Учёные Северо-Западного университета в США (Northwestern University) представили самый маленький в мире кардиостимулятор — его размер сопоставим с рисовым зёрнышком. Прибор предназначен для введения в тело с помощью инъекции шприцом, без хирургического вмешательства. Электролитом для питающей устройство батареи служит биологическая жидкость организма, а управление осуществляется с помощью инфракрасного света, который легко проникает через ткани человека. Всё просто и безопасно.

Источник изображения: Northwestern University

Инъекционный кардиостимулятор разрабатывался прежде всего для детей, рождающихся с пороком сердца. В первые месяцы жизни таким пациентам требуется установка кардиостимуляторов, что обычно связано с затратами и необходимостью хирургического вмешательства. Представленный учёными прибор решает множество проблем, связанных с поддержанием жизни маленьких пациентов.

Питание устройства обеспечивается встроенным гальваническим элементом. Межклеточная жидкость в организме человека играет роль электролита. Хотя её химический состав отличается от состава электролита обычной батареи, принцип работы тот же: электролит переносит ионы от одного полюса элемента к другому, создавая электрический ток.

Кардиостимулятор накапливает заряд и запускает стимуляцию сердца при подаче сигнала. Команда и ритм задаются внешним устройством, закреплённым на коже пациента с помощью пластыря. Управление осуществляется инфракрасным светодиодом: его вспышки улавливаются датчиком кардиостимулятора, после чего прибор генерирует импульсы для стимуляции сердца. Возможно использование нескольких таких кардиостимуляторов одновременно, каждый из которых будет реагировать на световые сигналы определённой длины волны. Это позволяет, например, корректировать аритмию сердца.

Со временем кардиостимулятор рассасывается в организме, что устраняет необходимость его извлечения после завершения работы. Это значительно снижает травматичность процедуры как при установке, так и после окончания срока службы устройства.

Утратившие способность говорить пациенты могут вернуться к активному речевому общению, если новая технология перевода мысленных слов в голосовую трансляцию будет доведена до клинического использования. Эксперименты с новым имплантатом и методом преобразования мысленно произнесённых слов в речь показали хорошие перспективы, буквально вернув голос пациентке, которая утратила способность говорить 20 лет назад.

Источник изображения: Nature Neuroscience 2025

Новый имплантат и технологию обучения нейросети для распознавания активности речевых центров мозга разработали учёные Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) и Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF). Главной особенностью платформы стало сканирование активности мозга каждые 80 мс. Предложенный метод устраняет раздражающую задержку, обычно свойственную подобным решениям.

Система обычно сначала распознаёт активность мозга, затем подключает обучаемую модель, анализирует (как правило) большой фрагмент текста и лишь после этого воспроизводит мысленно произнесённую речь. Живое общение в таком случае затруднено, поскольку постоянно прерывается паузами. Учёные из Калифорнии предложили решение, которое позволяет воспроизводить речь сразу в процессе мысленного произнесения слов пациентом с имплантатом.

Также в новом исследовании учёные обошли проблему обучения модели (интерфейса) с помощью воспроизведения звуков и слов пациентом. Не все потерявшие речь способны на это, поэтому исключение данного этапа позволит расширить круг потенциальных пользователей технологии.

Эксперимент был проведён с 47-летней пациенткой, которая в 30 лет из-за болезни потеряла способность разговаривать. В процессе обучения нейросети она мысленно произносила 100 уникальных предложений из словаря, насчитывающего чуть более 1000 слов. Также использовалась вспомогательная схема для общения, основанная на 50 фразах с использованием меньшего набора слов.

В отличие от предыдущих методов, в новом процессе участница не пыталась произносить слова вслух — она просто проговаривала предложения про себя. Система успешно декодировала оба способа коммуникации, причём среднее количество переводимых в речь слов в минуту почти вдвое превышало показатели предыдущих методов. А при использовании метода прогнозирования мысли переводились в речь на лету в восемь раз быстрее, чем в случае альтернативных способов трансляции.

Для достижения большей естественности звучания использовались старые записи голоса пациентки, что позволило ей говорить фактически своим голосом. Более того, когда процесс распознавания мыслей запустили в автономном режиме без ограничения времени, система смогла перевести в слова даже ту активность мозга, которой интерфейс не обучали.

Авторы отмечают, что метод ещё нуждается в доработке, прежде чем его можно будет считать клинически применимым.

На днях первый пациент с имплантатом Neuralink в голове сообщил об отсутствии каких-либо побочных эффектов от устройства — как физических, так и психологических. Зонды находятся в его голове около года, чего достаточно для первой серьёзной оценки этой нейронной платформы. Практика показала, что Neuralink помогает людям с параличом конечностей обрести самостоятельность в работе с компьютером и начать общение в социальных сетях.

Источник изображения: Neuralink

Ноланд Арбо (Noland Arbaugh), неспособный двигать руками и ногами, поделился своим самочувствием в соцсети X. В частности, он отметил, что за всё время со дня установки имплантата Neuralink «не было никаких негативных побочных эффектов, ни физических, ни психологических, если не считать ненасытного желания заполучить женский конец штекера» — шутку о подключении имплантата к внешней платформе. Судя по всему, имплантат Neuralink имеет разъём типа «папа», а «маму» подключают родственники или специалисты.

Главная проблема Neuralink в том, что тонкие иглы-зонды, углублённые в ткани головного мозга, могут постепенно смещаться из-за подвижности нервных тканей внутри черепа. Часть зондов способна покинуть своё место или серьёзно сдвинуться уже через несколько часов после операции. Это требует постоянной калибровки нейроимплантата. У первого пациента (Арбо) 85 % зондов вышли из зоны установки, поэтому он регулярно работает с командой Neuralink, чтобы улучшить и упростить процесс неизбежных калибровок.

Тем не менее год ежедневного использования имплантата показал его высокую степень надёжности и безопасности. С его помощью пациент смог отказаться от джойстика, которым управлял ртом, и стал перемещать курсор исключительно силой мысли, освоив гонки и стратегии, включая легендарную «Цивилизацию». По его словам, он мог бы даже управлять своей коляской мысленно и постоянно просит у команды Neuralink роботизированную руку для повседневных дел. Пока это остаётся в планах, но Neuralink открыт для усовершенствований и стремится расширить число пользователей, чтобы имплантат стал привычной частью жизни.

Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) создали платформу, способную вернуть парализованным людям возможность самостоятельных действий с помощью роботизированных рук. Управлять манипулятором можно силой мысли, представляя себе нужное действие. Ключевую роль в этом процессе играет искусственный интеллект.

Источник изображений: UCSF

Разработанная учёными платформа опирается на электрокортикографию (ЭКоГ) — систему выявления активных участков коры головного мозга. Обычно её применяют перед операциями на мозге, чтобы хирург не затронул критически важные зоны. Система и имплантаты ЭКоГ достаточно дорогие, но в данном случае они продемонстрировали высокую эффективность.

Пациент с полной парализацией всех конечностей был подключён через ЭКоГ к компьютеру с ИИ, который, в свою очередь, передавал команды на роботизированную руку. Алгоритм на основе машинного обучения распознавал активность участков мозга, отвечающих за движения рукой, и передавал соответствующие команды манипулятору. Пациент наблюдал за процессом и в режиме реального времени мысленно корректировал движения руки, что тут же передавалось на роборуку.

Исследователи отмечают, что такой метод обучения алгоритма с моментальной коррекцией ошибок на основе желаний пациента показал высокую эффективность. Более того, ИИ научился отслеживать смещение активности ответственных за движения участков мозга в соседние области коры.

В целом рисунок активности не изменялся, но зона активности «дрейфовала» по коре, отметили учёные. Обычно это потребовало бы перекалибровки имплантатов каждые несколько дней. Однако разработанная платформа на основе ИИ смогла самостоятельно учитывать этот сдвиг и оставалась работоспособной более семи месяцев без существенного вмешательства в настройки. Уже одно это делает проект многообещающим.

С помощью роборуки пациент смог брать и опускать предметы, пользоваться посудой и наполнять стакан жидкостью из диспенсера. Учёные также считают, что могут усовершенствовать платформу, например, снабдив роборуку машинным зрением. Это позволит машине помогать пациенту точнее выполнять действия, а также улучшит процесс обучения ИИ.

«Я полностью уверен, что теперь мы знаем, как создать систему, и сможем заставить её работать», — поделился мыслями один из участников исследования, результаты которого опубликованы в журнале Cell.

В Великобритании проведут клинические испытания мозгового имплантата для помощи пациентам с эпилепсией, депрессией, наркоманией и психическими расстройствами, которые не поддаются медикаментозному лечению. Новый метод характеризуется минимальным хирургическим вмешательством и не затрагивает ткани мозга механически. Терапевтическое воздействие на мозг осуществляется с помощью ультразвука. Перспективы разработки значительны, однако вопросы этики применения таких методов остаются нерешёнными.

Источник изображения: Zuma Press/Alamy

Испытания на 30 пациентах будут проведены под эгидой Национальной службы здравоохранения Великобритании (NHS). Финансирование программы обеспечивает британская организация ARIA (аналог американской DARPA). Стоимость проекта составляет £6,5 млн ($8 млн). В рамках программы будут тестировать имплантат американской некоммерческой организации Forest Neurotech (Forest 1). Испытания продлятся 3,5 года, начиная с марта, однако первые восемь месяцев уйдут на получение всех необходимых разрешений.

Имплантат Forest 1 устанавливается под черепную коробку без внедрения в ткани мозга. Его датчики сканируют определённые области мозга и определяют активность целевых групп нейронов по интенсивности кровотока. Если активность нейронных кластеров оказывается недостаточной, имплантат фокусированным ультразвуковым сигналом стимулирует заторможенные нейроны.

Датчики Forest 1 обеспечивают сканирование мозга в 100 раз более детально, чем стандартная процедура МРТ. По словам учёных, это самый совершенный на сегодняшний день метод неинвазивного воздействия на мозг человека. Устройство позволяет одновременно воздействовать на несколько областей мозга, что невозможно при использовании других технологий. Например, имплантат компании Neuralink Илона Маска вводит тончайшие металлические зонды прямо в ткани мозга. Эти зонды могут смещаться при движении человека, тогда как ультразвуковой сканер способен мгновенно оценить активность мозга и воздействовать на целевые участки.

Однако до начала испытаний исследователей беспокоит возможное избыточное тепло, которое может генерировать сфокусированный ультразвуковой сигнал. Также остаётся нерешённым вопрос этичности глубокого вмешательства в работу мозга человека. Данные о состоянии нейронов могут повлиять на возможность получения медицинской страховки или трудоустройства. Более того, возникает опасение, что доступ к таким данным или системам управления имплантатами может быть использован в злонамеренных целях, например, для манипуляции настроением людей.

Впрочем, это скорее проблема далёкого будущего. На данном этапе имплантаты будут устанавливаться пациентам с открытыми черепно-мозговыми травмами, чтобы избежать необходимости вскрытия черепной коробки. Пациенты будут в течение двух часов носить на голове прибор с ультразвуковым датчиком в области открытого мозга. Собранные данные пройдут проверку, и только после получения положительных результатов начнутся масштабные клинические испытания.

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.