В Европе завершены первые клинические испытания имплантата сетчатки глаза в сочетании с комплексом носимых приборов для восстановления остроты зрения у людей. Все участвующие в проекте пациенты восстановили потерянную ранее остроту зрения, вернув себе способность читать, разгадывать кроссворды и играть в настольные игры. Пройдёт ещё несколько лет и возможность вернуть ясность зрения станет обычной врачебной практикой.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Развивает исследование американская компания Science Corp. Оригинальная разработка создана на основе исследований учёных Стэнфордского университета и продолжена учреждённой для этого компанией Pixium Vision. Позже она была приобретена компанией Science Corp. Платформа PRIMA представляет собой беспроводной и полностью автономный фотоэлектрический имплантат, хирургическим путём внедряемый под сетчатку больного глаза, очки с камерой и проекционной системой, а также карманный вычислительный блок для обработки и увеличения изображения с камеры.

Источник изображения: Science Corp

Комплекс решений PRIMA нацелен на лечение возрастной макулярной дегенерации (ВМД), которой страдают 8 млн человек по всему миру. В процессе необратимого заболевания, которое называется географическая атрофия (она считается запущенной формой ВМД), пациент теряет остроту зрения — способность различать мелкие детали, что резко снижает качество жизни. Имплантат возвращает потерянную остроту зрения, что доказали клинические испытания PRIMAvera с участием 38 пациентов.

Динамика улучшения остроты зрения по таблице LogMAR. Источник изображения: Science Corp

«Полученные результаты демонстрируют важную веху в лечении тяжёлой потери зрения, вызванной географической атрофией вследствие возрастной макулярной дегенерации. Впервые удалось восстановить центральное зрение сетчатки, ухудшившееся из-за возрастной макулярной дегенерации, — сказал профессор Фрэнк Хольц (Frank Holz), доктор медицинских наук, научный координатор исследования PRIMAvera. — До этого не существовало реальных вариантов лечения для улучшения зрения у таких пациентов».

Острота зрения всех участников была измерена через 6 и 12 месяцев после имплантации с помощью офтальмологической шкалы LogMAR, и результаты продемонстрировали клинически значимое улучшение. Успех определялся способностью распознавать 10 букв (2 строки) таблицы. Некоторые пациенты стали видеть 23 буквы (4,6 строки), а наибольшим улучшением стало распознавание 59 букв (11,8 строки). При этом установка имплантата не ухудшила остроту зрения, если система была отключена, что свидетельствует о хорошем профиле безопасности.

Клинические испытания PRIMAvera (по-итальянски — «весна») были проведены для сертификации комплекса на европейском рынке. Учёные уверены, что через несколько лет возможность вернуть остроту зрения появится у многих людей.

Американский миллиардер Илон Маск (Elon Musk) сообщил, что его стартап Neuralink разработал экспериментальный зрительный имплант Blindsight, который позволит видеть даже незрячим с рождения людям. При этом в перспективе устройство сможет улавливать и другие спектры, кроме привычного человеку оптического — сверхчеловеческое зрение из фантастики станет реальностью.

Источник изображения: Paramount Domestic Television

«Устройство Blindsight от Neuralink позволит видеть даже тем, кто потерял оба глаза и их оптический нерв. При условии, что зрительная кора головного мозга не повреждена, оно позволит видеть даже тем, кто был незрячим от рождения», — написал Маск на своей странице в соцсети Х.

Команда Neuralink, в свою очередь, на своей странице в соцсети X сообщила, что имплант Blindsight получил одобрение как прорывная разработка от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA). Это открывает путь к испытаниям устройства на людях. Компания уже принимает заявки от потенциальных пациентов.

Маск добавил, что качество изображения у импланта сперва будет низким, как графика игровых платформ Atari, однако в будущем устройство позволит видеть в инфракрасном и ультрафиолетовом спектре, а также сможет улавливать длину волны радара.

Миллиардер сравнил разработку Neuralink с футуристическим устройством, которое носил слепой от рождения персонаж телесериала «Звездный путь» Джорди Ла Форж, показанный на изображении выше.

В журнале IEEE Journal of Solid-State Circuits учёные Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) сообщили о создании нейрочипа, способного быстро и с точностью 91 % распознавать рукописные буквы по сигналам мозга. Разработка учёных из Лозанны значительно превзошла чип Neuralink по многим параметрам. На фоне MiBMI-чипа швейцарцев изделие Neuralink выглядит откровенно устаревшим. Однако у Маска есть преимущество — его чип уже помогает людям.

Источник изображения: EPFL

Экспериментальный чип MiBMI для считывания активности мозга в зоне формирования образов рукописных символов в 23 раза меньше современного чипа Neuralink. Площадь MiBMI составляет всего 8 мм². Более того, ему не нужно, как чипу Neuralink, запускать иглы десятков зондов в нервную ткань (с чем у разработчиков Neuralink уже возникли проблемы — зонды часто выскакивают или смещаются). Зонд MiBMI считывает информацию с поверхности коры головного мозга, что не повлияло на точность его работы.

Швейцарские учёные подошли к решению проблемы распознавания мысленных рукописных символов несколько иначе. Они присвоили буквам алфавита кодовые комбинации — нейронные маркеры. В своей работе учёные обнаружили, что во время мысленного представления пациентами написания той или иной буквы (также это могут быть цифры или другие символы) проявляется серия специфических маркеров. Эти маркеры назвали отличительными нейронными кодами (Distinctive Neural Codes, DNC).

Коды DNC стали своего рода сокращениями для каждой буквы, что позволяет чипсету MiBMI обрабатывать только сами маркеры. Это позволило обрабатывать по сотне байт нейросигналов на каждый код (символ) вместо обычных тысяч байт информации о нервной активности при традиционных методах распознавания «мыслей». Использованное упрощение значительно снизило энергопотребление чипа и ускорило обработку данных. Также это позволит сократить время обучения других пациентов, пожелавших воспользоваться имплантатом.

На современном этапе чип распознаёт 31 рукописный символ (код), но его возможности будут расширены до сотни символов. Приложение не ограничится только чтением текстов в головах пациентов. Чип можно научить распознавать и другие виды мозговой активности. В проведённых экспериментах чип MiBMI распознавал мысленное написание рукописных текстов с точностью 91 %. Стоит отметить, что чип не тестировался на живых людях; он обрабатывал сигналы, полученные в предыдущих экспериментах. В этом плане чип Neuralink, каким бы он ни казался устаревшим по сравнению с новинкой, уже разрешён для клинических испытаний на людях. А это, пожалуй, самое сложное в такой работе — доказать безопасность использования и начать помогать людям.

Поддержанная инвестициями Билла Гейтса (Bill Gates) и Джеффа Безоса (Jeff Bezos) компания Synchron, которая конкурирует с широко раскрученной в прессе компанией Neuralink Илона Маска (Elon Musk), начала собирать команду добровольцев для массовых испытаний собственных мозговых имплантатов.

Источник изображения: Synchron

Речь идёт о многих десятках человек. Для начала испытаний необходимо разрешение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), которое компания должна получить.

Нейрозонд Synchron считается более безопасным на всех этапах его использования, чем устанавливаемый прямо на мозг под череп чип Neuralink. Зонд Synchron вводится в яремную вену и по кровеносным сосудам подводится к участку моторной коры головного мозга. К настоящему времени зонд установили десяти пациентам: четырём в Австралии и шестерым в США. Благодаря зонду пациенты с парализованными конечностями получили возможность управлять курсором мышки на экране компьютера, а это прямой путь к социализации больных, которые сейчас обречены на одиночество и информационный вакуум.

По словам представителя компании, она создала реестр пациентов и медицинских учреждений, заинтересованных в участии в испытаниях. На данный момент с Synchron связались около 120 центров клинических испытаний. Это позволяет надеяться на привлечение десятков потенциально ценных кандидатов для участия в испытаниях, которые могут длиться несколько лет, прежде чем будут опубликованы результаты. Проведение подобных испытаний станет шагом в сторону коммерциализации мозгового имплантата Synchron и это, судя по всему, произойдёт намного раньше, чем в случае Neuralink.

Пандемия COVID-19 породила конспирологические теории о чипировании граждан. Со временем население действительно понемногу обзаведётся чипами, но чипирование будет происходить не так и не для того. Прежде всего, встроенные микросхемы получат люди с серьёзными проблемами со здоровьем. И даже здоровым понадобятся чипы для слежения за своим состоянием. Это будут сети из сотен встроенных в тело датчиков и шаг к этому сделан.

Источник изображения: Brown University

Учёные разрабатывают концепцию сети из крошечных беспроводных датчиков, которым не требуется автономное питание. Питание передаётся на них беспроводным способом, а малые размеры означают крайне небольшую потребность в питании. Изюминка разработки в том, что датчики работают не в постоянном режиме, а подобно нейронам в головном мозге человека. Фактически из них создаётся что-то типа нервной ткани, только беспроводной.

Датчик срабатывает только в том случае, если по сети пройдёт сигнал — если появляется необходимость передачи сигнала. В таком режиме система может работать условно бесконечно долго, потребляя минимум энергии. В то же время она будет отслеживать состояние органов и систем человека в режиме реального времени, например, отслеживая заданные биомаркеры в слюне, поте или крови человека.

«Мы имитируем эту структуру [нервной ткани головного мозга] в нашем подходе к беспроводной связи. Датчики не будут отправлять данные постоянно, они будут просто отправлять соответствующие данные по мере необходимости в виде коротких электрических разрядов, и они смогут делать это независимо от других датчиков и без координации с центральным приёмником. Благодаря этому нам удалось бы сэкономить много энергии и избежать переполнения нашего центрального приёмника менее значимыми данными», — пояснили авторы разработки, учёные из Университета Брауна, США.

Эта работа основана на предыдущих исследованиях, проведенных в университете, в которых был представлен новый вид системы нейронного интерфейса, использующей скоординированную сеть крошечных беспроводных датчиков для регистрации и стимуляции мозговой активности. Датчики не обязательно будут использоваться как самостоятельные единицы. На первых порах, очевидно, они будут встраиваться в различные имплантаты. Однако по мере развития миниатюризации подобные датчики будут расширять функциональность и возможности. Здоровье человека — это, прежде всего, предупреждение заболеваний, а не их лечение. Датчики вполне справятся с выявлением проблем на ранних стадиях.

Потеря зрения — это личная катастрофа, которая сегодня практически не решается. Связано это с хрупкостью глаз, к которым не очень-то подступишься. Стимуляция зрительных нервов требует питания, которое в глазное яблоко так просто не заведёшь. Учёные из Австралии предложили решить проблему с помощью интеграции в глаз фотоэлементов. Они одновременно станут датчиками изображения и источником питания для передачи импульса в мозг.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Работы по интеграции в глазное яблоко кремниевых фотодатчиков уже велись. Например, этим занималась группа профессора Дэниела Паланкера (Daniel Palanker) в Стэнфорде. Это исследование послужило отправной точкой для работы австралийских учёных из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW). Учёные из США использовали в своих исследованиях кремниевые фотоэлементы, в которых для создания импульса нужного напряжения необходимо было соединять вместе по три пикселя, что снижало разрешение.

Удо Ремер (Udo Römer) из UNSW предложил заменить малочувствительный кремний на фотоэлементы из германия или арсенида галлия. Также учёные из Австралии решили создавать прототип глазного нейроимплантата на базе многослойных фотоячеек. Это позволит сохранить достаточно высокое разрешение и выработать достаточное для стимуляции глазного нерва напряжение за счёт улавливания более широкого спектра солнечного света. Такие тандемные солнечные ячейки не являются чем-то новым и хорошо исследованы в других работах.

Созданный в UNSW прототип глаза-фотоэлемента имеет площадь 1 см². Он показал хороший результат. После доработки фотодатчиков и экспериментах на животных размеры глазного фотонейроимплантата будут уменьшены до 2 мм² с пикселями до 50 мкм. Сопряжение всего этого со зрительным нервом — это будет уже другая и совсем непростая задача. Но если получилось со стимуляцией слуховых нервов, то почему бы это не вышло со стимуляцией глазных?

Разрабатываемое в Австралии решение не станет полноценной заменой утраченному зрению. Когда-нибудь станет возможным и такое. На первых порах, если дело дойдёт до глазных нейроимплантатов, встроенное зрение будет монохромным и низкого разрешения. К тому же, для стимуляции в глазных яблоках фотоэлементов даже повышенной чувствительности необходимы будут дополнительные носимые устройства типа лазеров в умных очках. Но лучше так передавать в глаза энергию, чем проводами.

Кстати, исследователи подчёркивают, что они не собираются двигаться в сторону киборгов. Разработка ведётся исключительно с целью помочь пациентам вернуть зрение.

Компания Neuralink, основанная миллиардером Илоном Маском (Elon Musk), получила разрешение на первые клинические испытания мозгового импланта на людях ещё в мае, а теперь подбирает первых добровольцев. Исследование, которое продлится около 6 лет, предусматривает имплантацию интерфейса мозг-компьютер (BCI) с помощью хирургического робота R1 в область человеческого мозга, отвечающую за движение. Первоначальная цель проекта — дать людям возможность управлять курсором или клавиатурой компьютера силой мысли.

Источник изображений: Neuralink

Вчера Neuralink объявила о получении одобрения от независимого совета по этическим вопросам для начала набора участников первого клинического испытания своего мозгового импланта для пациентов с параличом конечностей. Исследование, получившее название PRIME (Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface), нацелено на оценку безопасности импланта N1 и хирургического робота R1, а также функциональности BCI.

Имплант N1 регистрирует нейронную активность с помощью 1024 электродов, распределенных по 64 нитям. Эти сверхгибкие и ультратонкие нити позволяют минимизировать повреждения при имплантации и дальнейшем использовании

В мае текущего года Neuralink получила зелёный свет от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) для начала первых клинических испытаний на людях. Стоит отметить, что на тот момент компания уже находилась под пристальным надзором регулятора в связи с проведением испытаний на животных.

Кандидатами могут стать люди, страдающие от паралича вследствие травмы шейного отдела спинного мозга или амиотрофического бокового склероза. Однако компания не раскрыла, сколько человек будет привлечено для участия в исследовании, которое займёт около 6 лет. Ранее компания планировала включить в него 10 пациентов, но FDA предложило сократить это число из-за опасений по поводу безопасности испытаний.

В голове хирургического робота R1 интегрированы оптические системы и датчики, включающие 5 камер, а также оборудование для оптической когерентной томографии (ОКТ)

В ходе исследования с помощью хирургического робота R1 будет осуществлена хирургическая имплантация BCI в область мозга, отвечающую за формирование намерения двигаться. Имплант N1, который после установки становится косметически незаметным, предназначен для беспроводной передачи сигналов мозга в приложение, демонстрирующее намерения движения. Первоначальной целью Neuralink является возможность управления курсором или клавиатурой компьютера исключительно силой человеческой мысли.

Игла тоньше человеческого волоса захватывает, вставляет и отпускает нейронные нити

Маск видит большие перспективы для Neuralink, включая быстрые хирургические вмешательства с использованием чипов для лечения ожирения, аутизма, депрессии и шизофрении.

Несмотря на текущий прогресс, эксперты предупреждают, что даже в случае подтверждения безопасности устройства BCI для использования людьми, на получение разрешения на его коммерческое использование может потребоваться более 10 лет. Это связано с необходимостью строгого соблюдения стандартов безопасности, установленных FDA.

Индийские учёные реализовали суперконденсатор микронного размера — создали самый маленький накопитель энергии данного типа. Разработка будет востребована для носимой и имплантируемой электроники, а также для датчиков и миниатюрной «умной» техники. Такую микронную «батарейку» можно встроить в любой чип, а это автономность и свобода действий.

Источник изображения: Vinod Panwar

В отличие от обычных химических батарей (аккумуляторов), суперконденсаторы заряжаются очень быстро и способны отдавать большую мощность за кратчайшее время. С ёмкостью у суперконденсаторов всё гораздо скромнее, но для многих задач её вполне хватает. Индийская разработка снимает ещё одно ограничение — учёные совершили прорыв на направлении миниатюризации. Размеры изделия были уменьшены на три порядка.

В основе «микросуперконденсатора», разработанного в Индийском институте науки в Бенгалуру, лежит графен и такой двумерный материал, как дисульфид молибдена (MoS₂). Чешуйки графена и MoS₂ чередовались в каждом электроде суперконденсатора — в катоде и аноде. В качестве электролита использован гель, что даёт возможность интегрировать микросуперконденсаторы в чипы. С водорастворимым электролитом такое было бы сложно или даже невозможно.

Изготовленный таким образом конденсатор показал ёмкость 1,8 мкФ/см² для однослойной структуры (графен-MoS₂). Многослойная структура электродов, состоящих из нескольких чередующихся слоёв графена и дисульфида молибдена набрала ёмкость в 30 раз больше или 54 мкФ/см², а это уже представляет интерес с практической точки зрения.

Источник изображения: ACS Energy Letters

Как поясняют в своей работе учёные, опубликованной в журнале ACS Energy Letters, двухслойные материалы типа MoS₂ являются полупроводниками и, по сути, образуют p-n-переходы (транзисторные структуры). Множество переходов заставляет ионы распределяться между слоями электродов, а не скапливаться исключительно на границе раздела электролит-электрод. Электроды сами становятся накопителями энергии. Это кратно увеличивает ёмкость самых маленьких суперконденсаторов и сулит им хорошие перспективы в качестве источников питания носимой электроники.