Футурология

Благодаря успехам вспомогательных ИС врачи уже всерьез рассматривают перспективу полного отказа от донорских сердец в обозримом будущем. Средний срок работы живых донорских сердец — 15 лет, однако они остаются дефицитом. Средний и максимальный срок работы ИС пока что меньше. Однако максимальное зарегистрированное время использования вспомогательного ИС растет почти линейно и к концу 2030-х годов может приблизиться к 30 годам.

Биокиборгизация на основе «напечатанных» органов

В настоящее время развивается технология 3D-печати органов из смеси клеток на специальных принтерах. Уже были напечатаны кожа и межпозвоночные диски, но вживлены пока только животным. Благодаря технологиям 3D-печати уже сейчас несколько тысяч людей во всем мире имеют титановые протезы костей черепа и ног.

Возможно, что одной из технологий биокиборгизации в будущем станет создание «биосемян», которые помещаются в тело человека и выращивают новый орган или конечность, соединяясь своими отростками с сосудами и нервами.

Идеальным решением проблемы бессмертия может стать 3D-печать всего человеческого тела с последующей пересадкой в него мозга, обновленного с помощью стволовых клеток.

Техническое вмешательство в мозг

Это направление киборгизации еще сильнее приближает ее к ядру личности, поскольку предполагает создание мозговых протезов, которые смогут выполнять функции отдельных участков мозга. До сих пор в этом направлении остается ряд фундаментальных проблем: например, неизвестно, какие части мозга непосредственно порождают субъективный опыт.

В 2003 году исследователями университета Южной Калифорнии была разработана первая схема области мозга крысы, отвечающей за кратковременную память. А через 8 лет эта группа ученых под руководством профессора Теодора Бергера совместно с коллегами из Университета Уэйк Форест создала искусственный гиппокамп крысы и протестировала его на грызунах. Результаты исследований были опубликованы в августе 2011 года в Journal of Neural Engineering. Нейронная сеть, формирующая долговременные воспоминания у крыс, была заменена чипом, который не только дублировал функции гиппокампа, но и смог улучшить способности мозга.

На следующем этапе ученые хотят создать и испытать протез гиппокампа обезьяны. А электронный протез части человеческого мозга Бергер планирует создать через 15 лет.

Уже сейчас в экспериментах вполне может быть собрана интегрированная система жизнеобеспечения, способная одновременно восполнить большинство необходимых функций, если бы было необходимое финансирование.

Основные задачи киборгизации

Задача считывания информации с нервных окончаний

Пока эта проблема не решена, вместо считывания сигналов с разорванных нервов, используют напряжение на оставшихся мышцах.

На этом принципе основан протез ноги, созданный в Центре бионической медицины при Реабилитационном институте Чикаго (RIC) под руководством Леви Харгроува. В нем механические датчики, используемые в традиционных протезах, были заменены на сенсоры нейронных сигналов. Новая система основана на электромиографии (ЭМГ) — регистрации электрической активности мышц. В роли регистраторов выступают электроды, прикрепленные к девяти бедренным мышцам и отвечающие за различные типы движений. Разработка является уникальной: ранее не удавалось создать двухсуставную механическую ногу, управляемую непосредственно мозгом.

Другой пример — представленный в 2010 году на Международном конгрессе по протезированию и ортопедии (ISPO World Congress) в Лейпциге (Германия) протез кисти руки, с помощью которого человек может выполнять даже сложные манипуляции. Устройство, разработанное компанией BeBionic, обладает миоэлектрической системой управления, когда на сохранившемся участке конечности считываются мышечные импульсы и преобразуются в соответствующие команды для исполнительных приводов протеза. Кроме того, аппарат содержит модуль беспроводной связи и обладает гибкой системой настройки пользователем, что еще больше расширяет его функциональность в сравнении с аналогичными решениями.

Реальное «подключение проводов к нервам» требует успехов в области микрохирургии и регенеративной медицины, а также создания микроскопических передатчиков радиосигналов из-под кожи.

В 2009 году группа ученых из Калифорнийского университета под руководством Марка Тушинского восстановила систему нервных волокон, называемых кортико-спинальными моторными аксонами, на травмированном участке головного мозга крыс. Ученые спроектировали поврежденные нейроны так, чтобы у них было повышено число рецепторов фактора роста нервной системы — нейротрофический фактор мозга (BDNF). Введение фактора роста в травмируемую область заставляло аксоны производить вещество trkB, которое является рецептором для BDNF. Именно trkB позволяет провести регенерацию.