Соединить мозг и компьютер. Научный журналист Ася Казанцева рассказала о будущем нейропротезирования

В России живет не менее 10 тысяч человек с электронными устройствами, установленными внутри черепа. Научный журналист и автор трех книг об иррациональном человеческом поведении Ася Казанцева провела лекцию в культурном центре ЗИЛ и рассказала, зачем нужно нейропротезирование, кому вживляют электроды в мозг сейчас и о каких перспективах может идти речь в будущем. Выступление организовал проект «Будущее время» благотворительного фонда «Система». «Такие дела» публикуют тезисы лекции.

Фото: Jaap Arriens, ZumaTASS

Соединить мозг и компьютер

«Соединять мозг и компьютерные технологии мы стали еще задолго до появления компьютеров. Экспериментировать с животными и электричеством человечество начало еще в XIX веке, а в XX это стало рутиной», — сказала Казанцева. В 1960-е нейробиолог Хосе Мануэль Родригес Дельгадо имплантировал электроды в мозг быка — и с помощью кнопки на радиопередатчике останавливал атакующее животное. Нейробиолог Джеймс Олдс известен экспериментом, в котором крыса с вживленными в мозг электродами жмет на педаль, чтобы получать удовольствие.

Нервная клетка — нейрон — отличается от большинства других клеток тем, что умеет проводить электрические сигналы. В состоянии покоя с внешней стороны мембраны нейрона поддерживается положительный заряд, с внутренней — отрицательный. Когда нейрону поступает какой-либо сигнал, потенциалы меняются и возникает цепная реакция у соседствующих нейронов.

Выяснилось, что таким же образом на мембрану клетки воздействует наведенное магнитное поле, на этом основании работает множество современных технологий. Если катушку с переменным электрическим током поднести к голове, человек начинает, например, непроизвольно дергать рукой.

Если вживить в мозг проводник электрического тока и подавать на него импульсы, они будут попадать на нервные клетки. И наоборот — электроды могут записывать сигналы, которые вырабатывает мозг. Это открывает множество способов для помощи парализованным людям.

Электроды и медицина

Один из самых известных примеров вживления электродов — кохлеарные имплантаты, которые позволяют слышать речь и разговаривать людям с нарушениями слуха. По данным Российского научно-практического центра аудиологии и слухопротезирования, сейчас в России не менее 10 тысяч человек живут с кохлеарным имплантатом. Гипотетически при помощи нейронных имплантатов можно восстанавливать и зрение, но возникает проблема с качеством разрешения картинки: для него нужно очень много электродов.

Управление по санитарному надзору за качеством медикаментов США одобрило стимуляцию электродами для лечения эпилепсии, болезни Паркинсона, обсессивно-компульсивного расстройства, дистонии. Исследования такой формы лечения ведутся и для болезни Туретта, и для депрессии, и для биполярного расстройства.

Читайте также Жизнь и бионические приключения новых киборгов

Не только нейроны обладают электрической активностью, но и мышцы. Если подать электрический сигнал на мышцу, она начнет сокращаться. Это может быть обходным путем, если у пациента сильно пострадал спинной мозг и его кора не передает сигналы. Но не все так просто. Сигнал выводится на компьютер — и там усиливается, декодируется, обрабатывается и передается обратно в мышцы. Это сложный способ протезирования, и пока он не улучшает качество жизни пациентов.

Электроды и умственная деятельность

Читайте также «Мозг материален»: Ася Казанцева — о своей новой книге с иллюстрациями Олега Навального

Казанцева рассказала об эксперименте с макаками — животных учили выполнять задания с картинками, для которых нужно большое количество кратковременной памяти. За память в мозгу отвечает гиппокамп, в который тоже можно вживить электроды. Выяснилось, что если обезьяна справляется с заданием, то нейроны работают активнее. Если зафиксировать картинку активации нейронов в том случае, когда макаки справлялись с заданием, а потом сымитировать ее во время новой попытки, то шанс, что животное выполнит его верно, существенно повышается. Это же в теории работает и на людях.

«По сути, мозг материален и целиком состоит из электрических импульсов. Мозгу не нужны ни глаза, ни уши, чтобы что-то понимать. Нужно лишь получать из окружающей среды такие сигналы, словно у него есть глаза и уши. Когда технологии разовьются, мозг можно будет просто класть в банку и подавать на него сигналы, будто он живет богатой и полноценной жизнью. Возможно, к моменту нашей грустной и одинокой старости, если не легализуют наркотики, то точно разрешат что-то интересное делать с мозгом. И так мы сможем быть счастливы», — сказала Казанцева.

Проблемы нейропротезирования

По словам Казанцевой, основная проблема нейропротезирования схожа с этической проблемой беспилотных автомобилей. «Вот взяли вы, например, ребенка на руки и случайно сломали ему руку своим имплантом. Кто в этом виноват? Вы, потому что подали не те сигналы протезу? Производитель? Или человек, который в последний раз делал вам калибровку? Кто будет нести ответственность?» — спросила журналистка.

Еще один минус — хакеры, которые могут получить доступ к дистанционному управлению устройством, например, заставить роботизированную руку выдирать человеку волосы или бить по щекам. Третья проблема — завышенные ожидания.

«Если человек попал в аварию и долго был парализован, предложение сделать имплант его обнадеживает. А потом выясняется, что он не может с помощью протеза вернуться к своей старой жизни, в которой он печатал на клавиатуре или плел что-то из бисера. Не станет ли этому человеку хуже от осознания, что ему не помогло даже такое чудо техники?» — сказала Казанцева.