Международная группа физиков из Утрехтского университета в Нидерландах (Universiteit Utrecht) и Университета Соганг в Южной Корее (Sogang University) создала искусственный синапс — элемент, непосредственно участвующий в нервной и разумной деятельности человека. Открытие может помочь в создании искусственного мозга, который был бы способен производить вычисления, похожие на мыслительную деятельность человека.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Самое примечательное, что искусственный синапс как его живой аналог точно так же работает на воде и растворённых в ней минералах (ионах). Для простоты учёные использовали водный раствор хлорида калия, тогда как в химических и электрических процессах в живом синапсе участвуют ионы кальция. Тем самым искусственный мозг может быть проще цифровых платформ, более экономным в потреблении энергии и сможет превзойти их в выполнении алгоритмов искусственного интеллекта.

В основе представленного элемента лежит ионтронный мемристор, как его назвали исследователи. Прототип имеет размеры 150 × 200 мкм, что на несколько порядков больше размеров живого синапса. Искусственный синапс представляет ионный канал в форме конуса с содержимым в виде водного раствора хлорида калия. Проходящий через такой элемент электрический ток заставляет ионы перемещаться по каналу и менять объёмную плотность, а также проводимость канала.

Источник изображения: Utrecht University / Sogang University

Следовательно, интенсивность и продолжительность электрического импульса влияют на изменение проводимости мемристора. По мнению учёных, это эффективно отражает изменение связей между нейронами, где они соединяются посредством синапсов. В целом, это напоминает прохождение нервных сигналов по сети в головном мозге и может быть использовано для «генерации мыслей» — для выполнения алгоритмов. При этом можно создавать разные по длине каналы, что будет сопровождаться разной длительностью изменения плотности ионов. Из этого следует, что можно будет создать несколько отличающихся друг от друга вычислительных элементов. В общем, простора для исследований и открытий остаётся больше чем достаточно, чтобы в итоге получить интересный результат.

Гендиректор Meta✴ Марк Цукерберг (Mark Zuckerberg) сообщил, что его компания заметно продвинулась в разработке технологии, которая позволит пользователям управлять устройствами с помощью сигналов мозга. В отличие от компании Neuralink Илона Маска (Elon Musk), которая использует мозговой имплантат, технология Meta✴ является неинвазивной.

Источник изображения: YouTube

Последними достижениями в этой сфере Цукерберг поделился в ходе интервью на YouTube с технологическим предпринимателем Роберто Никсоном (Roberto Nickson). Цукерберг пояснил, что разрабатываемый компанией умный браслет будет использовать электромиографию (ЭМГ) для интерпретации нейронных сигналов, посылаемых из мозга в руку, и перевода их в команды для устройства.

Глава Meta✴ заявил о большом потенциале этой технологии, отметив, что, несмотря на достижения, компания пока находится в начале пути, поскольку ещё не выпустила первую версию устройства.

Говоря о возможных приложениях технологии, Цукерберг сообщил, что умный браслет вскоре может быть интегрирован с умными очками дополненной реальности Meta✴ Ray-Ban, чтобы улучшить взаимодействие с пользователем за счёт возможностей мультимодального искусственного интеллекта.

Ранее Цукерберг заявил, что футуристическое нейронное устройство может стать потребительским продуктом «в течение следующих нескольких лет». Он отметил, что у браслета с поддержкой ЭМГ нет ограничений, таких как при использовании камер для отслеживания жестов. Кроме того, использование ИИ позволит приспособиться к индивидуальным особенностям каждого человека. Цукерберг рассказал, что с таким браслетом «вы, по сути, сможете печатать и управлять чем-то, просто думая о том, как вы хотите двигать рукой, и это даже не будут большие движения».

В январе этого года первый парализованный доброволец перенёс операцию по установке в черепную коробку импланта Neuralink, который позволил ему научиться управлять курсором на ноутбуке буквально при помощи мысли. Компания на этой неделе опубликовала видео, демонстрирующие обретённые после этой операции добровольцем новые физические возможности.

Источник изображения: Neuralink, X

В ходе трансляции, которую Neuralink предсказуемо осуществляла на платформе X Илона Маска (Elon Musk), представитель компании представил аудитории 29-летнего Ноланда Арбоу (Noland Arbaugh), который восемь лет назад получил травму спинного мозга и утратил подвижность всех четырёх конечностей. Как пояснил сам находящийся в специальном кресле пациент, он не может двигать руками и ногами, а также не чувствует ничего ниже уровня плеч.

При этом сам доброволец находился во время трансляции в прекрасном расположении духа, много улыбался и шутил. По его словам, операцию по установке импланта он перенёс очень легко, из больницы его выписали уже на следующий день. После некоторой тренировки и настройки оборудования он научился управлять с помощью мысли курсором на экране ноутбука, и в первые дни появление подобной возможности настолько будоражило его эмоционально, что он просыпался в шесть утра и с нетерпением ждал, когда получит доступ к заветному ноутбуку.

Попробовав свои силы в стратегической игре Civilization VI и шахматах, Ноланд Арбоу отдал предпочтение последним, и на каком-то этапе так увлёкся этим занятием, что с большим трудом дожидался момента, пока аккумулятор вживлённого импланта будет снова заряжен для продолжения экспериментов. Напомним, что заряда импланта хватает на несколько часов непрерывной работы, затем его нужно восполнять при помощи специальной подушки с функцией беспроводной зарядки. Предполагается, что у серийной версии зарядка будет происходить, пока пациент находится в кровати и спит.

Первый пациент с мозговым имплантом Neuralink признался, что технологии этой компании не лишены недостатков, но он убеждён, что она находится в самом начале пути, и уже в нынешнем виде её разработки сильно изменили его жизнь. Опрошенные CNBC эксперты пояснили, что прочие разработчики нейроинтерфейсов добились схожих результатов задолго до Neuralink, а вот активность этой компании с точки зрения научных публикаций пока крайне низка. Пройдёт несколько месяцев, прежде чем регуляторы в США разрешат Neuralink провести операции на других добровольцах, а позже приступить к серийному производству имплантов и их установке. Представители компании заявили, что она надеется в будущем научиться восстанавливать утраченное зрение при помощи своих имплантов.

Прошлый месяц компания Neuralink Илона Маска (Elon Musk) завершила сообщением об удачной имплантации чипа в мозг человека, и к настоящему времени он не только полностью восстановился после операции, но и начал управлять курсором на экране компьютера при помощи электронного импланта. Об этом основатель компании заявил в начале текущей недели.

Источник изображения: Neuralink

Эти слова, по данным Reuters, прозвучали из уст Илона Маска в сервисе аудиочатов Spaces на страницах принадлежащей ему социальной сети X: «Наблюдается хороший прогресс, пациент полностью восстановился, насколько можно судить, наблюдаем за влиянием операции на его нервную систему. Пациент способен двигать курсором мыши по экрану только за счёт усилия воли». По словам Маска, сейчас команда Neuralink пытается научить пациента нажимать на кнопку виртуальной мышки максимально часто. Это в перспективе позволит ускорить взаимодействие парализованного пациента с компьютером и со временем даст ему возможность управлять, например, бионическими протезами.

Разрешение на клинические испытания своего мозгового импланта на людях Neuralink получила от американских надзорных органов в сентябре прошлого года. Если всё пойдёт по плану, в текущем году компания проведёт ещё десять операций на людях, а в следующем увеличить это количество ещё на 27 человек. К концу десятилетия Neuralink рассчитывает проводить по 22 204 операции ежегодно, а к 2028 году получать по $100 млн выручки ежегодно. В 2022 году компания провела 294 операции на животных, Илон Маск также заявил, что непосредственно от вживления чипа в мозг не погибла ни одна подопытная обезьяна.

Непосредственно операция по вживлению электродов в головной мозг и установке импланта в черепной коробке занимает до двух с половиной часов, на самых ответственных этапах применяются специальные роботы, но в идеале Маск хотел бы сократить время процедуры до 15 минут. В перспективе на одном заряде встроенного аккумулятора имплант будет способен работать по 11 часов, а у владельца появится возможность заряжать его через подушку во время сна.

Недавно Илон Маск (Elon Musk) сообщил, что его компании Neuralink впервые удалось имплантировать чип в человеческий мозг. Эта процедура стала ещё одним шагом к реализации обещания Маска подключать человеческий мозг напрямую к компьютерам. По его мнению, это однажды позволит людям соответствовать возможностям продвинутого ИИ. Заявления Маска часто вызывают неприятие со стороны конкурентов, но при этом помогают «приблизить эту область к реальности».

Источник изображения: unsplash.com

Подобные импланты уже много лет являются основным объектом разработки и исследований ведущих научных лабораторий. По крайней мере трём конкурирующим стартапам удалось установить электроды в мозг человека и использовать их для сбора и интерпретации его сигналов. Но именно Маск «действительно привлёк внимание и инвестиции к этой области», — вынужден признать Том Оксли (Tom Oxley), исполнительный директор компании Synchron, которая ещё в 2019 году провела первые испытания мозговых имплантов на людях и к настоящему моменту привлекла $130 млн инвестиций.

Обеспечение бурной огласки своих усилий при минимуме доказательств «это то, что Илон Маск делает лучше, чем кто-либо другой», уверена Энн Ванхёстенберг (Anne Vanhoestenberghe), профессор активных имплантируемых медицинских устройств в Королевском колледже Лондона. «Они [Neuralink] впереди? Нет. Их технология уникальна? Нет, ничто из того, что я видела, не является чем-то новым», — добавила она, признав при этом, что компания Маска является «очень продвинутой» и «самой современной» в этой области.

Маск уже давно использует своих многочисленных поклонников в социальной сети X и других средствах массовой информации в качестве стратегического оружия для привлечения капитала и талантов в свои предприятия. Это преимущество он реализовывает, чтобы составить конкуренцию OpenAI, создав намного позже свою компанию xAI для разработки ИИ. А Neuralink, благодаря его маркетинговым усилиям, привлекла почти $700 млн, включив в число своих соучредителей некоторые лучшие умы в этой области.

Однако амбициозные заявления Маска имеют и обратную сторону — по мнению профессора университета Иллинойса Юрия Власова они привели к «огромному бремени завышенных ожиданий». И всё же нужно признать, что заявления Маска пролили свет на технологию, начавшую приносить многообещающие результаты, хотя совсем недавно она многим казалась надуманной и бесперспективной.

Источник изображения: Neuralink

Работа над мозговыми компьютерными интерфейсами (BCI — Brain-computer interface) началась два десятилетия назад, но темпы исследований были невысоки. После основания Neuralink в 2016 году Маск пообещал провести испытания на людях уже в 2020 году, для чего изо всех сил пытался получить одобрение Управления по контролю за продуктами и лекарствами США.

BCI стали реальностью в результате достижений в области миниатюризации полупроводников, развития систем считывания сигналов мозга и использования машинного обучения для расшифровки сигналов мозга и использования их для управления компьютерным курсором или протезом конечности.

На сегодняшний день представлено несколько разных подходов к BCI. Метод Neuralink включает в себя введение чрезвычайно тонких нитевидных электродов в ткань мозга с целью сбора электрических сигналов от отдельных или небольших групп нейронов. Процедура требует удаления части черепа для доступа робота-хирурга, которого Маск называет «швейной машиной». Neuralink показала видео, на которых обезьяны используют свои импланты для игры в понг на компьютере. Однако последствия длительного нахождения электродов рядом с тканями мозга ещё недостаточно исследованы.

Источник изображения: Neuralink

Другие методы предполагают некий компромисс между инвазивностью (и рисками) имплантов и качеством собираемой информации. Компания Precision Neuroscience, соучредителем которой является Бенджамин Рапопорт (Benjamin Rapoport), нейрохирург и один из основателей Neuralink, делает крошечные разрезы в черепе, инсталлируя через них сетку микроэлектродов, которая «обёртывается» вокруг мозга. Хотя этот менее инвазивный метод собирает меньше данных, чем электроды Neuralink, он все равно должен давать достаточно данных для управления протезом конечности.

Компания Synchron вводит свои датчики в череп через вену, во многом аналогично имплантации коронарного стента — метод, который, как она надеется, позволит имплантациям головного мозга стать рутинной процедурой. Мозговой сигнал, полученный таким методом, менее детальный, но достаточно сильный, чтобы технология стала применима для массового производства. Synchron стремится направлять сигналы мозга для управления смартфоном или планшетом, предоставляя пациентам с частичным параличом больше способов общения и контроля над окружающей средой.

Учёные проводили испытания на людях с использованием других методов и добились значительных успехов в интерпретации сигналов мозга. Так, исследовательская команда из Стэнфордского университета в 2021 году сообщала о преобразовании сигналов мозга парализованного человека в текст на компьютере.

По мнению Алекса Моргана (Alex Morgan), инвестирующего в нейротехнологии, различные подходы и методы могут привести к созданию целого ряда продуктов. «Это не технология, по которой победитель получает все», — считает он. Самая большая проблема по-прежнему состоит в интерпретации сигналов мозга, поэтому трудно сказать, когда технология сможет делать больше, чем просто перемещать компьютерный курсор или активировать простые движения протезов конечностей.

Сейчас стартапы, работающие над интерфейсами для мозга и компьютера, объединились с целью разработать импланты для пациентов с наиболее тяжёлыми формами паралича. Пока это очень далеко от технологии, улучшающей разум, о которой мечтает Маск. По мнению Рапопорта, это дело далёкого будущего, хотя он «не думает, что это невообразимо».

Долгое время добивавшаяся права начать клинические испытания на людях компания Neuralink в этом году уже провела первую операцию по вживлению в головной мозг пациента импланта, позволяющего наладить взаимодействие с компьютером. До этого сообщалось, что в общей сложности в текущем году такие операции будут проведены на 11 пациентах из числа добровольцев.

Источник изображения: Neuralink

Идти на такой риск в большинстве случаев людей толкают тяжёлые нарушения моторных функций, которые не позволяют им двигать конечностями самостоятельно. Neuralink рассчитывает настроить интерфейс между человеческим мозгом и компьютером таким образом, чтобы пациенты смогли эффективно управлять бионическими протезами или экзоскелетами, а в идеале начали бы двигать собственными конечностями.

Вчера Илон Маск на страницах принадлежащей ему социальной сети X признался, что первый человек получил имплант Neuralink и теперь идёт на поправку после операции. Напомним, что небольшой имплант цилиндрической формы устанавливается в отверстие в черепной коробке человека, а с головным мозгом он соединяется тончайшими электродами. По замыслу компании, проводить подобные операции должны специализированные роботы. Илон Маск добавил, что первые результаты обнадёживают, поскольку импланту уже удаётся регистрировать активность нейронов пациента.

Компания уже придумала название для своего импланта, который планирует выпускать серийно в случае успеха клинических испытаний. Обозначаемый как Telepathy, он должен позволять человеку управлять смартфоном или компьютером, а также любым другим устройством, «буквально силой мысли». Целью стартапа, по словам Маска, является помощь людям с тяжёлыми нарушениями во взаимодействии мозга с нервной системой. «Представьте себе, если бы Стивен Хокинг мог бы общаться быстрее, чем опытная машинистка набирает текст или произносит слова аукционист», — привёл пример глава компании.

Напомним, что на предыдущих этапах испытаний решение Neuralink использовалось подопытными обезьянами для контроля предметов в компьютерных играх при помощи сигналов головного мозга. Макака с вживлённым чипом, например, играла в пинг-понг на дисплее компьютера. Первично компания хотела перейти к испытаниям импланта на людях к концу 2019 года, но разрешение удалось получить только в прошлом. Электроды, которые проникают в кору головного мозга пациента, углубляются в неё менее чем на 2 миллиметра, но это больше основной части конкурирующих решений. Обычно для тестирования имплантов на первой группе из пяти или десяти пациентов требуется около шести месяцев. Если на этом этапе всё проходит удачно, компания сможет расширить свои испытания. По мнению научных консультантов Neuralink, прежде чем мозговые импланты компании будут одобрены к массовому применению, пройдут годы.

Американский стартап Niura разработал наушники-вкладыши для постоянного слежения за здоровьем мозга. Своевременно обнаружить нарушения в работе мозга, например, инсульт, означает спасти человеку здоровье и жизнь. В качестве бонуса технология Niura обещает создать рекомендательный сервис по предложению музыки на основе слежения за настроением пользователя, тем самым оберегая уже душевное здоровье человека.

Источник изображений: Niura

Стартап вырос из личных переживаний его организаторов, ближайшие родственники которых пострадали от поражений головного мозга. Сначала проект был создан на базе Arduino, и лишь затем был реализован в виде компактной платы со сторонами 20 × 12 мм, которая помещается в относительно компактные наушники.

Ключевым элементом устройства являются сухие силиконовые датчики-контакты, которые размещены по периметру наушников. Они обеспечивают достаточно хороший контакт с кожей и, по словам компании, не снижают чувствительность при обильном потоотделении.

Решение Niura простое в использовании и может использоваться постоянно в отличие от обычных датчиков для снятия электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Это особенно важно, например, в ходе проведения операций на головном мозге. В обычных условиях ЭЭГ снимается до и после проведения операции, а с помощью наушников Niura это можно делать непосредственно в процессе проведения операции.

Близость внутриушного электрода наушников Niura к слуховой коре головного мозга, которая отвечает за обработку музыки и аудио, обещает раскрыть ещё один потенциал устройства. Наушники смогут различать настроение пользователей, и с помощью рекомендательного ИИ-сервиса будут воспроизводить музыку, соответствующую душевному состоянию.

Данные с наушников передаются в смартфон, где происходит их обработка. На всех этапах происходит шифрование трафика и данных в соответствии с требованиями американских регуляторов. Компания получила ряд предварительных патентов на ключевые технологии и ведёт переговоры с ведущими мировыми брендами о выпуске коммерческой продукции на основе платформы Niura. Самостоятельно этим она заниматься не будет. Будет только предоставлять лицензии.

Исследователи Калифорнийского университета (UC) в Беркли впервые получили музыкальную композицию, воссозданную по сигналам из мозга человека. Пациенты прослушивали трек «Another Brick in the Wall (Part 1)» группы Pink Floyd, а имплантированные в мозг датчики снимали показания. Различение ритма и мелодии в сигналах мозга поможет разработать имплантаты для людей, страдающих нарушениями в области восприятия речи и эмоций и не только.

Источник изображения: Pixabay

Для поиска зон мозга, ответственных за восприятие музыки в широком смысле этого слова, в мозг 29 пациентов были имплантированы по 2268 электродов. Всем им ставили композицию Pink Floyd «Ещё один кирпич в стене», ставшую классикой рока. Параллельно прослушиванию с датчиков снимались показания мозговой активности, которые затем расшифровывали с помощью линейного и нелинейного ИИ-алгоритма.

Что в итоге получилось, можно прослушать в ролике ниже. Ценители Pink Floyd могут прийти в ужас от услышанного. С другой стороны, мозг может служить своеобразным фильтром, придающим композиции новизну и определённую оригинальность. Нельзя исключать, что это, в том числе, приведёт к появлению новых музыкальных находок и даже направлений.

При поиске ориентированных на музыку областей в головном мозге учёные решали другую задачу. Есть большой класс пациентов, страдающих от нарушений в восприятии и воспроизведении речи. В общем случае это называется просодией. Просодия подразумевает невозможность выделить в речи эмоции, ударения, акценты и другие нюансы, что сильно ограничивает страдающих ею в социализации. Считывание мелодии прямо с мозга помогло определить центры, отвечающие за мелодику и ритм. Фактически это путь к преодолению недуга с помощью имплантатов и ИИ-алгоритмов.

Источник изображения: Ludovic Bellier/CC-BY 4.0

Оказалось, что за музыкальную активность мозга отвечают другие отделы, чем те, которые поддерживают речь. Прежде всего — это верхняя височная извилина, а также области в сенсорно-моторной коре и нижней лобной извилине. В этих областях были расположены 347 электродов из 2268, установленных для эксперимента. Это то разрешение, с которым была считана с мозга легендарная композиция Pink Floyd, что наверняка можно улучшить в последующих экспериментах. Интересно, как к этому отнесутся правообладатели?

Современные технологии не позволяют осуществлять высокоточное дистанционное считывание активности мозга человека. Самым действенным способом по-прежнему остаётся установка электродов на кожу головы или имплантация непосредственно в мозг. Возможно, с этим сможет помочь новый китайский датчик активности мозга, который очень просто устанавливается в ушной канал пациента.

Источник изображений: Nature Communications (2023)

Разработанное группой ученых из китайского Университета Цинхуа устройство получило название SpiralE. Это тонкая многослойная полоска длиной 50 мм и шириной 3 мм. Полоска состоит из двух слоёв полимера с памятью формы, слоя электротермической активации формы и слоя с сенсорами для снятия электроэнцефалограммы.

Для ввода в ушной проход пациента датчик скручивается в плотный жгут. Уже на месте на датчик воздействуют электромагнитным полем, которое вызывает нагрев в его активирующем слое и, как следствие, заставляет полимерные слои с памятью формы распрямляться. Этот процесс приводит к тому, что датчик плотно соприкасается с кожей, и это обеспечивает аккуратное снятие сигналов мозговой активности. При этом каждый раз датчик принимает индивидуальные формы слухового канала, что делает его универсальным. Наконец, он не загораживает слуховой проход и не снижает чувствительность слуха человека, и легко извлекается.

Лабораторные испытания показали, что датчик удобен для длительного ношения и определяет активность мозга с точностью до 95 %. Учёные рассчитывают, что подобный датчик найдёт применение в изучении качества сна пациентов (спать с современными наголовными датчиками то ещё удовольствие), при выявлении эпилепсии и даже для слежения за активностью водителей, о чём они рассказали в своей статье в журнале Nature Communications.

Компания Precision Neuroscience, основанная в 2021 году, ставит своей целью помощь парализованным пациентам в управлении цифровыми устройствами путём декодирования нейронных сигналов мозга. Созданная компанией система Layer 7 Cortical Interface расшифровывает сигналы мозга и переводит их в компьютерные команды. В январе 2023 года Precision объявила о новом раунде финансирования на сумму $41 млн. А недавно компания провела своё первое клиническое исследование на людях.

Источник изображений: Precision Neuroscience

Системе BCI (brain–computer interface) от Precision под названием Layer 7 Cortical Interface требуются считанные секунды, чтобы в реальном времени произвести визуализацию активности мозга пациента в высоком разрешении. По утверждению компании, система генерирует изображение нейронной активности с самым высоким разрешением из когда-либо зарегистрированных. «Это было невероятно сюрреалистично, — заявил президент компании Крейг Мермель (Craig Mermel). — От характера данных и нашей способности визуализировать это, знаете ли, у меня… мурашки по коже».

В ходе исследования нейроинтерфейс Layer 7 Cortical Interface был временно помещён в мозг трёх пациентов, которые уже подвергались нейрохирургическим операциям по удалению опухолей. Датчик системы представляет собой массив электродов, слегка напоминающий кусочек скотча. Precision утверждает, что, будучи тоньше человеческого волоса, датчики прилегают к поверхности мозга, не повреждая ткани.

По словам Мермела, технология работала именно так, как ожидалось, поэтому в дальнейшем область исследований планируется значительно расширить. Если испытания пройдут в соответствии с планом Precision, пациенты с тяжёлыми дегенеративными заболеваниями, такими как боковой амиотрофический склероз (БАС), могут в конечном итоге восстановить некоторую способность общаться с близкими, перемещая курсоры, печатая и даже получат доступ к социальным сетям.

По словам доктора Бенджамина Рапопорта (Benjamin Rapoport), соучредителя и главного научного сотрудника Precision, ряд различных академических медицинских центров предложил поддержать пилотное клиническое исследование компании. Он рассказал, что компания сотрудничала с Рокфеллеровским институтом неврологии Университета Западной Вирджинии, и обе организации готовились к процедурам более чем за год.

Продолжительность одного обследования составляет 15 минут. Один из пациентов спал во время процедуры, а двое бодрствовали для изучения их мозговой активности во время общения. «Я никогда не видел такого количества данных, 1000 каналов в реальном времени, — рассказал непосредственно проводивший операции хирург Питер Конрад (Peter Konrad), заведующий отделением нейрохирургии Рокфеллеровского института неврологии. — Вы наблюдаете процесс мышления, это удивительно!».

Электроды достаточно давно используются на практике, чтобы помочь нейрохирургам контролировать активность мозга, но разрешение обычных систем очень низкое. Стандартные электроды имеют размер около 4 мм, в то время как массив Precision такого размера может вместить от 500 до 1000 контактов. «Это разница между взглядом на мир с помощью старой черно-белой камеры и просмотром в высоком разрешении», — говорит Конрад.

В конечном итоге Precision надеется, что её технология вообще не потребует открытой операции на головном мозге. Хирург будет иметь возможность имплантировать массив, сделав тонкий разрез в черепе и вставив нейроинтерфейс, как письмо в почтовый ящик. Щель будет толщиной менее миллиметра — настолько маленькой, что пациентам не нужно брить волосы для процедуры.

Конкурирующие компании в сфере BCI, такие как Paradromics и Neuralink, разработали системы, предназначенные для введения непосредственно в ткань мозга. Это даёт чёткое представление о деятельности каждого нейрона, но может привести к повреждению тканей. Уровень детализации не является обязательным для декодирования речи или достижения других функций, к которым стремится Precision, поэтому компания в конечном итоге сосредоточилась на минимально инвазивном подходе.

Хотя исследование на людях является важной вехой, путь к рынку для этого типа технологий долог. Precision ещё не получила одобрения FDA (Food and Drug Administration) на своё устройство, и компании придётся тесно сотрудничать с регулирующими органами для проведения испытаний и сбора данных о безопасности. Несколько компаний, таких как Synchron, Paradromics и Blackrock Neurotech, также создали устройства с похожей функциональностью, но по состоянию на июнь ни одной компании не удалось получить окончательное одобрение FDA.

В ближайшие недели Precision проведёт тестовое подключение своего устройств к ещё двум пациентам в рамках пилотного клинического исследования. Precision также сотрудничает с такими организациями в сфере здравоохранения, как Mount Sinai в Нью-Йорке и Massachusetts General Hospital в Бостоне, и надеется получить полное разрешение FDA на своё устройство первого поколения в следующем году.

Во время визита во французскую столицу с целью участия в конференции VivaTech Илон Маск (Elon Musk) заявил, что первый случай испытания на людях мозговых имплантов компании Neuralink, которую он основал и возглавляет, состоится до конца текущего года. Для этого будет подобран доброволец из числа пациентов, имеющих проблемы с подвижностью либо всех четырёх, либо только двух нижних конечностей.

Источник изображения: Reuters, Gonzalo Fuentes

Как известно, Neuralink как раз создаёт подобные импланты с целью решения проблем людей, утративших подвижность конечностей. Маск не стал уточнять, какое количество добровольцев будет готово принять участие в испытаниях, и как долго они могут продлиться. По его словам, первый эксперимент в этой сфере может быть проведён до конца текущего года. В прошлом месяце Neuralink получила соответствующее разрешение со стороны регулирующих органов США, которого очень долго ждала до этого. Данное разрешение подразумевает не только одобрение операций на черепной коробке и коре головного мозга пациентов в пределах юрисдикции США, но и использование для этих целей соответствующих хирургических роботов. Они должны просверлить в черепе пациента небольшое отверстие, установить в него имплант и подключить его к коре головного мозга при помощи тонких вживляемых электродов.

Neuralink уже давно проводит испытания на овцах, свиньях и обезьянах, они даже становились объектом пристального внимания правозащитников. Первая попытка получить разрешение на тестирование имплантов на людях была предпринята Neuralink ещё в начале 2022 года, но тогда ведомство FDA отказало стартапу в такой возможности. Экспертов насторожила необходимость периодически извлекать имплант для замены аккумулятора, вероятность миграции электродов в точках вживления в кору мозга, а также опасность самой процедуры их извлечения.

Космические полёты продолжительностью от шести месяцев сказываются на физическом состоянии мозга астронавтов, и членам экипажа перед возвращением в космос следует делать перерыв не менее трёх лет, установила группа американских учёных.

Источник изображения: roscosmos.ru

Исследователи провели сканирование мозга 30 астронавтов, сделанное перед космическими полётами продолжительностью две недели, полгода и год, после чего сравнили результаты с результатами сканирования, сделанного после возвращения на Землю. Как выяснилось, желудочки — заполненные спинномозговой жидкостью полости в головном мозге — после пребывания на МКС более шести месяцев значительно расширились. Результаты исследования имеют большое значение для будущих долгосрочных миссий: NASA и его партнёры в обозримом будущем начнут реализацию программы Artemis с постоянным пребыванием человека на Луне, а в перспективе человека планируют оправить и в дальний космос, в том числе на Марс.

Спинномозговая жидкость обеспечивает мозгу защиту и питание, а также отвод отработанных веществ. Во время пребывания в космосе телесные жидкости в организме перемещаются, а мозг прижимается к верхней области черепа, что вызывает увеличение желудочков. Из 30 принявших участие в исследовании астронавтов 8 отправились в двухнедельные миссии, 18 — в миссии продолжительностью 6 месяцев, а 4 пребывали на орбите около года. Учёные установили, что степень увеличения желудочков варьировалась в зависимости от продолжительности нахождения на орбите. Наиболее заметной оказалась разница между первой и второй группами, а вот между второй и третьей она уже столь значительной не была, то есть через полгода рост желудочков замедляется. У астронавтов «двухнедельной» группы эффект был минимальным, и это хорошая новость для коммерческого сегмента космической отрасли.

Источник изображения: Pete Linforth / pixabay.com

У 11 участвовавших в исследовании астронавтов было более трёх лет на восстановление между миссиями, и после каждого последующего полёта у них отмечалось увеличение желудочков. У 7 астронавтов времени на восстановление было меньше, но и желудочки после очередных полётов в этих случаях увеличивались незначительно. Исследователям не удалось установить, сколько именно требуется времени для реабилитации, но анализ показал, что через 6–7 месяцев мозг восстанавливался на 55–64 % от первоначального уровня. Исходя из полученных данных, учёные предположили, что на полное восстановление желудочков уходит не менее трёх лет.

Результаты исследования смогут использоваться NASA и другими космическими агентствами при планировании предстоящих миссий, но необходима дополнительная работа. В рамках нового проекта будут изучаться долгосрочные последствия полугодового пребывания на орбите — с периодом восстановления до пяти лет.

Neuralink является одной из компаний Илона Маска (Elon Musk), на фоне прочих сохраняющих статус стартапа, и в данном случае ключевым этапом её развития должны были стать клинические испытания вживляемых в черепную коробку датчиков на людях. После многочисленных попыток добиться этого ранее, Neuralink наконец смог получить разрешение регуляторов США на проведение клинических испытаний на людях.

Источник изображения: Neuralink

Об этом стало известно, как отмечает CNBC, из заявлений представителей Neuralink, хотя компания пока не начала поиск добровольцев, которые могли бы принять участие в клинических испытаниях так называемого «мозгового интерфейса». Вчера компании Neuralink удалось получить одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) США на проведение клинических испытаний на людях.

Напомним, что уже испытанные на свиньях и обезьянах импланты, устанавливаемые в черепной коробке в непосредственной близости от коры головного мозга, теоретически должны позволить парализованным пациентам управлять курсором компьютера буквально «силой мысли», открывая дорогу к созданию специализированных бионических протезов и позволяя утратившим контроль над речевым аппаратом и моторные функции людям вернуть способность общаться с окружающими. Помимо сверления отверстия в черепной коробке, установка датчика Neuralink подразумевает имплантацию тонких электродов в участки коры головного мозга пациента.

Многообещающий стартап Илона Маска до сих пор имел довольно сложную историю взаимодействия с регулирующими органами. Жалобы активистов на предположительно негуманное отношение к подопытным животным дополнились нарушениями в области правил транспортировки биологических отходов. В марте FDA отвергло заявку Neuralink на проведение клинических испытаний на людях, указав компании на необходимость устранения десятков претензий. В конце прошлого года Илон Маск даже выразил готовность когда-нибудь установить себе имплант Neuralink, подчёркивая тем самым перспективность и безопасность данной разработки.

4 мая группа китайских учёных под руководством профессора Дуань Фэна (Duan Feng) из Нанкайского университета впервые в мире провела успешный эксперимент по подключению интервенционного интерфейса мозг-компьютер (BCI) к мозгу нечеловекообразной обезьяны. До этого подобные эксперименты учёные проводили на овцах.

Источник изображений: news.nankai.edu.cn

В проведении эксперимента также участвовали специалисты больницы общего профиля Народно-освободительной армии Китая и медицинской фирмы Shanghai HeartCare Medical Technology Co. В ходе операции учёные с помощью минимально инвазивной хирургии без краниотомии (трепанации черепа) провели датчики через сосуды мозга и сагиттальный синус, достигнув моторной коры мозга обезьяны. Это позволило идентифицировать и собирать сигналы электроэнцефалограммы (ЭЭГ), благодаря чему животное смогло осуществлять активное управление роботизированной рукой.

В отличие от американской компании Neuralink, работающей над созданием интерфейса мозг-компьютер (BCI) инвазивным методом, технология китайских учёных не требует трепанации черепа, менее травматична и более безопасна для пациента. Эндоваскулярная хирургия представляет собой способ вмешательства без скальпеля, когда доступ к органу осуществляется через сосуды. По словам профессора Фэна, результаты эксперимента способствовали продвижению интервенционного интерфейса мозг-компьютер от лабораторных перспективных исследований к клиническому применению.

Интервенционный BCI, наряду с инвазивным и неинвазивным BCI, входит в число трёх основных технологий, находящимися в стадии исследований и разработок (НИОКР) в этом сегменте биологических наук. Интервенционный BCI, позволяющий соединить мозг с компьютером с помощью минимального хирургического вмешательства, наносит меньше вреда, чем инвазивная технология, обеспечивая при этом лучшее качество регистрации ЭЭГ, чем неинвазивная технология.

По сравнению с традиционным инвазивным и неинвазивным BCI, интервенционный BCI сочетает в себе стабильность распознавания сигналов и безопасность, сообщил Фэн агентству Синьхуа.

«Успех первого испытания на животных — это прорыв от нуля к единице, но достижение успеха в клинике — это процесс от 1 до 100, поэтому нам еще предстоит пройти долгий путь», — заявил газете Beijing Daily участвовавший в эксперименте нейрохирург Ма Юнцзе (Ma Yongjie) из больницы Xuanwu Hospital при медицинском университете Capital Medical University.

Группа учёных Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) разработала основанную на алгоритмах искусственного интеллекта систему, способную в реальном времени интерпретировать сигналы мозга грызунов и по ним реконструировать то, что видит мышь. В частности, учёные смогли по мозговым сигналам восстановить видео, которое показывали мыши.

Источник изображения: youtube.com/@epfl

Учёные назвали свой ИИ-алгоритм CEBRA — он был обучен на сопоставлении нейронной активности и определённых кадров видео. Это позволило ему впоследствии предсказывать и реконструировать видеоклипы, которые смотрит мышь. В демонстрационном ролике примером послужил фрагмент снятого в шестидесятых чёрно-белого фильма, на котором человек подбегает к машине и открывает её багажник. На другом экране показан восстановленный CEBRA видеоряд — записи почти идентичны, хотя на второй изображение периодически подёргивается.

Регистрация и измерение мозговой активности грызуна производились при помощи электродов, подключённых к области зрительной коры их мозга; а также при помощи оптических зондов генетически модифицированных особей, чьи нейроны подсвечивались зелёным при передаче информации. Мышам давали смотреть фильмы и в реальном времени регистрировали активность их мозга, сопоставляя два потока данных и тем самым обучая CEBRA — алгоритм усвоил, какие сигналы мозга были связаны с конкретными кадрами ленты.

Затем алгоритм ИИ получил в качестве входных данных незнакомый для себя поток мозговой активности от мыши, которая смотрела другой фрагмент видео. Исходя из этого, система CEBRA смогла сама в реальном времени восстановить соответствующие этим сигналам кадры, которые учёные объединили в отдельный фильм.