У Ноланда Арбо в черепе встроен компьютерный чип, а в мозгу находится массив электродов. Но первый пользователь интерфейса «мозг-компьютер» Neuralink, или BCI, говорит, что не ощущает оборудования внутри себя, следует из данных Live Science.
«Если бы я потерял память и проснулся, а вы сказали бы мне, что что-то имплантировано в мой мозг, то я бы, наверное, вам не поверил, — говорит 30-летний житель Аризоны, который был парализован в результате несчастного случая во время купания в 2016 году. — Я не ощущаю этого, не могу сказать, что оборудование там, если только кто-то не подойдет и не надавит на него физически».
Чип Neuralink может быть внешне незаметным, но Арбо говорит, что он оказал большое влияние на его жизнь, позволив ему «воссоединиться с миром». В январе он перенес роботизированную операцию по установке имплантата N1, также называемого Link («Связь»), в рамках первого одобренного испытания Neuralink на людях.
Концепция BCI существуют уже несколько десятилетий. Но поскольку Neuralink владеет технологический миллиардер Илон Маск, компания получила огромное внимание общественности. Операция возобновила общественный интерес к технологии, которая могла бы значительно улучшить быт людей, живущих с квадриплегией, то есть полным параличом, а также людей с другими ограниченными возможностями или нейродегенеративными заболеваниями.
Нейрокомпьютерный интерфейс записывает электрическую активность в мозге и преобразуют эти данные в выходные действия, например, открытие и закрытие роботизированной руки или щелчок компьютерной мышью. BCI различаются по конструкции, уровню инвазивности и специфике собираемой информации. Некоторые обнаруживают электрическую активность нейронов с помощью полностью внешних массивов электроэнцефалограмм (ЭЭГ), помещенных над головой субъекта. Другие используют электроды, размещенные на поверхности мозга, для отслеживания нейронной активности. Кроме того, существуют интракортикальные устройства, в которых используются электроды, имплантированные непосредственно в ткань мозга, чтобы максимально приблизиться к целевым нейронам. Имплантат Neuralink попадает в эту категорию.
Захват нейронной активности похож на попытку записать болтовню между двумя людьми на переполненном стадионе. Так считает Дуглас Вебер, инженер-механик и нейробиолог из Университета Карнеги-Меллон. Чтобы услышать что-то большее, чем рев толпы, нужно подойти поближе к говорящему. «Чем дальше вы находитесь от говорящего, тем более запутанными и сложными становятся разговоры», — объясняет эксперт. Neuralink вводит электроды в моторную кору головного мозга, контролирующую движение, располагая «датчики прямо рядом с отдельными нейронами, которые разговаривают».
Neuralink удалось объединить многочисленные достижения в одно имплантируемое внутрикортикальное беспроводное устройство. «Они взяли лучшее из всего, что я видела, и соединили все воедино», — говорит Дженнифер Коллинджер, биомедицинский инженер и доцент Питтсбургского университета.
Круглый электронный концентратор Link соединен с 64 сверхтонкими нитями, содержащими в общей сложности 1024 электрода. Это примерно в 10 раз больше электродов, чем у Массива Юты. Link передает сжатые нейронные данные из мозга через Bluetooth, а алгоритм, настроенный на уникальные нейронные шаблоны пользователя, преобразует эти данные в действие.
По словам Арбо, он смог управлять цифровым курсором уже через неделю после операции по установке имплантата. Для этого он использует два метода. В первом задействована так называемая «попытка движения» — или просто желание парализованной конечности сделать то, что она больше не может. Заставляя двигаться мышцы руки, которые все еще могут вызывать легкие покачивания, и совершая мысленные движения этой рукой при использовании мыши, мужчина может перемещать курсор по экрану без особых усилий. «Это очень интуитивно понятно», — заключает он.
Арбо также обнаружил, что, глядя на курсор и представляя себе траекторию движения, он может перемещать его по экрану. Этот второй метод Арбо называет «воображаемым движением». Он использует оба метода, часто сочетая их друг с другом. Первый метод требует немного больше физических усилий, в то время как второй требует дополнительной концентрации ума. Но оба они позволяют работать в режиме многозадачности: Арбо может разговаривать или есть одновременно с работой за компьютером.
До имплантации, если Арбо хотел использовать компьютер, он делал это с помощью голосовой команды или перемещения палочки для рта по сенсорному экрану (для этого требовалось, чтобы кто-то помогал мужчине занять специальное положение). Но Арбо говорит, что благодаря своему BCI он может делать больше — быстрее, независимо и с большим комфортом.
Использование лучших BCI «должно ощущаться так же естественно, как и произвольные движения трудоспособного человека», — комментирует Ли Хохберг, врач нейрореанимации и нейробиолог из Университета Брауна, Массачусетской больницы общего профиля, Гарвардской медицинской школы и системы здравоохранения штата Вирджиния. В своей работе он провел множество испытаний и исследований BCI на людях, в том числе некоторые исследования для Neuralink. Хохберг говорит, что иногда он оценивает, насколько хорошо работает устройство по тому, насколько мало испытуемый может описать пользовательский опыт. «Если наши участники не могут точно сказать нам, как они что-то сделали, — говорит он, — мы знаем, что находимся на правильном пути».
Neuralink утверждает, что Арбо побил рекорды по управлению курсором BCI и достиг восьми бит в секунду — показатель оценки как скорости, так и точности. Арбо использует свое устройство часами, чтобы просматривать веб-страницы, отправлять текстовые сообщения, пролистывать соцсети и мультимедиа, перемещаться по приложениям и играть в видеоигры. Онлайн-шахматы и стратегическая игра по построению мира Civilization VI стали его любимыми играми.
Минусы у чипа тоже есть. Один неизбежный недостаток — его нужно регулярно заряжать, прерывая игровые сессии. Чтобы включить свой имплант, Арбо надевает «шляпу» со встроенным беспроводным зарядным устройством — большое отличие от подключаемых модулей BCI, которые до сих пор используются во многих исследовательских учреждениях. В остальном, по словам пользователя, Link не вызывает проблем, за исключением случая, когда в феврале он почти перестал работать.
Примерно через месяц после операции имплантат Арбо потерял значительную функциональность. Сначала он подумал, что это программная ошибка, но вскоре команда Neuralink сообщила ему, что это аппаратная проблема. По словам Арбо, анализ сигналов электродов, проведенный Neuralink, показал, что 85% нитей его имплантатов «втянулись» или сместились со своего места. Neuralink впервые публично сообщила об этой проблеме в своем блоге 8 мая, через несколько месяцев после того, как была обнаружена неудача.
«С этим было действительно трудно смириться», — комментирует Арбо. Через месяц после установки импланта мужчине казалось, что все его планы по восстановлению рухнут.
Настроив алгоритм системы так, чтобы они реагировали на электроды, которые все еще передавали данные, специалисты Neuralink смогли восстановить большую часть функциональности своего чипа. Однако компания не опубликовала официального научного отчета об опыте Арбо. «Это ограничивает наши знания о технологии на данный момент», — говорит Джордж Маллиарас, инженер, возглавляющий лабораторию биоэлектроники в Кембриджском университете. Неясно, почему и насколько далеко втянулись нити, продолжает ли их положение меняться. Чтобы узнать это, придется подождать публикации документов с данными.
Тем временем Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США дало зеленый свет планам Neuralink продолжить клинические испытания и имплантировать второе устройство другому человеку. Компания попытается решить проблему ретракции, имплантировав резьбу N1 глубже, чем она была размещена в случае Арбо (8 мм против 3-5 мм).
Арбо верит, что каждый бит информации, которую собирает Neuralink, пополняет пул данных, которые однажды могут помочь исследователям BCI достичь самых амбициозных целей: восстановить движение парализованных конечностей или зрение слепых людей. «Я стараюсь, чтобы мои ожидания были достаточно обоснованными», — говорит он. Ситуация в сфере BCI, похоже, быстро меняется. Арбо рад быть среди первых пациентов и с нетерпением ждет, когда кто-то следующий получит новый мозговой имплант.
Ранее ученые создали крошечный мозговой чип, устанавливаемый без операции.
