Мозг человека в 2050 году— смесь биологии и имплантатов

Кэти Хатчинсон перенесла инсульт ствола головного мозга, лишивший ее способности двигаться и говорить. Но 12 лет спустя мозговой имплантат дал ей возможность двигать роботизированной рукой, поднимая бутылку и поднося ее ко рту лишь при помощи мысленного управления.
Видео, где Кэти использует роботизированную руку, продемонстрировали 29 мая в ходе Всемирного научного фестиваля. В ролике под названием «От клеток к микросхемам: мозг человека в 2050 году» рассматриваются мозговые технологии будущего.

Хотя ученые пока далеки от возможности читать самые сокровенные мысли человека, мозго-машинные интерфейсы развиваются очень быстро. Специальные имплантаты все эффективнее принимают данные от мозга, подслушивая шепот нейронов и используя полученную информацию для управления протезами в реальном мире. А другие устройства способны импортировать информацию в мозг для восстановления зрения и других чувств.
С развитием технологий может настать день, когда люди получат искусственное тело или создадут компьютерную копию собственного разума. Однако такие перспективы поднимают вопросы о том, что это значит – быть человеком. Как бы то ни было, исследователи сначала должны в полной мере разобраться в функционировании мозга, тогда как многое из этой сферы остается загадкой.

Скачивание информации из мозга

Кэти Хатчинсон использовала систему BrainGate, разработанную специалистами из ряда американских научно-исследовательских институтов. Система представляет собой набор электродов размером с конфету драже, имплантированный в тот участок мозга, который контролирует движения руки и записывает малейшие электрические сигналы от нейронов. Устройство дает возможность усиливать и расшифровывать такие сигналы, чтобы контролировать роботизированную конечность, рассказывает участник фестиваля Джон Донохью, специалист в нейронауках из Брауновского университета.
Самые современные протезы используют провод, подключенный к имплантату через разъем на черепе. Система несколько громоздка, и вряд ли она может эффективно использоваться в течение всей жизни пациента по ряду причин, например, движение имплантата или наращивание рубцовой ткани.
А есть ли способ беспроводного обмена информацией с мозгом? Именно этот вопрос изучает Майкл Махарбиц, также участник фестиваля и инженер-электрик из Калифорнийского университета. Он и его коллеги разрабатывают микроскопические датчики, известные под названием «нейронная пыль», которые способны записывать электронные сигналы нервных клеток. Система нейронной пыли использует ультразвук для обеспечения энергией и обмена данными со своими частицами.
Такая система позволит ученым записывать сигналы одновременно от тысяч нейронов, создавая более целостную картину мозговой активности.

Закачивание информации в мозг

Тогда как одни исследователи разбираются, как заставить нейроны общаться с роботизированными конечностями в реальном мире, другие работают в противоположном направлении, изобретая биомедицинские имплантаты, которые смогут направлять в мозг внешнюю информацию, как правило, воспринимаемую людьми через глаза и уши.
Хотя эти ученые пока не готовы создать футуристического киборга с совершенным зрением и слухом, они продвинулись уже далеко в разработке так называемых нейропротезов. Среди них кохлеарные имплантаты, восстанавливающие слух у глухих людей, и бионические глаза, дающие слепым возможность видеть.
Шейла Ниренберг, профессор физиологии и биофизики из Корнелльского университета, работает над искусственной сетчаткой для лечения слепоты вследствие повреждения сетчатой оболочки глаза. Ее целью является создание чипа, который не только передаст внешнюю информацию в мозг, но и сделает это с высоким разрешением подобно настоящей сетчатке.
Когда свет попадает в глаз и сталкивается с фоторецепторными клетками на сетчатке, переносимая им информация преобразуется в электрические импульсы, которые впоследствии попадают в мозг. Но каждый образ имеет узор, а потому сами электрические импульсы от сетчатки выступают в форме узоров или кодов.
Расшифровав нейронный код клеток сетчатки, исследователям удалось создать крошечные чипы, производящие и отсылающие в мозг те же электрические узоры, что и сетчатая оболочка глаза, обходя поврежденные клетки, рассказала Шейла Ниренберг. Эта технология продемонстрировала отличные результаты на мышах, и ученые испытывают ее на приматах, прежде чем перенести на людей.

Способности мозга

В один прекрасный день мозг сможет контролировать целое роботизированное тело или воспринимать окружающий мир через искусственные органы чувств. Однако менее вероятно, что ученым когда-либо удастся в полной мере воссоздать мозг в компьютере, уверен участник фестиваля Гэри Маркус, когнитивный психолог из Нью-Йоркского университета. Но даже если такой сверхкомпьютер когда-либо и появится, он вряд ли сможет представлять собой личность как таковую.
Технологии современности, какими бы поразительными они ни были, все еще далеки от раскрытия загадок мозга, отметили участники фестиваля. Ученые могут сосредоточиться на единственном нейроне и разобраться в активности крупной группы нервных клеток. Но они все еще мало знают о том, что происходит в середине, между вспышками активности одного нейрона и симфонией всего мозга, что и наделяет человека сознанием.
«Эта середина в течение следующих 50 лет предлагает ученым новое, грандиозное путешествие по извилинам мозга», - отметил Джон Донохью.
 по материалам Livescience