Интеграция мозга и компьютера — уже скоро

Отныне достаточно простой инъекции, чтобы контролировать сигналы мозга и избирательно "включать" и "отключать" отдельные нейроны. Команда физиков, химиков и неврологов под руководством Чарльза Либера (Charles Lieber) из Гарварда создала уникальную полимерную сетку с электродами. Новая технология открывает путь к долговременным имплантатам, обеспечивающим прямую связь мозг-компьютер.

Мягкая полимерная сеть решает проблему имплантации датчиков в мозг

До сих пор соединение мозга с компьютером требовало имплантации жестких электродов, которые повреждают нейроны и теряют контакт с нервной тканью при движении, во время дыхания, при сердцебиении и т.д.

Новая технология, разработанная командой Либера, решает эти проблемы. Она использует сетку токопроводящих полимерных нитей с наноразмерными электродами или транзисторами на пересечениях сетки. Сеть очень мягкая, похожая на шелк, при этом 95% ее объема составляет свободное пространство, в которое могут прорастать нейроны. Таким образом сеть представляет собой  нетравматичный скаффолд (каркас), к которому надежно крепятся нейроны.

В 2012 г. команда ученых доказала, что в пробирке живые клетки хорошо растут вокруг сетки с электродами. Однако, оставались вопросы по поводу того, будет ли киборгизованная ткань формироваться внутри живого организма.

В своих новых экспериментах ученые ввели полимерную сетку с помощью инъекции в мозг подопытных мышей. Двухмерную сетку шириной несколько сантиметров с помощью иглы диаметром всего 100 микрометров ввели через череп в целевой участок мозга. Сетка развернулась, заполнила свободные места  на мозговой ткани и затем срослась с ней. В результате у ученых появилась возможность считывать сигналы с нейронов и стимулировать отдельные нервные клетки.

Пока ученые имплантировали сетку из 16 электрических элементов в двух областях мозга. В ближайших планах имплантация сетки с сотнями различных устройств. Такая сетка позволит вести более подробные записи активности мозга и стимулировать большее количество нейронов. Также разрабатывается беспроводной интерфейс для соединения мозга подопытных мышей с компьютером. Помимо этого ученые планируют имплантировать сетку новорожденным мышам, чтобы она прижилась как можно раньше и плотнее интегрировалась с мозгом по мере разрастания нервных тканей.

Новая технология в будущем может открыть огромные возможности. Соединение мозг-компьютер позволит подробно изучить работу мозга, создать технологии управления сложной техникой напрямую сигналами мозга.

Пока остается вопрос долговечности подобных имплантатов, но авторы исследования полагают, что эту проблему можно решить. Когда это случится, наши мысли можно будет превратить в сигналы, управляющие электроникой, а у врачей появится возможность бороться с различными нарушениями работы мозга, такими как болезнь Паркинсона.

Прорывной характер исследования Либера неоднократно отмечали другие ученые. Так, директор нейротехнологического центра при Колумбийском университете в Нью-Йорке Рафаэль Юст заявил, что после доклада Либера на конференции в 2014 г. у некоторых коллег попросту "отвисла челюсть от удивления".

Работы по созданию активных нейроинтерфейсов ставят множество этических вопросов. Теоретически, активизация определенных групп нейронов может вырабатывать нетипичную реакцию на специфические события, например злость в ответ на улыбку или страх в ответ на солнечный свет. Современные люди уже восприимчивы к различным видам воздействия, и некоторые скептики полагают, что нейроинтерфейсы, имплантируемые еще при рождении, окончательно лишат многих людей свободы воли.