Имплантаты для интерфейсов мозг-компьютер. Главные новости за 11 мая
Большинство исследований активности мозга сосредоточено на «считывании» его состояния и передаче данных на компьютер, но делаются шаги и в обратном направлении: управлении и стимуляции мозга
В Северо-Западном университете, Чикаго разработан имплантат, который позволяет исследовать и стимулировать социальное поведение мышей через беспроводной интерфейс. В вольере живут генномодифицированные мыши. В нейроны мозга животных встроены гены, которые позволяют нейронам реагировать на свет. При воздействии света нейроны меняют свою активность. До сих пор воздействие на нейрон осуществлялось по оптоволокну, которое присоединялось напрямую к нейрону. Это во многих случаях неудобно. Мыши бегают по вольеру, оптоволокно ломается, провода путаются, и поведение мышей трудно назвать «естественным». Новый имплантат позволяет этих проблем избежать. Небольшой проволочный контур (размером около 5 миллиметров) устанавливается на череп под кожу. Он работает без батарейки - получает сигнал от антенны, установленной рядом с вольером, и передает световой сигнал нейрону через микроотверстие в черепе (передача происходит по протоколу сходному с NFC — как при платежах смартфоном). Свет воздействует на нейроны, и сигнал передается зонам коры, ответственным, в том числе за социальное поведение. Мыши чувствуют себя свободно и ведут себя естественно. Стимуляцию можно передавать любой мыши в группе. А можно стимуляции отключить. При стимуляции пары мышей — они начинают вести себя более социально активно, чем остальные. Ведущий автор работы нейробиолог Евгения Козоровицкая говорит: «Насколько нам известно, это первая прямая оценка давней гипотезы о нейросинхронности в социальном поведении».
Это то, что касается мышей. С людьми тоже интересно. При болезни Паркинсона уже давно и не в лабораторных условиях, а в клинической практике используется глубокая стимуляция мозга (DBS). В мозг (в ядра таламуса) вводят электроды и подают напряжение. При стимуляции симптомы Паркинсона, как правило, смягчаются или вообще проходят на какое-то время. Почему это происходит не вполне понятно, но поскольку это хорошо помогает, то при отсутствии других средств (например, когда не действуют лекарства), глубокая стимуляции — используется. Людей с электродами в голове — сотни тысяч. (Еще активнее используется глубокая стимуляции спинного мозга — в этом случае она помогает блокировать хронические боли, и иногда даже помогает при параличе).
В университете Калифорнии, Сан-Франциско разработали прибор, который позволяет управлять глубокой стимуляцией удаленно. Устройство имеет примерно размер смартфона и действует на расстоянии около метра. Оно считывает состояние мозга и передает его в облачное хранилище. Состояние можно проанализировать и запустить стимуляцию. Причем если раньше стимуляция всех пациентов проходила более-менее одинаково, то теперь ее можно подстроить под конкретного пациента в зависимости от характера поведения, о котором сообщают носимые датчики, и состояния мозга, которое считывается с моторной коры и базальных ганглиев. Пациент может спокойно жить дома, а не в клинике.
Методы оптогенетики запрещены для применения на людях. Методы глубокой стимуляции — разрешены. Считается, что врачебной этике они не противоречат. Руководитель лаборатории доктор Старр говорит: «К нам приходили пациенты, которые беспокоились о конфиденциальности. Хотя мы еще не достигли той точки, где мы можем распознать конкретное нормальное поведение только по записи активности мозга, это абсолютно законное беспокойство. Мы посоветовали пациентам не стесняться: снимать носимые устройства и выключать записи своего мозга всякий раз, когда они занимаются деятельностью, которую хотели бы сохранить в тайне».