Илон Маск поразил воображение всего мира на этой неделе, когда рассказал об одном из первых добровольцев, которым в череп был имплантирован его мозговой чип. Но этот исторический момент стал возможен только благодаря десятилетиям ученых-первопроходцев и смелых испытуемых, которые были до него, - которые внедрили чипы интерфейса мозг-компьютер в мозг людей с помощью гораздо более примитивных технологий. Маск сказал, что надеется, что в самом ближайшем будущем его устройство Neuralink позволит людям управлять компьютерным курсором или клавиатурой с помощью своего мозга для общения, например, "заменить часть черепа умными часами". В конечном счете, устройства с интерфейсом мозг-компьютер обещают дать людям с ограниченными возможностями возможность снова видеть, осязать, говорить и выполнять задачи - и некоторые сторонники, такие как Маск, видят конечную цель в том, чтобы все человечество в будущем объединилось с технологиями. Его устройство основано на технологии, впервые разработанной в 2006 году и позволившей парализованному человеку двигать компьютерной мышью своим мозгом за целое десятилетие до основания Neuralink.
2006: Управление компьютерной мышью с помощью разума
В 2001 году Мэтт Нэгл вмешался, чтобы помочь другу, который ввязался в драку, и в итоге получил ножевое ранение. Травма повредила его спинной мозг, в результате чего его руки и ноги были парализованы. Но в 2006 году с помощью ученых из нескольких университетов и больниц Нэгл получил мозговой имплантат, который позволил ему управлять мышью с помощью своего мозга. Врачи хирургическим путем имплантировали устройство BrainGate, крошечный набор из 100 электродов, в первичную моторную кору его мозга. Это часть мозга, участвующая в движении. Электрод был подключен к терминалу или подставке, которая была прикреплена к его черепу, и этот терминал можно было подключить к компьютеру. Это означало, что когда он думал о перемещении, он посылал сигнал на компьютер. Компьютер, в свою очередь, расшифровал его мозговые волны и преобразовал их в движение курсора на экране. Случай Нэгла был описан в Nature в 2006 году. "Я не могу выразить это словами. Это просто... я использую свой мозг. Я просто подумал об этом", - сказал он еще в 2006 году. "Я сказал: "Переместите курсор вверх, в правый верхний угол". Так и произошло, и теперь я могу управлять им по всему экрану. Это даст мне чувство независимости". Нэгл, к сожалению, умерла в следующем году от сепсиса - основной причины смерти таких людей, как Нэгл, с хроническими травмами спинного мозга.
2012: Пьет кофе в одиночестве с помощью роботизированной руки
Еще одним прорывом ученых, создавших BrainGate, стало то, что жертва инсульта Кэти Хатчинсон обрела способность поднимать бутылку кофе и пить из нее. 59-летняя Хатчинсон была парализована в течение 15 лет после перенесенного инсульта. Ей хирургическим путем имплантировали устройство, похожее на то, которое получил Нэгл. Используя только свой мозг, Хатчинсон смогла двигать роботизированной рукой и пить из бутылки с четырех из шести попыток. Когда она думала о том, чтобы пошевелить рукой, эти мозговые сигналы улавливались чипом и отправлялись на компьютер, подключенный к терминалу, установленному на ее черепе. Затем компьютер расшифровал сигналы мозга и отправил команды роботизированной руке. Хатчинсон за 15 лет не сделала ни глотка утреннего кофе без посторонней помощи. Ее случай был опубликован в Nature в 2012 году. "Улыбка на ее лице была чем-то таким, что я и моя исследовательская группа никогда не забудем", - сказал доктор Ли Хохберг, инженер и невролог из Университета Брауна и Гарвардской медицинской школы, который был частью команды, установившей Хатчинсон имплантат.
2017: Ощущение прикосновения другого человека рукой робота
В 2004 году Натан Коупленд попал в автомобильную аварию. Он выжил, но у него была сломана шея и поврежден спинной мозг. В результате он был парализован ниже грудной клетки. Примерно десять лет спустя он вызвался принять участие в клиническом испытании, целью которого было не только дать ему возможность пользоваться роботизированной рукой, но и ощущать прикосновения с ее помощью. Врачи хирургическим путем имплантировали ему в мозг четыре крошечные электродные матрицы, каждая размером с пуговицу от рубашки. Как и в случае с инструментом BrainGate, электроды в его моторной коре получали сигналы, когда он думал о движении рукой, и расшифровывали их для управления роботизированной рукой. Но когда кто-то дотрагивался до руки, электроды в его сенсорной коре посылали сигналы, указывающие на прикосновение. Сенсорная кора четко разделена, и определенные области соответствуют определенным частям тела. Таким образом, преобразовав эти прикосновения в электрические сигналы и отправив их в нужные участки мозга, ученые позволили Коупленду со 100-процентной точностью ответить на вопрос, к какому пальцу прикасались. DARPA объявило об успехе процедуры Коупленда в 2016 году. "В какой-то момент вместо того, чтобы нажимать одним пальцем, команда решила нажать двумя, не сказав ему об этом", - сказал Джастин Санчес, директор отдела биологических технологий DARPA. "Он ответил в шутку, спросив, не пытается ли кто-нибудь подшутить над ним. Именно тогда мы поняли, что чувства, которые он воспринимал с помощью роботизированной руки, были почти естественными".
2019: Снова увидеть мир с помощью бионического зрения
Джейсон Эстерхейзен попал в ужасную автокатастрофу в возрасте 23 лет. Выброшенный из люка на крыше, он выжил после полученных травм, но потерял зрение. Семь лет спустя он частично восстановил свою способность видеть благодаря интерфейсу мозг-компьютер под названием Orion. В качестве участника клинического испытания Эстерхейзен получил хирургически имплантированную электродную матрицу в зрительную кору головного мозга. Этот чип принимает сигналы от крошечной камеры, установленной в специальных очках, которые он носит. Подключенный к очкам магнитным шнуром, чип показывает его мозгу приблизительные очертания того, что фиксирует камера. Подобно сенсорной коре, зрительную кору можно нанести на карту - определенные ее участки соответствуют определенным участкам поля зрения человека. Таким образом, даже при том, что он не может видеть ясно, он может видеть мир в черно-белом цвете, в сгустках тьмы и света. Это означает, что он может видеть, когда кто-то входит в комнату, он может видеть, когда подъезжает машина, прежде чем он перейдет улицу, и он может видеть, когда его телефон лежит на кровати. Мистер Эстерхейзен рассказал CBS: "Когда я впервые увидел маленькую белую точку, я потерял дар речи, это была самая красивая вещь, которую я когда-либо видел". "Если я смотрю вокруг, я могу ощутить движение, я могу увидеть немного света и темноты. Я могу сказать вам, является ли линия вертикальной, горизонтальной или расположена под углом 45 градусов".
2023 год: Разговор с мужем через компьютер
Когда Энн Джонсон было 30 лет, она была замужем уже два года. Ее дочери было 13 месяцев, а пасынку - восемь лет. Однажды в 2005 году она перенесла внезапный и неожиданный инсульт, который затронул ствол ее мозга. Ствол головного мозга - древняя и важнейшая часть мозга, которая не только контролирует основные функции, такие как дыхание, но также содержит нервы, которые связывают многие области мозга воедино. В результате инсульта у Джонсона остался синдром замкнутости. Ее мозг и органы чувств были начеку, но мышцы не реагировали на команды. "Синдром замкнутости, или LIS, именно таков, каким кажется", - написала она с помощью вспомогательного устройства в 2020 году для статьи на уроке психологии. "Вы полностью осознаете происходящее, у вас есть полное ощущение, работают все пять органов чувств, но вы заперты внутри тела, где не работают ни одни мышцы. Я снова научилась дышать самостоятельно, теперь у меня полноценно двигается шея, ко мне вернулся смех, я могу плакать и читать, и с годами ко мне вернулась улыбка, и я могу подмигнуть и сказать несколько слов.'
Этот отрывок она писала очень долго, набирая по одной букве за раз с помощью устройства, которое отслеживало движения ее глаз. Но затем, в 2021 году, Джонсон вызвалась участвовать в клиническом испытании, чтобы протестировать интерфейс мозг-компьютер. Хирурги из Калифорнийского университета в Сан-Франциско имплантировали набор из 253 электродов в ту часть моторной коры головного мозга, которая взаимодействует с мышцами, необходимыми для речи: ртом, языком, губами, челюстью и гортанью. Во многом так же, как руки робота, этот мозговой чип перехватывает сигналы из ее мозга, когда Джонсон думает о том, чтобы заговорить. Компьютер использует искусственный интеллект для декодирования этих двигательных сигналов и превращения их в слова, которые произносит компьютерный аватар. В тестовом разговоре ее муж сказал ей, что собирается в магазин. Через аватар Джонсон спросил, как долго он пробудет. "Около часа", - ответил он. "Не смеши меня", - сказал аватар Джонсона, за чем последовала широкая улыбка на лице реальной женщины.
