Чип моего тела. Какую электронику вживляют в людей сейчас и что нас ждет в будущем

Пионеры биотехнологий или с чего все начиналось

Наверное, самым распространенным электронным прибором, который по сей день вживляют в тело человека, остается кардиостимулятор. С момента разработки первого образца в 1961 году десятки миллионов людей продолжают использовать его внутри своего тела. Немногие знают, что технология первых кардиостимуляторов была основана на опасном радиоактивном источнике питания — плутонии. Он позволял работать сердечному аппарату практически вечно, однако ученые не рекомендовали применять ядерную энергию для кардиостимуляторов из-за риска, связанного с радиацией. В конце 1970-х в спасительном гаджете начали применять дешевые литиевые аккумуляторы, так что потребность в радиоизотопах отпала.

Если же говорить о самом простом протезе, взаимодействующем непосредственно с мозгом, — то это кохлеарный слуховой аппарат, который используют с 1960-х годов. Этот прибор приходит неслышащим людям на помощь, когда обычные слуховые аппараты уже бессильны. Аппарат является своеобразным проводником между ухом и мозгом и состоит из двух частей. Первая — сам имплант, который вживляют во внутреннее ухо. Вторая — речевой процессор, который носят снаружи на ушной раковине. Он улавливает звуки через микрофон и передает на электроды внутреннего импланта. В итоге звуковой сигнал восстанавливается, и человек слышит.

Источник: cochlearimplantlife.com

В 2002 году два британских студента Джеймс Аугер и Джимми Луазо разработали зубной имплант, выполняющий функцию радиоприемника и телефона одновременно. Микросхема устанавливается под зубную пломбу и может принимать и передавать звуковые сигналы от зуба к внутреннему уху по Bluetooth. Благодаря этому устройству человек может слушать радио через интернет или говорить по телефону, не держа при этом аппарат в руках.

Иллюстрация: James Auger + Jimmy Loizeau

В Эдинбургском университете создали микрочипы, которые помогут бороться с раком в режиме реального времени. Их вживляют в организм человека, чтобы они отслеживали состояние опухоли изнутри. Это дает ученым возможность наиболее точно использовать лучевую терапию для уничтожения раковых клеток.

Узнав о возможности использования микросхем внутри тела, в мире нашлись люди, которые в буквальном смысле напичкали свой организм электронными устройствами. Например, в 2017 году студент из Тюмени Константин Поляков вживил в свою руку чип и с его помощью оплачивал проезд в общественном транспорте.

А житель Украины по имени Павел в 2021 году вживил в себя уже восьмой по счету чип. Процедура была несложной. Специалист поместил чип в шприц и сделал пациенту инъекцию в руку без местной анестезии. Павел сказал, что скорее всего будет использовать чип для открытия магнитных дверей. Если же техногик вдруг передумает и решит избавиться от электронного устройства, его легко можно будет извлечь из-под кожи.

Ключ к мозгу

В настоящее время многие ученые — от Илона Маска до специалистов из MIT и минобороны США — занимаются исследованием имплантов головного мозга. Основная цель — предотвратить старение мозговых клеток, увеличить срок сознательной деятельности человека и, при лучшем раскладе, расширить возможности процесса мышления. Нейрочипы вызывают как основной интерес, так и основные опасения.

Американец Мэттью Нейгл оказался парализован после того, как во время драки в 2001 году получил ножевое ранение (мужчине травмировали спинной мозг). Через некоторое время ему предложили поучаствовать в эксперименте, который мог бы частично решить проблему его обездвиженности. Так, Мэттью стал первым в мире человеком, которому вживили мозговой имплант BrainGate. Он позволил Мэттью перемещать курсор на компьютере, когда мужчина визуализировал у себя в голове, как двигает руками в реальности. С помощью этой технологии американец научился включать телевизор, переключать каналы и даже управлять роботизированной рукой.

История Мэттью Нейгла вдохновила многих людей, в том числе Илона Маска, который создал проект Neuralink. Этот стартап занимается разработкой импланта, который, как и BrainGate, способен передавать сигналы от мозга компьютеру. Впервые этот прибор показали в июле 2019-го.

Импланты Neuralink, как планируется, помогут парализованным людям, а также пациентам с другими неврологическими заболеваниями через компьютер управлять различными устройствами силой мысли и даже восстановить свои утраченные двигательные функции. Чип выглядит как монета, его диаметр 23 мм, а толщина — 8 мм. Микропроцессор вживляется под кожу и подключается к мозгу. Всю операцию совершает робот-хирург, который просверливает отверстие в черепе и подсоединяет электроды. По словам Маска, операция безболезненная и не требует анестезии. Пациент может покинуть клинику в тот же день. После имплантации не остается никаких следов, а владелец не ощущает чип как инородное тело. Микропроцессор считывает данные в мозге и соединяется с различными устройствами по Bluetooth на расстоянии до 10 метров.

Импланты уже тестируют на обезьянах и других животных. Например, в 2021 году чип вживили в мозг девятилетней макаки, после чего Neuralink показала видеоролик, в котором примат силой мысли играет в видеоигру. А в декабре 2022 года Маск показал еще одно видео из лаборатории, где обезьяна просит еду силой мысли. На кадрах видно, как животное перемещает курсор по словам на экранной клавиатуре и просит таким образом фрукты. В Neuralink эту технику называют «телепатической печатью».

По плану Маска, в будущем чипы Neuralink смогут поддерживать управление автомобилями Tesla и даже некоторые компьютерные игры. В начале декабря 2022-го Илон Маск пообещал через полгода вживлять чипы в мозг парализованных людей. Он отметил, что его компания будет действовать аккуратно. По его словам, нужные меры предосторожности уже были приняты во время предыдущих подобных исследований, когда чипы вживляли животным.

Миллиардер торопится, поскольку ему «дышат в спину» конкуренты. Например, австралийский стартап Synchron в прошлом году уже получил разрешение на начало испытаний на людях.

К 2024 году перейти к тестированию нейрочипов на людях планируют и в России. Разработкой таких имплантов занимаются специалисты из фонда поддержки слепоглухих «Со-единение» совместно с сотрудниками некоммерческой Лаборатории «Сенсор-Тех».

А в США разработали импланты, встраиваемые в мозг, которые смогут восстановить память человека. Это будет возможно благодаря внутренней стимуляции нейронных связей в мозге.

Что говорят ученые

Некоторые эксперты скептически относятся к возможностям, которые обещает проект Илона Маска.

Профессор медицинской этики и политики здравоохранения Пенсильванского университета Анна Векслер задается логичным вопросом: смогут ли ученые собирать информацию из нашего мозга и пользоваться ей на свое усмотрение?

«Уязвимости в программном обеспечении для стимуляции нейронов могут позволить оказать разрушительное воздействие на мозг, начиная от ограничения деятельности человека, вплоть до смерти, и заканчивая фактически удаленным управлением поведением человека, внедрением ему определенных реакций и мыслей, побуждением к определенным действиям, которые могут выполняться даже бесконтрольно и неосознанно», — считает Дмитрий Москвин, доцент Института кибербезопасности и защиты информации Санкт-Петербургского политехнического университета.

Опрошенные изданием Bloomberg эксперты предостерегают, что тип операции на головном мозге, предложенный Neuralink, гораздо более инвазивен, чем у большинства конкурентов в отрасли. У пациента должен быть удален кусок черепа, а в ткань мозга имплантированы провода.

Есть также эксперты, которые считают, что человеческий мозг устроен очень сложно, и любое некорректное вмешательство может ему навредить. По их словам, чтобы расшифровать всю информацию, которую передает наш мозг, нужно гораздо больше знаний о нем — и это главная проблема.

Что еще будут вживлять в человека

Американская компания Boston Scientific разработала нейростимулятор мозга Vercise, который предназначен для лечения людей с тремором (хроническое дрожание), включая эссенциальный тремор (болезнь Минора). Имплантируемое устройство содержит батарею, которая может работать в течение 25 лет без замены, а сам прибор может очень точно настраиваться в соответствии с анатомией и потребностями пациента.

Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) разрабатывают робокапсулу, которая будет доставлять лекарства прямо в кишечник, а также позволит людям, страдающим диабетом, отказаться от инъекций инсулина.

А ученые Калифорнийского университета в Сан-Диего трудятся над созданием умной таблетки для измерения уровня глюкозы. По задумке, достаточно проглотить небольшую капсулу, которая замерит уровень глюкозы в кишечнике. Полученные данные фиксируются приемником, закрепленным на теле пациента, а в дальнейшем анализируются врачами.

Специалисты из компании Electrozyme создали так называемый сенсор метаболических веществ, который считывает нужную информацию из человеческого пота и позволяет спортсменам оценить свой электролитный баланс, степень напряжения мышц и физическую работоспособность. Особенность устройства в том, что оно сделано в виде временной татуировки.

Австралийская компания Bionic Vision разработала прототип имплантируемого бионического глаза для пациентов, страдающих потерей зрения из-за неизлечимой болезни — пигментного ретинита. Это небольшое устройство напоминает видеокамеру, объектив которой расположен на специальных очках, а изображение передается с помощью имплантируемого устройства через зрительный нерв прямо в мозг. Бионический глаз не дает человеку идеального зрения, но помогает ему лучше ориентироваться в пространстве и различать некоторые предметы, которые находятся относительно близко (например, на столе).

Также эксперты уже не первый год говорят про перспективность изобретения так называемой «умной пыли» — это сотни крошечных роботов размером с песчинку. Находясь в теле человека, они смогут анализировать его состояние, общаться между собой и передавать накопленную информацию. Можно также предположить, что, используя микроустройства, врачи смогут осуществлять различные действия без хирургического вмешательства — например, доставлять лекарства в нужные места человеческого организма, осматривать внутренние органы и многое другое.