Будущее мозга. Как мы изменимся в ближайшие несколько лет

На последующих страницах мы обсудим некоторые из тех новых методов, которые уже используются (или пока только внедряются) в рамках нейробиологических исследований. Мы поговорим о технологических разработках, которые уже сейчас влияют на жизнь людей, страдающих неврологическими заболеваниями, включая нейрокомпьютерный интерфейс, разработку экзоскелета и новейшие направления в исследовании болезни Альцгеймера. Также в конце главы мы остановимся на исследованиях «второго мозга» и захватывающей технике гипноза.

Нейрокомпьютерный интерфейс

Благодаря ему Вселенная и галактики стали казаться нам более близкими, менее неприступными. И история его жизни, несомненно, заставила нас восхищаться им еще больше. Выдающийся физик Стивен Хокинг страдал боковым амиотрофическим склерозом (БАС), нейродегенеративным заболеванием, вызванным постепенным ухудшением в работе и последующей гибелью мотонейронов (нейронов, расположенных в центральной нервной системе и контролирующих мышечную активность). Это привело к развитию у него атрофии и прогрессирующего мышечного паралича, который все больше ограничивал подвижность. Однако в свои 76 лет он был способен общаться с миром с помощью компьютерной системы, которая считывала и интерпретировала небольшие движения на его щеке. Каждое движение перемещало курсор на экране, который он использовал для выбора первой буквы слова, и после того, как первая пара букв была подобрана, сверхсложная система прогнозирования текста предлагала ему наилучшие варианты слов на основе его предыдущих книг и лекций. Таким образом, до самых последних дней своей жизни он мог продолжать читать лекции и успешно писать научно-популярные книги. Использование технологий в сфере медицины и исследовательской деятельности приводит к ошеломляющим разработкам, которые способствуют улучшению качества жизни людей, в особенности тех, кто страдает приводящими к инвалидности заболеваниями. Сегодня все большее число исследователей по всему миру сосредоточивают свои усилия на разработке оборудования, которое позволило бы эффективно и в режиме реального времени декодировать язык нашего мозга. Речь идет в первую очередь о нейрокомпьютерном интерфейсе, соединяющим наш мозг с машиной.

Этот метод начал разрабатываться в 1969 году, когда Эберхард Фетц имплантировал электрод в прецентральную извилину (отвечающую за сознательные движения) мозга обезьяны для отслеживания электрической активности конкретного нейрона. Каждый раз, когда частота активности нейрона возрастала, ученый давал животному угощение. Пройдя этот этап обучения, обезьяна научилась получать больше пищи, активируя этот нейрон все быстрее и быстрее. Данный эксперимент продемонстрировал способность по желанию изменять активность отдельных нейронов и возможность контролировать работу нейрокомпьютерного интерфейса усилием воли.

Работа исследовательской группы во главе с нейробиологом Майклом Мерзеничем, в настоящее время почетным профессором Калифорнийского университета, стала толчком к применению концепции нейрокомпьютерного интерфейса. Составленная и усовершенствованная в результате их работы карта мозга позволила им создать кохлеарный имплантат. Речь идет об устройстве, заменяющим собой орган слуха. Размещенный во внутреннем ухе (лабиринте), он преображает звуки в электрические импульсы, которые затем доставляются в слуховую кору, ответственную за их обработку. Имплантант состоит из звукового приемника, преобразователя, который переводит звук в электрические импульсы, и электрода, хирургически вживленного в слуховой нерв, идущий от уха в мозг. Изобретение этой группы исследователей помогло более 300 000 детей по всему свету с врожденной глухотой услышать мир.

Еще одна инновационная разработка – применение нейронных имплантантов, технологических устройств, устанавливаемых непосредственно на поверхности мозга хирургическим путем и действующих как биомедицинские протезы. Эта новая технология позволяет людям с различной степенью неподвижности, таким как Хокинг, управлять роботизированными руками, курсором настольного компьютера или собственной инвалидной коляской, используя только силу своих мыслей. Для успешного выполнения этих задач крайне важно, чтобы нейронные имплантанты приживались на ткани мозга пациента без осложнений в виде образования рубцов, были правильно откалиброваны для обработки сигналов, а также индивидуально настроены под нужды конкретного человека.