В отличие от интерфейса «мозг-компьютер» Илона Маска, Synchron не требует проведения операции на открытом черепе и имеет встроенный чат-бот OpenAI.
ФОТО: СТЕФАНИ СТРАСБУРГСохранить эту историю Сохранить эту историю
Марк Джексон играет в компьютерную игру силой мысли. Пока он откидывается в постели, на экране ноутбука в нескольких футах от него появляются три синих круга. Один из них становится красным: цель. Джексон управляет белым кругом, который ему нужно направить к цели, не сталкиваясь с синими препятствиями. Игра немного похожа на Pac-Man. Только вместо джойстика Джексон управляет своим маленьким белым кругом силой мысли. Чтобы двигаться влево, он думает о том, как сжать правый кулак один раз. Чтобы двигаться вправо, он думает о том, как сделать это два раза подряд, как двойной щелчок.
Помимо благополучия
Граница между наукой и здоровьем размыта до неузнаваемости. WIRED готов помочь.
Джексону 65 лет, и он парализован, но он хорош в этой игре. Он въезжает в красный круг. Тот становится синим и издаёт приятный звон! Он попал в цель. В следующем раунде круги меняют положение. Он переходит в следующий раунд, а затем в следующий, и 14 раз из 15 попаданий он выполняет на 100 процентов. С другой стороны, у него уже есть практика.
Пару лет назад хирурги из Питтсбурга имплантировали Джексону экспериментальный интерфейс «мозг-компьютер» (ИМК). Разработанный нью-йоркским стартапом Synchron, он декодирует сигналы мозга Джексона для выполнения команд на ноутбуке и других устройствах. Он один из десяти человек — шестерых в США и четверых в Австралии, — которым имплантировали Synchron в рамках предварительного исследования осуществимости. Помимо игр, ИМК позволяет ему отправлять текстовые сообщения, писать электронные письма и совершать покупки онлайн.
Медицинская сага Джексона началась около пяти лет назад, когда он жил в Джорджии и работал в оптовой цветочной компании — работе своей мечты. Он думал, что защемил нерв в шее. Но в январе 2021 года врачи Университета Эмори сообщили ему диагноз гораздо более серьёзный: боковой амиотрофический склероз. БАС — нейродегенеративное заболевание, при котором со временем разрушаются нервные клетки головного и спинного мозга, что приводит к постепенной потере мышечного контроля. Врач Джексона спросил, не хочет ли он принять участие в клиническом исследовании препарата от БАС. Джексон ответил, что это очевидно.
Джексон в своей спальне на первом этаже. ФОТО: СТЕФАНИ СТРАСБУРГ
До того, как ему поставили диагноз БАС, Джексон занимался столярным делом. ФОТО: СТЕФАНИ СТРАСБУРГНо к декабрю 2022 года он потерял возможность печатать на клавиатуре или поднимать вёдра с цветами на работе, и ему пришлось уйти с работы. Он переехал к брату недалеко от Питтсбурга. «Потеря подвижности, потеря независимости, сопутствующие этой болезни, — говорит Джексон, — это очень тяжело принять, это очень тяжело переосмыслить». Он старался сохранять позитивный настрой, даже несмотря на прогрессирование болезни. Когда летом 2023 года испытания препарата завершились, он с нетерпением ждал возможности присоединиться к другому исследованию, которое могло бы помочь ему с БАС.
Испытание BCI компании Synchron только начиналось в Питтсбургском университете. Хотя имплант не замедлил бы прогрессирование бокового амиотрофического склероза у Джексона, он мог бы вернуть ему часть автономии, утраченной из-за болезни. «Я сразу же воодушевился», — говорит Джексон.
Он начал процесс проверки в июле 2023 года, и шесть недель спустя Джексон был в операционной. В ходе примерно трехчасовой процедуры хирурги сначала ввели Стентрод, проволочную сетчатую трубку размером со спичку, в его яремную вену у основания шеи. Используя катетер, они осторожно пропустили устройство через сосуд, мимо уха и в боковую часть головы, чтобы оно упиралось в двигательную кору, часть мозга, которая контролирует произвольные движения. Затем они ввели небольшое прямоугольное устройство под ключицу Джексона, которое обрабатывает сигналы мозга и передает их через инфракрасный порт за пределы тела. Эти сигналы собираются веслообразным приемником, который находится на груди Джексона, а затем отправляются по проводу в блок, который преобразует их в команды. Когда система подключена, через его рубашку светится пара зеленых лампочек.
После операции установление первоначального соединения заняло несколько месяцев. Грудь Джексона распухла из-за процедуры, что повлияло на качество сигнала. К тому же, внешний блок может находиться лишь на определённом расстоянии от внутреннего. Потребовалось столько проб и ошибок, что Джексон забеспокоился, что это никогда не заработает. «Мы все с нетерпением ждали», — говорит он. Когда блоки наконец соединились в октябре 2023 года, Джексон почувствовал огромное облегчение.
Когда человеку надевают интерфейс мозг-компьютер (BCI), его просят представить себе выполнение определённых действий, например, сжимание и разжимание кулака, чтобы система научилась связывать этот паттерн мозговой активности с этим действием. Это происходит с помощью программного обеспечения на базе искусственного интеллекта, которое декодирует и интерпретирует нейронные сигналы. Несмотря на то, что Джексон парализован и не может пошевелить рукой, нейроны, связанные с этим движением, всё равно активируются, когда он пытается сжать кулак. Именно это намерение движения и предназначено для считывания интерфейсов BCI.
Если процесс имплантации Synchron кажется сложным, учтите, что другие мозговые имплантаты требуют, по сути, хирургического вмешательства. Главный конкурент Synchron, компания Илона Маска Neuralink, удаляет фрагмент черепа и заменяет его устройством размером с монету, которое крепится непосредственно к мозговой ткани с помощью 64 роботизированных проволочных нитей. Компания Маска уже имплантировала своё устройство девяти добровольцам. Некоторых из них даже выписали из больницы на следующий день после процедуры. Хотя инвазивные имплантаты, такие как Neuralink, несут риск повреждения мозговой ткани и кровотечения, основными проблемами, связанными с устройством Synchron, являются образование тромбов и инсульт. Любое имплантируемое устройство несёт риск инфицирования.
Подход Synchron позволил компании вырваться вперёд в гонке за коммерциализацию мозговых имплантатов. Хотя на сегодняшний день компания привлекла всего 145 миллионов долларов против 1,3 миллиарда долларов у Neuralink, компания привлекла финансирование от таких крупных игроков, как Джефф Безос и Билл Гейтс. Сообщается, что сам Маск рассматривал возможность инвестирования, когда разработка Neuralink застопорилась. Компания продолжает расширять функциональность своего BCI, делая его совместимым с рядом существующих потребительских технологий.
В прошлом году компания Synchron представила функцию генеративного чата на базе OpenAI, которая помогает пользователям общаться. Кроме того, компания подключила своё устройство к Apple Vision Pro, который Джексон теперь регулярно использует для развлечений. Затем последовала интеграция с Amazon Alexa, позволяющая пользователям Stentrode управлять виртуальным помощником, используя только мысли. Ранее в этом году Synchron и Apple представили протокол Bluetooth для BCI, благодаря которому при включении системы Synchron она может автоматически обнаруживать и подключаться к iPhone, iPad или Vision Pro. Сейчас Synchron готовится к более масштабному решающему испытанию, необходимому для коммерциализации.
Устройство Stentrode компании Synchron вводится через яремную вену в мозг.
Adobe After EffectsВ то время как Маск представляет себе трансгуманистическое слияние разума и машины, Synchron сосредоточен на удовлетворении насущных потребностей таких людей, как Джексон, с тяжёлыми формами инвалидности. Если Synchron получит поддержку страховых компаний и регулирующих органов, он может открыть новую эру устройств для мозга, которые восстанавливают коммуникацию и движение, лечат неврологические расстройства и психические заболевания, а также выявляют и отслеживают состояния мозга и заболевания. И хотя это не является целью Synchron, её минимально инвазивная технология в конечном итоге может привести к созданию безопасных, незаметных устройств, которые однажды позволят любому человеку играть в видеоигры или пользоваться интернетом, полагаясь исключительно на собственные мысли.
Том Оксли, соучредитель и генеральный директор Synchron , изначально не планировал создавать компанию, специализирующуюся на чтении мыслей. Окончив в 2005 году медицинский факультет Университета Монаша в Австралии, он знал, что хочет специализироваться на изучении мозга, будь то неврология или психиатрия, а для этого ему сначала нужно было пройти обучение по терапии. В рамках обучения Оксли провёл три месяца в клинике паллиативной помощи для пациентов с БАС. «Это было невероятно напряжённо», — говорит он.
Позже, проходя клиническую практику в сельском районе Милдьюра, он подружился с Рахулом Шармой, который учился на кардиолога. Шарма готовил индийскую еду, и они вели долгие философские беседы о будущем медицины. Шарма рассказал Оксли о переходе от операций на открытом сердце к малоинвазивным методам, использующим катетеры, вводимые в кровеносные сосуды. Оксли подумал: «А что, если эти методы доберутся и до мозга?» Ведь мозг имеет разветвлённую сеть кровеносных сосудов. Вскоре они обсуждали возможность установки стентов для доставки лекарств, говорит Шарма, соучредитель и медицинский директор Synchron.
Затем, в 2008 году, Оксли наткнулся на знаменательную статью в научном журнале Nature от 2006 года, описывающую, как два парализованных пациента с мозговым имплантатом успешно управляли компьютером силой мысли. Один из них также смог двигать роботизированную руку. Чтобы добиться новаторских результатов, команда из Университета Брауна и Массачусетской больницы общего профиля использовала устройство под названием «массив Юта» — сетку размером 4 на 4 мм со 100 крошечными металлическими шипами. Массив Юта проникает в мозговую ткань, и электроды на кончиках шипов регистрируют активность отдельных нейронов. Установка массива включает в себя краниотомию, в ходе которой временно удаляется часть черепа. Первый человек, получивший имплант, Мэтью Нэгл, смог двигать курсор, читать электронные письма, играть в Pong и рисовать круг на экране.
«В тот момент меня воодушевил BCI», — говорит Оксли.
Хотя любая нейрокомпьютерная коммуникация сопряжена с рисками, Джексон говорит, что эта технология позволяет ему делать больше, чем он когда-либо мог себе представить. ФОТО: СТЕФАНИ СТРАСБЕРГОн и Шарма задумались о том, чтобы разместить электроды на стентах для регистрации сигналов мозга. Идея создания «стентрода» начала обретать форму. После завершения стажировки по внутренним болезням в 2009 году Оксли позвонил в Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), которое занималось исследованиями в области нейрокомпьютерных интерфейсов (BCI). Менеджер программы DARPA посчитал, что его изобретение может помочь солдатам, потерявшим конечности, управлять роботизированными руками, и пригласил Оксли в Военный медицинский центр имени Уолтера Рида, чтобы представить свою идею.
В итоге DARPA профинансировала полусырую концепцию Оксли и Шармы на сумму 1 миллион долларов, и два года спустя они основали компанию SmartStent, которая впоследствии стала Synchron. Стартап получил дополнительный грант в размере 5 миллионов долларов от правительства Австралии, а позднее ещё 4 миллиона долларов от DARPA и Управления военно-морских исследований. Для разработки «Стентрода» они наняли биомедицинского инженера Николаса Опи, который в то время работал над бионическим глазом, и к 2012 году компания начала имплантировать устройство овцам. В 2019 году в ходе предварительного исследования осуществимости в Австралии первый человек получил «Стентрод». (Первая операция Neuralink на человеке состоялась в январе 2024 года.)
Винод Хосла, чья венчурная компания инвестировала в Synchron, считает, что масштабирование Stentrode можно было бы осуществить быстрее, чем масштабирование других разрабатываемых нейрокомпьютерных интерфейсов, требующих инвазивной нейрохирургии. Эти устройства также потребуют специально обученных нейрохирургов, или, как в случае Neuralink, хирургических роботов. По словам Хослы, гораздо больше кардиологов обучены имплантировать стенты.
Однако подход Synchron имеет свои недостатки. Устройство Synchron использует 16 электродов, расположенных на поверхности стента, для регистрации активности мозга, находясь внутри кровеносного сосуда. Поскольку оно расположено дальше от отдельных нейронов, чем массив Utah и устройство Neuralink, оно улавливает более слабый сигнал.
Исследователи BCI называют это «эффектом стадиона». Если вы сидите на стадионе, вы можете слышать разговоры вокруг. Если вы сидите снаружи стадиона, вы услышите рёв трибун и, возможно, сможете различить, когда был забит гол. «Вопрос в том, насколько сильно вам нужно это слышать, чтобы это было полезно для исследования?» — говорит Кип Людвиг, профессор Висконсинского университета в Мадисоне и содиректор Висконсинского института трансляционной нейроинженерии, который не связан с Synchron.
Имплант Neuralink содержит более 1000 электродов, размещённых на 64 гибких проволочных нитях. Большее количество электродов позволяет извлечь больше информации из мозга, но большее количество не обязательно означает лучшее качество, особенно при выполнении относительно простых задач, таких как перемещение курсора по экрану компьютера. «Минимальный жизнеспособный продукт — это возможность навигации и выбора на iPhone», — говорит Оксли. «Мы думаем, что это будет основным вариантом использования».
Кроме того, Оксли видит огромный потенциал в использовании мелких кровеносных сосудов в качестве путей доступа к новым участкам мозга. «Мы считаем, что это позволяет охватить мозг в 10 раз шире», — говорит он. Большее количество стентродов в мозге может обеспечить более естественный контроль и более сложные функции.
Новое поколение BCI от Synchron не потребует от пациентов физической привязки к системе.
По мере приближения к решающему испытанию в 2026 году, в котором примут участие от 30 до 50 человек, Synchron столкнётся с рядом ключевых вопросов, касающихся его технологии, а именно: каковы преимущества и как их можно измерить? «Эти технологии настолько новы, что дают возможность восстанавливать функции, которые пока не могут восстановить никакие другие устройства или подходы», — говорит Ли Хохберг, исследователь BCI в Массачусетской больнице общего профиля и Университете Брауна, а также автор статьи 2006 года, вдохновившей Оксли. По его словам, «нет проверенных и легко применимых показателей эффективности».
Чтобы имплант Synchron получил одобрение в США, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) должно убедиться, что польза от его применения превышает любые риски. И если он будет одобрен, в каком объеме страховые компании будут покрывать расходы пациентов? В отличие от других лекарственных препаратов и медицинских устройств, BCI не лечат основное заболевание. Они скорее похожи на вспомогательные устройства.
По мере того, как эта область развивается и всё больше стартапов стремятся к коммерциализации, компании и регулирующие органы пытаются разработать такие меры. Уже существуют инструменты оценки, например, функциональных возможностей человека или качества жизни, которые можно применять к нейрокомпьютерным интерфейсам (BCI).
Когда я говорю с Джексоном об этой идее, он не сомневается, что BCI окажут положительное влияние на здоровье и благополучие людей — в конечном итоге. «Я вижу, как в будущем это даст кому-то независимость», — говорит он. Однако на данный момент эта установка не совсем практична. «Мне нужно быть физически подключенным к внешнему проводу. Поэтому я использую само устройство только тогда, когда я подключен», — говорит он. Это происходит дважды в неделю, когда к нему приходит полевой клинический инженер Synchron Мария Нардоцци для проведения обучающих занятий. В конструкции Synchron второго поколения, которая будет испытана в опорном исследовании, внутренний и внешний блоки будут соединяться по беспроводной сети, так что испытуемым не придется быть привязанными к системе.
Несмотря на наличие BCI, Джексон по-прежнему полагается на голосовой помощник для большинства своих нужд. «Если честно, это самый простой способ», — говорит он. Но бывают случаи, когда он не срабатывает, или в приложении может не быть голосового помощника. Например, когда он пытался использовать платёжное приложение Venmo, не было возможности использовать голосовой помощник для указания причины платежа — обязательного поля.
«Технология голосового помощника далека от того, на каком уровне она должна быть», — говорит Шарма. Любой, кто пользовался Alexa или Siri, знает о проблемах с точностью и задержкой между запросом и ответом устройства. Шарма считает, что если BCI смогут выполнять задачи более естественно, чем голосовой помощник, это может склонить чашу весов в пользу пользователей. BCI также обеспечивают большую конфиденциальность. «Если рядом с вами находятся другие люди, вы, возможно, не захотите делиться тем, что пытаетесь сделать или выразить вслух», — говорит он. И, конечно же, для некоторых пациентов с параличом, утративших способность использовать голос, BCI может стать единственным средством общения и взаимодействия с окружающим миром.
Джексон и Мария Нардоцци, полевой клинический инженер Synchron, во время недавнего учебного занятия по нейрокомпьютерной диагностике. ФОТО: СТЕФАНИ СТРАСБЕРГДжексон понимает, что он своего рода подопытный кролик. Он знает, что со временем технологии Synchron станут лучше, быстрее и плавнее. Ему нравится тестировать новые приложения с помощью своего BCI, и он говорит, что больше всего ему нравится работать с Apple Vision Pro. Он больше не может путешествовать, но гарнитура может перенести его в Швейцарские Альпы или в умеренные леса Новой Зеландии. Но есть ещё вещи за пределами цифрового мира, которые он хотел бы делать, но BCI пока не может помочь, — например, живопись и резьба по дереву.
Над его кроватью висит картина с двумя жёлтыми фруктовыми певуньями. Он сам написал её, когда ему было 20 лет. Его мать сохранила картину и заказала для неё рамку. Он с нетерпением ждал возможности заняться масляной живописью на пенсии. Джексон, конечно же, знает, что природа БАС такова, что его состояние неизбежно ухудшается. В конечном итоге он может потерять речь и те произвольные движения, которые у него остались. У него могут развиться когнитивные нарушения, и он больше не сможет контролировать свой BCI; ожидаемая продолжительность жизни человека с БАС составляет от двух до пяти лет после постановки диагноза. Из 10 человек, которым был установлен BCI Synchron, только Джексон и ещё один участник всё ещё используют его. Остальные прекратили использовать его либо из-за прогрессирования БАС, либо из-за смерти.
До того, как Джексону поставили диагноз БАС, он начал заниматься столярным делом. Он хотел научиться вырезать птиц. Деревянная фигурка кардинала, которую он купил, стоит на его прикроватной тумбочке как напоминание о хобби, к которому он никогда не вернётся из-за БАС. «Если бы существовала возможность встроить роботизированные устройства для рук или ног в будущее, — говорит он, — это было бы просто потрясающе». Neuralink тестирует эту возможность, но существующие роботизированные руки далеки от реалистичности. Они могут выполнять простые задачи, выполняемые отрывистыми движениями. Могут пройти десятилетия, прежде чем BCI дадут людям возможность делать что-то столь же сложное, как резьба по дереву.
Сейчас Джексон может использовать BCI для изучения приложений художественных музеев, но он хотел бы найти способ создавать цифровое искусство силой мысли. И хотя эта система пока ограничена во многих отношениях, она позволяет Джексону делать больше, чем он когда-либо мог себе представить. В конце концов, он может перемещать объекты на экране, не используя руки, ноги, глаза, плечи, лицо и даже голос. «Недаром это поистине революционная технология», — говорит он.
Источник: www.wired.com
