Вживление чипа в позвоночник
А теперь о сенсации в мире медицины – уникальная разработка российских и американских ученых. Впервые медикам удалось поставить на ноги человека, прикованного к инвалидному креслу после сложного перелома позвоночника. Как возвращают радость движения тем, кто долгие годы был заперт в собственном теле.
Вот так, неспешно, Джеред Чинок ворвался в историю современной медицины. После пяти лет в инвалидной коляске он встал и пошел. Медицинское чудо сотворили российские и американские ученые.
«Я даже сидеть стал намного лучше, потому что окреп позвоночник. Я стреляю из лука, хожу по беговой дорожке. Да, мне пока нужны ходунки, и за мной присматривает тренер, но уверен, что скоро не буду нуждаться в помощи. Это главное для меня», – сказал он.
Он был прикован к инвалидной коляске после аварии на снегоходе. Перелом позвоночника как приговор. Пару лет назад Джереду предложили участие в эксперименте. В его основе разработка петербургского института физиологии РАН имени Павлова. К нему присоединилась интернациональная команда ученых из Калифорнийского университета Лос-Анджелеса и клиники Мэйо из Миннесоты.
«Я участвовал в этой операции. Ему имплантировали такую электродную матрицу. Подавали импульсы на спинной мозг определенным образом», – объяснил доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией физиологии движения Института физиологии имени И. П. Павлова РАН Юрий Герасименко.
Медики имплантировали специальный чип в поясничный отдел спинного мозга. Именно в ту область, которая отвечает за движение. А в брюшину поместили стимулятор. Он подавал электрические импульсы, которые, с одной стороны, запускали парализованные ноги, с другой – эхом уходили в головной мозг. Одновременно тренеры помогали передвигать ноги. Шаг за шагом, мозг заново учился управлять телом. Словно ребенок, пациент сначала смог переворачиваться, потом вставать, ходить. На это ушел почти год.
«44 недели с ним работали. И по два раза в день. Это колоссальный такой труд. Но это обязательный и очень важный шаг, который доказывает принципиальную возможность вот восстановления функций двигательных после полного паралича», – подчеркнул Юрий Герасименко.
Сама идея родилась, когда такие электростимуляторы использовали для подавления сильной хронической боли. Ученые в Петербурге тогда заметили побочный эффект. Исследуя этот феномен, ученые сделали еще одно открытие. Долгое время считалось, что спинной мозг — это только канал передачи информации. Своеобразный кабель, по которому проходят сигналы из головного мозга. И при его повреждении шансов на восстановлении практически нет. Российские ученые доказали, что это не так. Даже при очень серьезной травме какая-то часть нервных волокон остается нетронутой. И хотя до этого она не была задействована в процессе движения, российские специалисты выяснили, как научить эти волокна передавать нужную информацию.
С помощью электростимуляции нервные клетки создают новые цепочки в обход поврежденного участка. То есть, организм сам чинит систему связи между головным и спинным мозгом. Впервые эту технологию опробовали на кошках. В институте даже появился тренажер с официальным названием — котоход.
«Кошку с полным переломом спинного мозга ежедневно, как того пациента, тренировали в таком котоходе. Видите, задние лапы у нее двигаются. Это и удивительно, и это исследовать еще и исследовать», – рассказала заместитель директора по науке института физиологии РАН им. Павлова Татьяна Мошонкина.
Что касается человека — пока процедура штучная. И в таком виде до обычной больницы не дойдет — дорого. Но маленький шаг для Джереда все же открыл огромные возможности для человечества.
Российские исследователи уже создали следующее поколение — беспроводной стимулятор. Электроды можно просто приложить к спине. Такой прибор в России намерены использовать также для лечения ДЦП, и не только.
«Мы заявляем, что в России создадим за два года технологию, которая не будет иметь аналогов в мире по лечению инсультов. И это все основано на стимуляции мозга. Это, действительно, дает надежду людям», – пообещал Юрий Герасименко.
Надежду миллионам людей по всей планете – эти разработки российских ученых могут лечь в основу новых интернациональных проектов. Несмотря на ослабление международных связей, эту нить ученые тоже смогли укрепить.
Источник
Скорость передачи и обработки информации должны быть очень высокими, чтобы человек не «зависал» и мог управлять своими естественными движениями в режиме реального времени
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) каждый год во всем мире от 250 до 500 тысяч человек теряют возможность двигаться из-за травм спинного мозга и становятся инвалидами. Последние эксперименты ученых дают парализованным людям надежду покинуть инвалидную коляску и вернуться к полноценной жизни.
– Я начал заниматься этой темой 20 лет назад, когда мы стали сотрудничать с фондом Кристофера Рива и его жены Даны. – рассказывает профессор Грегуар Куртин из швейцарского Федерального технологического института в Лозанне. – Крис был известным голливудским актером и спортсменом. Я видел его в фильме «Супермен», где он сыграл главного героя. Но в 1995 году Рив упал с лошади во время скачек, сломал шейные позвонки и был полностью парализован. Он появился у нас в лаборатории в конце рабочего дня на инвалидной коляске. Крис обратился к нам, ученым и специалистам: «Будьте предельно прагматичны. Завтра, когда вы выйдите из свого института, я хочу, чтобы вы остановились у реабилитационного центра и посмотрели на травмированных людей, которые сражаются за каждый шаг. И по пути домой подумайте, что вы можете изменить в своих исследованиях, чтобы сделать их жизнь лучше». Это изменило все мои планы…
Грегуар создал команду из нейробиологов, хирургов, физиотерапевтов, инженеров, которая попыталась подойти к решению проблемы с неожиданной стороны. Традиционная тактика лечения заключается в том, чтобы восстановить поврежденные ткани и привести их в обычное положение.
Грегуар Куртин предложил совершенно революционный способ. Он рассуждал следующим образом: люди не могут управлять своим телом, потому что из-за повреждения спинного мозга нервные импульсы не доходят до адресата – двигательных мышц. Попытки восстановить движение нейронов через поврежденный участок не приносят успеха. А что, если обойти травмированную зону с помощью биоэлектронного «моста»? То есть сделать так, чтобы нервные импульсы головного мозга попадали напрямую в ту часть спинного мозга, которая находится ниже зоны повреждения?
Как работает биоэлектронный “мост”
Фото: Дмитрий ПОЛУХИН
Сначала профессор Куртин обкатывал свою идею на лабораторных мышах. Затем перешел к опытам на обезьянах. Но, поскольку в Европе такого рода эксперименты на высших приматах запрещены, швейцарской команде приходилось регулярно по нескольку раз в месяц летать в Китай, где законодательство более лояльное и с хвостатыми особо не церемонятся. Эти переезды затягивали ход исследований и Кристофер Рив не дождался результатов – он скончался от сердечного приступа 10 октября 2004 года. А успех швейцарцы отпраздновали совсем недавно. В журнале Nature были опубликованы результаты исследования, которые доказывают правоту Грегуара.
Алгоритм работы биоэлектронного «моста» можно описать следующим образом:
1. В мозг макаки вживляется микрочип. Когда обезьяна хочет сделать шаг, это устройство считывает импульсы коры головного мозга и по беспроводной связи отправляет их в компьютер.
2. Компьютер дешифрует эти данные и преобразует в двигательную команду (какие мышцы должны сокращаться и каким образом).
3. Эта команда по беспроводной связи поступает в электронное устройство, расположенное ниже места разрыва спинного мозга. Оно генерирует электрические импульсы, которые приводят мышцы ног обезьяны в движение.
Опыты проводились на двух макаках-резусах, у которых был частично перерезан спинной мозг. Одна обезьяна, у которой была парализована правая нога, научилась ходить за 6 дней. Другой понадобилось две недели.
Видео производит сильное впечатление: когда устройство выключено обезьяна не владеет ногой и тащит ее за собой. Как только, приемники и передатчики заработали, макака, как ни в чем не бывало, начинает дефилировать на всех четырех лапах.
Естественно, технологию надо дорабатывать, чтобы использовать ее для реабилитации людей. Скорость передачи и обработки информации должны быть очень высокими, чтобы человек не «зависал» и мог управлять своими естественными движениями в режиме реального времени. А само устройство надежным и миниатюрным. Тем не менее, по мнению профессора Грегуара Куртина, к 2020 году технологии биоэлектронного лечения будут доступны для людей.
Источник
Александр впервые прочитал о чипировании в 2007 году, в статьях говорилось, что вживление чипов — один из признаков грядущего конца света.
Врач этому не поверил, зато заинтересовался темой, узнал принципы работы, убедился в том, что чипы не вредят здоровью, изготавливаются из специального биосовместимого стекла, разработанного именно для имплантационной электроники, и стал ждать появления чипов минимальных размеров — чтобы их было невозможно увидеть под кожей.
Технология активно развивалась, в 2014 году в России стали появляться первые чипированные животные, а вскоре и люди, и Александр стал одним из них. Он заказал себе сразу сотню чипов минимального размера — 1,5х8 мм, часть из них до сих пор лежит у него дома.
Чип — миниатюрная стеклянная капсула, внутри микросхема и система ее питания. Каждый чип способен хранить от 800 байт до 1 килобайта информации.
Первым устройством, которое установил и до сих пор хранит Александр, был чип, дающий доступ к подъемникам горнолыжного курорта. Сам врач горные лыжи не любит, ими увлекается его дочь. Затем последовали другие, и в итоге за три года врач установил себе шесть чипов: ключи от домофона и офиса, личная визитка и пароли. И останавливаться он не намерен.
“Главная цель, конечно, удобство. Потеряв ключ от домофона, в наши сибирские 30-градусные морозы можно просто приложить к нему руку или, например, стоять и плакать. Я свой выбор сделал”, — смеется Александр.
С ключами у Александра вообще не складывается. А на работе, как назло, множество дверей с электронными замками, у каждого из которых отдельный ключ. Очередная потеря была последней каплей при принятии решения “зачипироваться”, которое обернулось не только практической пользой.
Вместе с чипами он приобрел единомышленников — других любителей, которым и сегодня отсылает по почте ранее заказанные чипы.
Увидев результаты, высокими технологиями заинтересовалась и семья Александра Волчека. Он установил чип жене, которая тоже часто теряла ключи.
Чипы-тату
Пока мы идем по больничному коридору, Александр берет у меня телефон и прикладывает его к одному из своих чипов. Это чип-визитка, мой телефон с помощью приложения NFC Tools сканирует его и вносит номер Александра в телефонную книгу.
Пока обрабатывается информация, он активно предлагает вживить недавно разработанный чип, который подсвечивает татуировки. “А есть еще татуировки, которые видно только под ультрафиолетом, видел такие у знакомых, прикольно. Нам-то, врачам, нельзя”, — показывает он на руки.
Повышенный интерес к своей персоне Александра удивляет. Он считает, что вживление чипов сегодня не такая уж и редкость, люди перестали их бояться и осознали реальное удобство.
К тому же внешне это и правда незаметно. Руки Александра выглядят совершенно обычно, и на глаз определить, что под кожей уже несколько лет находятся электронные устройства, невозможно.
Сейчас чипы Александра открывают дверь с домофоном, электронные замки в самой Новосибирской областной больнице, позволяют расплачиваться в общественном транспорте и выполняют функции визитки. Чтобы сделать все это, он просто прикладывает руки к считывателям. Говорит, что работает без сбоев.
Александр признается, что его чипы уже успели морально устареть, но функцию свою они выполняют и будут выполнять еще долго. Во всяком случае менять их он не собирается.
Большой запас
Александр заказывает чипы оптом из Тайваня, где они производятся массово для животных. “Москвичи раньше заказывали чипы у американцев, я же поступил иначе. Я их заказываю оттуда, где их берут сами американцы, — в Тайване”, — смеется Александр.
Один чип стоит от $2 до $90, но разница между ними небольшая, уверяет он и предлагает их установить мне — много времени это не займет. По уровню сложности и опасности для здоровья процедура сравнима с пирсингом, говорит Александр. Но я решаю, что к этому, пожалуй, пока не готов.
А те, кто решился, после или до того, как заживет ранка, должны прописать в чип нужный код. Это, как уверяет Александр, тоже предельно просто. “Вы когда-нибудь вводили пароль на компьютере? Вот абсолютно то же самое”. Нужно лишь освоить несложный софт и можно делать это в домашних условиях. Чтобы разобраться, нужно буквально полчаса, говорит Александр.
Заинтересовалась чипами не только жена, но и несколько знакомых Александра. Когда он рассказывает им об удобстве, они просят установить устройства и им. Никаких жалоб пока не поступало.
Как волосы покрасить
“Сейчас появились чипы с криптографией на борту, которые можно использовать для шифровки и дешифровки e-mail. В эпоху информационных технологий должна быть какая-то тайна, которая не позволит засунуть вам навязчивую рекламу. Я с детства умею оградиться от этого и хочу, чтобы другие люди на это тоже не попадались”, — подчеркивает он.
Другая давняя идея Александра и его единомышленников — банковские расчеты с помощью чипов. Технически это возможно и сейчас, но, поскольку финансовая отрасль консервативна, она пока отторгает эту идею, сетует он. Сторонники чипирования мечтают, что в следующем году процедуру разрешат и необходимость носить с собой банковскую карту пропадет. Единственной сложностью останется необходимость менять чипы по мере устаревания карт.
Александр уверяет, что подобный процесс смены чипов — лишь обыденность. “Это как волосы покрасить”, — сравнивает он. Мужчина уже менял часть устройств, когда перешел на работу из Городского перинатального центра в Новосибирскую областную больницу. Еще одну смену чипов, в этот раз от домофона, он планирует при переезде в новый дом.
Границы — эстетические и моральные
Сложностей, говорит Александр, с чипами нет, наоборот, сплошные удобства. Перед вживлением врач достает нужный ему чип, с помощью специальных программ на компьютере прописывает его функцию.
После этого чип вставляется в большой шприц с толстым инжектором (иглой), место вживления дезинфицируется, чип вводится неглубоко под кожу. Теоретически чипы можно вживить в любое место в теле человека, но ради удобства их обычно устанавливают в руки.
‘ Киберпанк по-сибирски.’
В повседневной жизни устройства никак не мешают мужчине. При прохождении рамок металлоискателя они не обнаруживаются ввиду маленького размера, никаких гигиенических ограничений ношение чипа тоже не требует.
Врач отмечает, что у чипирования есть эстетические границы. На вопрос о том, не хотел бы он вживить себе чип, который бы заводил машину, он отвечает категорически отрицательно. “Это же определенный ритуал, когда вставляешь ключ в зажигание, вот этот медленный поворот, звук постепенно заводящегося мотора. Его ни на что не променяешь”, — говорит мужчина.
Андрей Березкин
Источник
Искусственный интеллект все ближе к головному мозгу
Фото: SFL / Vostock Photo
Илон Маск показал двух свиней — в их мозг были имплантированы сенсоры, соединенные беспроводной связью с компьютером. Было объявлено: вот он — путь к лечению многих тяжелых болезней человека. Одновременно заговорили и о подчинении человека искусственному интеллекту. «Огонек» задумался о перспективах чипизации.
Подготовили Мария Портнягина и Александр Трушин
Свиньи с микродатчиками бегали по загону, а в это время на мониторе отображались импульсы, идущие от нервных клеток их мозга. На презентации ученые компании Neuralink, которая занимается разработкой и производством имплантируемых нейрокомпьютерных интерфейсов, извлекли имплантат из мозга одной из свиней, не повредив сам мозг. Был продемонстрирован маленький круглый сенсор диаметром 23 мм и толщиной 8 мм — трансляция события велась на весь мир. Другая «счастливая свинья», как охарактеризовал ее сам Маск, живет с сенсором уже несколько месяцев — признаков отторжения инородного тела пока нет. Илон Маск, давно уже ставший главным поставщиком научных и футурологических сенсаций, заявил: в будущем, благодаря таким устройствам, можно будет лечить тяжелейшие неврологические заболевания — параличи, болезнь Альцгеймера и деменцию. Сенсор поможет избавиться от расстройств памяти, зрения и слуха, справиться с проблемами головного мозга и повреждений позвоночника. И пообещал скорое начало клинических исследований в этом направлении…
Многие восприняли это как победу искусственного интеллекта над неизлечимыми нынче болезнями. Заговорили о том, что человечество вот-вот шагнет в новую эру всеобщей чипизации и управления людьми с помощью искусственного интеллекта. Известный телеведущий вообще заявил, что «это тот самый чип, который позволит решать дикое количество проблем». Так ли это? Какие перспективы открывают нам показательные выступления свиней Илона Маска? Об этом «Огонек» поговорил с Александром Капланом, заведующим лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов биологического факультета МГУ, лауреатом Государственной премии РФ.
— На мой взгляд, Илон Маск продемонстрировал нам высокотехнологичное устройство, по сути — робота, который в течение часа может вживить в голову 1024 электрода. Такое количество электродов допускает установление контакта с несколькими тысячами нервных клеток. До сих пор ученым удавалось с помощью вживленных в мозг человека электродов устанавливать контакт с сотней-другой нервных клеток, у обезьяны даже с 2 тысячами. А десятки тысяч контактов — это действительно прорыв. Думаю, вскоре роботу Илона Маска станет доступным вживление электродов для 100 тысяч контактов с нервными клетками.
— Действительно ли чипирование открывает путь к лечению болезней, о которых говорил Маск? Если да, то как это в принципе работает?
— Ну, во-первых, Маск вживляет не чипы, а сенсоры, передающие информацию об активности нервных клеток. И потом, не надо воспринимать буквально то, что сказал Маск по поводу болезней. Он лишь предполагает, что если у ученых будет доступ к регистрации больших массивов нервных клеток, то станет возможным диагностировать некоторые заболевания мозга на ранних стадиях. Хотя чипы сами по себе ничего излечить не могут — с их помощью можно, например, стимулировать в мозгу продукцию недостающих медиаторов (биологически активных химических веществ, передающих импульсы нервных клеток) для облегчения болезни Паркинсона. Что касается болезни Альцгеймера, не думаю, что здесь можно помочь стимуляцией чипом. При этой болезни происходит тотальное нарушение обмена веществ в мозговой ткани, здесь уже никакими чипами не поможешь.
Вообще вживление небольшого числа электродов в мозг человека — это одна из распространенных нейрохирургических операций по медицинским показаниям. В мире сейчас насчитывается более 150 тысяч людей с электродными комплексами, введенными вглубь мозга для обнаружения момента зарождения эпилептического приступа и последующего его блокирования токовыми импульсами, посылаемыми в мозг через те же электроды. Всем управляет небольшая микросхема, вшитая под кожу черепа и соединенная с электродами. Человек даже не замечает, когда это происходит. Эти операции широко распространены в мире, делают их и в нейрохирургических клиниках в России.
— Ведутся ли у нас разработки, аналогичные исследованиям Маска?
— Как видим, у Маска еще нет исследований — только технические разработки электродных комплексов и технология их вживления. В России тоже ведутся работы по созданию электродных комплексов, но основное внимание уделяется разработке принципиально новых каналов связи с нервными клетками. Однако приоритет в России по созданию нейроинтерфейсных устройств отдается пока неинвазивным технологиям, не требующим вживления электродов в мозг. К примеру, в нашей лаборатории на биологическом факультете МГУ создана технология «Нейрочат», позволяющая пациентам с тяжелыми нарушениями речи и движений набирать тексты на экране компьютера мысленным фокусированием внимания на нужных буквах. При этом считывание электрической активности нейронов происходит с помощью электродов, прикладываемых к кожной поверхности головы. Это похоже на хорошо известную методику электроэнцефалографии. С помощью «Нейрочата» можно не только набирать буквы, но и принимать и отправлять почту, давать команды бытовым прибором, делать звонки — и все это только одними мысленными усилиями. Уже более 500 пациентов в больницах и на дому пользуются «Нейрочатом». Кроме того, в России запускаются 2–3 нейроинтерфейсных проекта для решения медицинских проблем на основе вживленных электродов.
— А что вы скажете об опасениях, что чипирование даст возможность управлять людьми?
— Разработки Маска не дают поводов делать такие выводы. Собственно, регистрация и стимуляция нервных клеток в мозгу человека по медицинским показаниям используется уже несколько десятков лет. Например, для обнаружения внутримозговых патологических очагов, для активации синтеза медиаторов и т.д., но никак не для управления мыслями и поведением человека. Нет никаких теоретических и практических оснований полагать, что такое когда-либо станет возможным. Слишком разнообразно поведение человека, и неизмеримо богат его психический мир.
Наконец, у человека огромное число нервных клеток, более 85 млрд — невозможно управлять всем этим с помощью нескольких сотен тысяч внутримозговых электродов.
Мы даже не знаем, как подойти к расшифровке сообщений между нервными клетками, кодировка которых в каждом соединении клеток разная. Наш мозг надежно защищен от «хакерских атак» просто в силу своей неимоверной сложности.
Кроме того, я пока не знаю ни одно случая внедрения чипа в мозг человека. Все, что есть,— это вживление электродов, то есть проводников для контакта с нервными клетками. Конечно, это возможно — с помощью вживленных электродов можно управлять, например, эмоциональными состояниями, такими как радость, депрессия, бодрствование. Если понимать чипизацию в этом смысле, то я был бы категорически против — это противоречит природе человека и нарушает его право быть самим собой.
— Недавний опрос ВЦИОМа показал, что более 50 процентов опрошенных категорически не принимают чипирования людей…
— Давайте уточним, о каком чипировании идет речь. Если о вживлении чипов в мозг здорового человека, то я категорически против, и, думаю, здесь меня поддержат не 50, а 99 процентов здравомыслящих людей. Если же мы говорим о вживлении чипа под кожу запястья, который будет выполнять роль и паспорта, и банковской карты, и пропуска, то при соответствующем законодательном регулировании я это допускаю, это возможно в самом недалеком будущем. Скорее, дело даже обойдется не вживлением, а наклейкой. Что касается прямого подчинения мозга каким-то внешним источникам команд или искусственному интеллекту, то это очень плохая идея. Я думаю, движение должно быть в обратном направлении: мысль человека должна приводить в движение компьютеры и машины, как это происходит сейчас, но в будущем, надеюсь, это станет возможным напрямую от мозга. Тотальная цифровизация общества этого потребует. Мы над этим сейчас работаем.
Источник