Кружева головного мозга

Специалисты по «второй вселенной» любят говорить, что если представить «понятный» мозг одной милей, то мы прошли по ней всего три дюйма. Это правда. Познания о головном мозге человека сегодня находятся на уровне познаний о мозге медузы. Но Илона Маска это не останавливает – он планирует залезть в наши головы и соединить мозг с компьютером. Свой проект он назвал Neuralink.

3766 0 0

отправить по e-mail

Опросы показывают, что американцы боятся биотехнологий больше, чем ГМО. В нашей стране статистика, вероятно, будет не лучше. Ни Маска, ни его команду это, впрочем, не смущает. Они парируют: в лазерную коррекцию зрения тоже не верили. Вернее, не доверяли. Каких-нибудь 20 лет назад под лазерный «нож» ложились лишь 20 тыс. человек ежегодно, сегодня это число составляет уже 2 млн. Примерно та же картина по кардиостимуляторам, дефибрилляторам и пересадке органов.

НО ЧТО ЖЕ ТАКОЕ NEURALINK? Пока лишь планов громадье – в отличие от других идей Маска, об этой известно меньше всего, потому что проект на ранней стадии запуска. Компания была основана в 2016 году, а первые данные о ней появились в марте 2017-го. Финансируется она, кстати, полностью на средства создателя (есть также информация, что возможно спонсорство Питера Тиля, совместно с которым Маск создал платежную систему PayPal).

Укол в голову - и мозг мышки опутан проводами. www.extremetech.com

Что же задумал Маск? Разработку устройств, которые можно будет вживить в наш мозг. Перспективы реализации Neuralink цветны и лучисты: улучшение памяти отдельно взятого человека, неразрывная связь его с компьютером и Всемирной паутиной, доступ ко всему, чему только можно, и, как следствие, неограниченные возможности. Ну, если сравнивать их с теми, которые есть у человека сегодня. Но в первую очередь речь идет об имплантатах, которые подавляют развитие трудноизлечимых заболеваний мозга, к примеру, эпилепсии. А уж потом – в случае успеха – можно будет говорить и об улучшении естественных биологических функций.

ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬ И ЕГО ПОКЛОННИКИ называют такие устройства «невральным кружевом». Этот термин когда-то придумал шотландский писатель-футуролог Иэн Бэнкс, описавший в своих книгах некую паутинообразную структуру, вживляемую в человеческий мозг и обеспечивающую симбиоз с машинами. Но до паутины нам пока далеко. Все, что внедряют сегодня в мозг, – это микрочипы: для облегчения симптомов различных заболеваний, например, паркинсонизма. Не говоря уже о количестве этих устройств в сером веществе. На сегодняшний день рекорд числа электродов, одновременно находящихся в человеческом мозге, – не более 200 штук. Они способны измерить импульсы примерно от 500 нейронов одновременно. Если сравнивать со зрением, то это похоже на то, как видит бабочка – размытыми пятнами. При помощи пары сотен электродов можно передать разве что простое сообщение, что-то вроде: «Меня зовут Илон Маск, и я хочу изменить этот мир».

Внутричерепная электродная сетка. Фото: Arne Ekstrom, sciencenode.org

ЧТОБЫ РАСШИФРОВЫВАТЬ все мыслительные процессы, происходящие в нашем мозгу, нужна по-настоящему высокая пропускная способность. Очень высокая: миллион одновременно считываемых нейронов – такую цифру озвучили в компании Neuralink. Там подсчитали: если прогресс будет добавлять по 500 нейронов каждые полтора года, то миллиона можно достигнуть лишь к 5017 году, то есть через три тысячи лет. А вот если удваивать число нейронов за тот же период, то миллион мы получим очень скоро – к 2034 году. Вопрос – как это сделать? Но команда Маска полна оптимизма. Еще в 1970-х, когда высшим достижением компьютерной мысли была ЭВМ, никто и подумать не мог, что через каких-нибудь сорок лет в кармане у каждого из нас будет лежать гаджет, способный отправить космический корабль на Луну. Так что мешает мечтать о будущем?

Правда, для внедрения нейрокомпьютерных интерфейсов в нашу черепушку есть и другие тернии. В первую очередь – то, что для имплантации чипов «емкость» надо вскрывать. Операции на мозге до сих пор остаются самыми сложными, дорогими и опасными в мире, поэтому внедрять электроды в мозг ради светлого будущего будет разве что умалишенный. Не говоря уже о количестве нейрохирургов, которые должны будут работать над головой одного-единственного пациента, чтобы внедрить туда миллион электродов. Илон Маск считает, что эту проблему можно решить, если процесс автоматизировать и проводить его при помощи машин, а не людей.

Все, что внедряют сегодня в мозг, - это микрочипы. Фото: justin Williams, www.news.wisc.edu

Еще одна проблема – провода, которые в буквальном смысле торчат из головы пациентов с чипами в мозгу. Необходимо создание беспроводных устройств, которые могли бы передавать и получать кучу данных на расстоянии. Это означает, что интерфейс должен сам уметь заботиться об усилении сигнала, преобразовывать аналог в цифру, сжимать данные и т. д. А это добавляет устройствам еще большей сложности.

ДУМАЕТЕ, трудности закончились? Как бы не так. Не менее серьезной является проблема биосовместимости. Чувствительная электроника плохо переносит желеобразные среды, такие как наш с вами организм. А у последнего, как известно, «аллергия» на любые инородные тела внутри себя. Вместе с тем, мозговые интерфейсы должны работать вечно и не давать сбоев. Это значит, они должны быть надежно упакованы, спрятаны от «агрессивного» мозга, а тот, в свою очередь, должен быть «обманут» и свято верить, что внутри него нет никаких посторонних предметов.

Эта "татуировка" - на самом деле датчик, контролирующий жизненные показатели. www.sites.tufts.edu

Еще одна проблема – нехватка места. В буквальном смысле. Даже самые крошечные чипы в таком количестве сегодня требуют большого пространства – как минимум с еще одну голову человека. Где ее взять? И не будем забывать про сами интерфейсы, которые пока оптимизированы в основном лишь для простой электрической записи или электростимуляции. Эффективный же электрод должен быть механически сложен – так же, как сами нейронные цепи. Он должен уметь записывать и стимулировать, а еще взаимодействовать с нейронами – электрически, химически и механически.

НО ДОПУСТИМ, все проблемы решены: интерфейс создан, мозг обманут, оборудование по вживлению готово к запуску. Остается еще кое-что – язык нейронов. Мы его попросту не знаем. Хотя отдельные импульсы расшифровать можно, вести диалог одновременно с миллионом нейронов – это вам не «солнышко» крутить! Чтобы понять язык мозга, нужно осуществить мощный скачок в машинном обучении и бог знает что еще. Но не все так плохо. Пока одни ищут трудности, другие находят возможности. Например, группа ученых из Университета Иллинойса разрабатывает интерфейс на основе шелка. Тонкий и мягкий материал, покрытый гибкими кремниевыми транзисторами, можно свернуть в трубочку и ввести в мозг, почти не вскрывая череп. Там он (в теории) должен расправиться и покрыть извилины наподобие пленки.

В рамках ежегодных интеллектуальных конференций некоммерческого фонда TED (Technology Entertainment Design, США) были продемонстрированы электроды, нанесенные прямо на кожу человека, – что-то вроде временной татуировки. Специалисты полагают, что нечто подобное теоретически можно будет использовать и в мозге. Есть ученые, которые разрабатывают сверхтонкую электродную наносетку, которую можно будет ввести под череп при помощи шприца. Другой подход – ввести электроды через вены и артерии. Об этом, кстати, говорит и сам Маск: «Наименее инвазивный способ будет чем-то вроде прочного стента, который входит через бедренную артерию и разворачивается в кровеносной системе для взаимодействия с нейронами. Нейроны используют много энергии, так что это, по сути, дорожная сетка к каждому нейрону».

В 2014 году американский невролог Фил Кеннеди внедрил в свой мозг несколько электродов и передатчик для трансляции сигналов. Почти два месяца он использовал эту систему для записи сигналов мозга, затем эксперимент пришлось прекратить, чтобы не рисковать жизнью. передатчик извлекли, а электроды безопаснее было оставить внутри мозга. www.newochem.ru

А вот в Управлении перспективных исследований проектов Министерства обороны США (или DARPA – Defense Advanced Research Projects Agency), отвечающем за разработку новых технологий для армии, планируют создание интерфейса, который бы вмещал в себя тот же миллион электродов, но был бы размером с монетку. Но одну из самых оригинальных идей предложили в самой компании Neuralink: ее сотрудник (и ученый из Калифорнийского университета в Беркли), двадцатилетний Ди Джей Сео, разработал концепцию так называемой нейронной пыли – крошечных (размером в 100 мкм, то есть примерно равных ширине волоса) ультразвуковых кремниевых сенсоров, способных обеспечить новый способ записи деятельности мозга. Предполагается, что нейронная пыль будет впрыскиваться прямо в его кору. В непосредственной близости от последней расположится трехмиллиметровый чип, чтобы взаимодействовать с датчиками пыли при помощи ультразвука.

В ОБЩЕМ, ИДЕИ ЕСТЬ – в том числе и вовсе неожиданные. Некоторые, к примеру, предлагают «заразить» мозг неким вирусом, который будет крепиться к клеткам и стимулироваться при помощи света, или использовать углеродные нанотрубки, которые можно направить к серому веществу через кровь.

Не исключено, что когда-нибудь какая-то из этих разработок претворится в жизнь. Вопрос – стоит ли залезать в наше всё, то есть в мозг? Ради победы над какой-нибудь болезнью или хотя бы облегчения симптомов – безусловно, да. А вот ради того, чтобы попросту его «прокачать»… Останемся ли мы после этого людьми? Вопрос философский. Подсказку, впрочем, можно подсмотреть в истории. Во Флоренции конца XIII века, к примеру, всерьез велся теологический спор по поводу того, являются ли очки изобретением сатаны. Вопрос об утрате человеческой природы с тех пор поднимался по поводу каждой технологической новинки, меняющей нашу жизнь, – будь то паровой двигатель, кинематограф или Интернет. Так что, вперед, Илон, только вперед!