере не отрицая необходимости развития в областях, о которых шла речь, мы должны внимательно следить за тем, чтобы в попытках создания «человека 2.0» вместо того, чтобы открыть дверь в будущее, не открылись очередные «окна Овертона», сквозь которые будут просвечивать багровые тени котлов и вил...
Марина ГЕВОРКЯН