Учёные из Оксфордского университета представили технологию изготовления логических схем, полностью совместимых с биологией человека. Вместо электронов «человеческая электроника» использует ионный обмен. Это тоже перенос зарядов, который поддаётся программированию и контролю. Из мельчайших капель гидрогеля можно создавать диоды, транзисторы, память и логические элементы, которые будут воспринимать электрические сигналы тела человека и транслировать их обратно.

Источник изображений: University of Oxford

Исследователи даже придумали название для новой электроники — каплетроника (dropletronic). Каждая капля имеет объём в несколько нанолитров и, в зависимости от состава, может обладать катионной (p) или анионной (n) проводимостью, аналогично переходам в полупроводниках. Таким образом, из капель с различной проводимостью можно создавать диоды, транзисторы и логические схемы. В качестве примера исследователи разработали электронную схему, способную подсчитывать сердечные ритмы, используя сигналы непосредственно от сердечной мышцы.

Ранее учёные уже применяли ионную проводимость для создания логических элементов, но все предыдущие работы базировались на твёрдых подложках. Разработка британских учёных отличается тем, что она полностью мягкая — ведь что может быть мягче капли гидрогеля? Это даёт новое преимущество: такая электроника будет полностью совместима с биосистемой человеческого тела как на физическом, так и на сигнальном уровне. Организм можно будет модернизировать, вживляя электронные устройства как для медицинских целей, так и для повышения качества жизни.

Отдельно исследователи выразили надежду, что предложенная ими каплетроника поспособствует развитию нейроморфных вычислений, наиболее близко имитирующих работу мозга человека. Если же вживлённому вычислительному устройству будет не хватать питания, учёные уже предусмотрели решение — капельный литиево-ионный аккумулятор. Но это будет уже другая история.

Компания Neuralink, основателем и владельцем которой является американский бизнесмен Илон Маск (Elon Musk), получила разрешение американского регулятора на вживление мозгового имплантата второму пациенту. Это случилось после того, как разработчики сумели найти решение проблемы с задержками в работе устройства, которые возникают у первого пациента.

Источник изображения: Neuralink

Разрешение выдало Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств, являющееся подразделением Министерства здравоохранения и социальных служб США. Ранее в этом месяце Neuralink сообщила, что ультратонкие электроды, помещённые в кору головного мозга первого пациента, сместились. В СМИ также появлялась информация о том, что компания знала о возможности возникновения такой ситуации, поскольку аналогичные проблемы случались во время тестирования имплантатов на животных. Для решения этой проблемы Neuralink намерена размещать ультратонкие электроды глубже в коре головного мозга.

Согласно имеющимся данным, Neuralink планирует вживить имплантат второму пациенту в июне, а всего в этом году провести 10 таких операций. В настоящее время более 1000 парализованных людей зарегистрировались в реестре пациентов компании и ожидают своей очереди на операцию. В ближайшие несколько месяцев компания также планирует подать заявки регулирующим органам Канады и Великобритании, чтобы получить разрешение на проведение операций по вживлению мозговых имплантатов в этих странах.

Компания Neuralink, основателем и владельцем которой является Илон Маск (Elon Musk), провела мероприятие с участием 29-летнего парализованного Ноланда Арбо (Noland Arbaugh), которому был вживлён её мозговой имплантат. В ходе беседы Арбо рассказал, как ему живётся с вживлённым в мозг чипом, а видео этой беседы он опубликовал в своём аккаунте в сети X.

Источник изображения: YouTube

По словам Ноланда Арбо, имплантат позволил ему чувствовать себя обычным человеком, а не парализованным. Чип Neuralink даёт ему возможность выполнять разные задачи на компьютере, причём постепенно он делает это всё быстрее и эффективнее. Помимо прочего, Ноланд может силой мысли играть в некоторые компьютерные игры, включая Civilization VI. Он рассказал, что постепенно у него всё лучше получается играть в стратегию.

Ноланд отметил, что ему нравится прогрессировать в играх, поскольку постоянно побеждать своего отца в шахматы уже не так интересно. Ещё молодой человек соревнуется с отцом в Mario Kart. Во время беседы он поблагодарил разработчиков из Neuralink, которые помогли ему изменить жизнь, а также выразил уверенность в том, что в будущем мозговой имплантат Neuralink поможет большему количеству людей.

Напомним, Илон Маск основал компанию Neuralink в 2016 году. В январе этого года миллиардер объявил о проведении успешной операции по внедрению имплантата человеку. Не так давно в интернете появилось видео, демонстрирующее, как Ноланд Арбо играет в виртуальные шахматы силой мысли. Позднее в соцсети X также был опубликован пост, созданный самим Ноландом.

Компания Precision Neuroscience создала устройство, которое называет чем-то вроде седьмого слоя для больших полушарий головного мозга человека. Оно дополнит шесть биологических слоёв и позволит парализованным людям управлять цифровыми устройствами, используя только нейронные сигналы, фактически, силой мысли. При этом вживлять его куда проще, чем многие аналоги.

Источник изображений: Precision Neuroscience

Пациенты с тяжёлыми дегенеративными заболеваниями, такими как боковой амиотрофический склероз (БАС), при котором теряется способность к выполнению любых контролируемых движений, смогут снова общаться с близкими, перемещая курсор и набирая текст с помощью своего разума.

Новое устройство, получившее название Layer 7 Cortical Interface (кортикальный интерфейс 7 слоя), является мозговым имплантатом, позволяющим пациентам с параличом управлять цифровыми устройствами, используя только нейронные сигналы. Внешне Layer 7 напоминает кусок скотча. На самом деле это массив электродов, который тоньше человеческого волоса, что позволяет размещать его на поверхности мозга, не повреждая ткани.

Соучредителями Precision являются Майкл Магер (Michael Mager) и Бенджамин Рапопорт (Benjamin Rapoport), который также входит в состав соучредителей компании Neuralink Илона Маска (Elon Musk). Компания Precision Neuroscience была создана в 2021 году. В отличие от Neuralink, работающей над способами имплантации чипов непосредственно в ткань мозга, Precision полагается на менее травмирующие хирургические технологии.

Для вживления массива Layer 7 в черепе делают очень тонкий разрез, в который и вставляют устройство, «как письмо в щель почтового ящика». По словам Магера, который также является гендиректором Precision, образовавшаяся в результате разреза щель имеет толщину менее миллиметра — она настолько мала, что даже нет необходимости выбривать волосы на голове для выполнения операции.

Количество электродов в массиве можно увеличить, что, как утверждает Магера, в конечном итоге позволит использовать устройство и при неврологических заболеваниях. Что также немаловажно, имплантат можно будет удалить, если пациент решит, что он ему больше не нужен или потребуется замена на более новую версию в будущем.

Джейкоб Робинсон (Jacob Robinson), доцент Университета Райса и основатель компании Motif Neurotech, отметил, что технология Precision несёт меньше рисков для пациента, но поскольку устройство не вводится непосредственно в ткань мозга, сила передаваемых сигналов мозга будет меньше, чем у некоторых других имплантатов.

Precision уже успешно использовала Layer 7 для декодирования нейронных сигналов у животных и Магер выразил надежду на получение в ближайшие месяцы одобрения Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) на тестирование технологии на людях.

В то время как Neuralink Илона Маска планирует начать испытания мозговых имплантов на людях в течение шести месяцев, нейротехнологическая компания Inner Cosmos объявила, что её устройство для лечения депрессии было успешно подключено к мозгу первого пациента.

«Цифровая таблетка» Inner Cosmos состоит из двух частей: электрода, который помещается внутрь черепа, и «рецептурной капсулы», которая закрепляется снаружи на голове. Имплантат посылает крошечные электрические импульсы в поражённую депрессией область мозга — левую дорсолатеральную префронтальную кору — один раз в день в течение 15 минут. Внешнее устройство размером с мелкую монету работает, измеряя при этом нейронную активность, чтобы определить правильный объём стимуляции по мере её прохождения. В остальное время наличия внешнего устройства на голове не требуется. Тестовый пациент из Сент-Луиса, штат Миссури, должен тестировать инновацию Inner Cosmos в течение одного года.

Компания таким образом перешла ко второму этапу испытаний. В сентябре 2022 года учёные вживили электроды в череп пациента, чтобы вылечить его депрессию, в надежде, что его состояние можно будет облегчить короткими и слабыми электрическими импульсами в мозг. Это испытание было первым в своём роде, в котором для лечения депрессии использовались имплантаты непосредственно в черепе, и оно вполне может предвещать новую эру науки, решающей проблемы психического здоровья с помощью аппаратных средств, а не более традиционных методов, таких как психиатрия и психология.

Общая длительность исследований планируется в пределах одного года, на протяжении которого в него могут быть вовлечены ещё несколько пациентов. Испытания находятся на раннем этапе, но их перспективность трудно отрицать. Идея состоит в том, что операция должна быть как можно менее инвазивной, чтобы достичь наилучшего уровня приживаемости.

Одновременно с этими исследованиями, другие компании работают над полностью безоперационными методами, такими, как шлем с электродами. Такое устройство значительно больше, чем предлагаемый Inner Cosmos имплантат и может оказаться сложнее и менее эффективно в применении.

Идея подобных устройств не совсем новая, учитывая, что подобные методы годами использовались для лечения эпилепсии и болезни Паркинсона, но лечение депрессии таким способом ещё никто не осуществлял. Генеральный директор Inner Cosmos Мерон Грибец (Meron Gribetz) говорит: «Мир находится в состоянии хаоса, ведущего к беспорядочному познанию. Этот эффект ощущают миллионы, что приводит к резкому ухудшению ментального состояния и подавленности. Мы считаем, что наш подход может облегчить жизнь тем, кто страдает депрессией, и в конечном итоге распространится на другие когнитивные расстройства. Наша миссия — создать мир, который восстанавливает когнитивные способности человечества, восстанавливая баланс человеческого разума. Нам придётся посмотреть, как все будет развиваться дальше, но это определённо захватывающее начало».