Каково это — жить с экспериментальным мозговым имплантом?

Скотт Имбри отчетливо помнит, как впервые использовал роботизированную руку, чтобы пожать кому-то руку, и почувствовал роботизированную конечность, словно свою собственную. «У меня до сих пор мурашки по коже, когда я думаю об этом первом контакте, — говорит он. — Это просто необъяснимо». Этот момент стал возможен благодаря имплантату в мозг: массиву электродов, которые позволяют ему управлять роботизированной рукой и получать тактильные ощущения обратно в мозг.

На это ушли десятилетия. В 1985 году Имбри очнулся в больнице после автомобильной аварии со сломанной шеей, и врач сказал ему, что он никогда больше не сможет пользоваться руками и ногами. Его реакцией было ругательство, говорит он, — и решение. «Я не позволю никому указывать мне, что я могу, а что нет». С решимостью упрямого 22-летнего парня Имбри постепенно восстановил способность ходить и частично двигать руками. Понимая, насколько необычным было его выздоровление, уроженец Иллинойса хотел помочь другим людям в подобных ситуациях и начал искать исследовательские проекты, связанные с травмами спинного мозга. Однако десятилетиями он не подходил для этой работы, пока в 2020 году его наконец не приняли в исследовательский проект Чикагского университета .

Скотт Имбри пожал руку роботизированной руке, управляемой с помощью имплантата в мозг. Электроды регистрируют нейронные сигналы, позволяющие ему перемещать устройство и получать тактильную обратную связь. Вверху: «60 минут»/CBS News; Внизу: Чикагский университет.

Имбри принадлежит к редкой группе людей: в космос побывало больше людей, чем получило такие передовые интерфейсы «мозг-компьютер», как у него. Но все больше компаний сейчас пытаются вывести эти устройства из нейробиологических лабораторий в традиционную медицинскую практику, где они могли бы помочь миллионам людей с параличом и другими неврологическими заболеваниями. Некоторые компании даже надеются, что интерфейсы «мозг-компьютер» в конечном итоге станут потребительской технологией.

Ничего из этого не было бы возможно без таких людей, как Имбри. Он является членом Коалиции пионеров BCI, правозащитной группы, основанной в 2018 году Яном Буркхартом, первым человеком с параличом всех конечностей, восстановившим подвижность рук с помощью мозгового имплантата.

Этот судьбоносный опыт убедил Буркхарта в том, что интерфейсы мозг-компьютер перейдут из лаборатории в реальный мир только в том случае, если пользователи помогут формировать технологию, делясь своими взглядами на то, что работает, что не работает и как устройства вписываются в повседневную жизнь. Коалиция стремится к тому, чтобы компании, врачи и регулирующие органы получали информацию непосредственно от участников испытаний.

Иэн Буркхарт основал Коалицию новаторов в области интерфейсов мозг-компьютер, чтобы гарантировать, что компании, разрабатывающие мозговые имплантаты, получают информацию непосредственно от людей, которые их используют. Слева: Эндрю Спир/Redux; справа: Иэн Буркхарт

Группа также служит сетью взаимной поддержки для участников испытаний. Это крайне важно, поскольку, несмотря на постоянные сообщения о чудесных результатах испытаний интерфейсов мозг-компьютер, имплантация мозгового имплантата сопряжена со значительными рисками. Возможны хирургические осложнения, такие как кровотечение или инфекция в головном мозге. Еще большее беспокойство вызывает потенциальный психологический ущерб, если имплантат не будет работать должным образом или если существенные улучшения в жизни в конечном итоге будут отменены.

Исследователи сразу же это объясняют, и многих это отпугивает, говорит Джон Дауни, доцент кафедры нейрохирургии Чикагского университета и руководитель клинических испытаний Имбри. «Я бы сказал, что количество людей, с которыми я говорю об этом, вероятно, в 10-20 раз превышает количество тех, кто в итоге это делает», — говорит он.

Что происходит во время испытаний интерфейса мозг-компьютер?

Пионеры в области интерфейсов мозг-компьютер пришли к своему уникальному статусу различными путями, включая травмы спинного мозга, паралич, вызванный инсультом, и боковой амиотрофический склероз (БАС). Имплантаты, которые они получают, поставляются компаниями Blackrock Neurotech, Neuralink, Synchron и другими, и проходят тестирование на предмет восстановления функций конечностей, управления компьютерами и роботизированными манипуляторами, а также восстановления речи.

Многие имплантаты записывают сигналы из моторной коры — части мозга, контролирующей произвольные движения, — для управления внешними устройствами. Другие нацелены на соматосенсорную кору, которая обрабатывает сенсорные сигналы от тела, включая прикосновение, боль, температуру и положение конечностей, для воссоздания тактильных ощущений.

Конструкции BCI, используемые современными первопроходцами.

Простота использования во многом зависит от конкретного применения. Восстановление функций собственных конечностей пользователя или управление роботизированными манипуляторами сопряжено с наиболее сложным периодом обучения. На начальных этапах участники наблюдают за тем, как виртуальная рука тянется к предметам, в то время как они представляют или пытаются выполнить то же самое движение. Исследователи записывают соответствующие сигналы мозга и используют их для обучения программного обеспечения-«декодера», которое преобразует нейронную активность в сигналы управления для роботизированной руки или в паттерны стимуляции для нервов или мышц пользователя.

Буркхарт, парализованный в результате несчастного случая во время купания в 2010 году, принял участие в исследовании, проведенном Мемориальным институтом Баттелла и Университетом штата Огайо с 2014 по 2021 год. Его имплантат записывал сигналы из двигательной коры головного мозга, когда он пытался пошевелить рукой, и система передавала эти команды электродам в его руке, которые стимулировали мышцы, контролирующие пальцы.

Иэн Буркхарт, парализованный от груди и ниже, получил мозговой имплант, который передает нервные сигналы через компьютер к его парализованным мышцам, что позволяет ему играть в видеоигры. Battelle

По словам Буркхарта, на то, чтобы система работала безупречно, потребовалось время, и поначалу это требовало предельной концентрации. В конце концов, он смог переключить внимание с каждого отдельного движения пальца на выполнение задачи в целом, что позволило ему проводить кредитной картой, наливать из бутылки и даже играть в Guitar Hero.

Обучение декодера — это тоже не разовый процесс. Системы необходимо регулярно перекалибровывать, чтобы учитывать «нейронный дрейф» — постепенное изменение паттернов нейронной активности человека с течением времени. Для сложных задач, таких как управление роботизированной рукой, исследователям, возможно, придется фактически обучать совершенно новый декодер перед каждой сессией, что может занять до часа.

Остин Беггин говорит, что тестирование интерфейса мозг-компьютер — это тяжелая работа, но добавляет, что такие моменты, как поглаживание собаки, стоят всех усилий. (Фото: Дэниел Лозада/The New York Times/Redux)

Даже после того, как система готова, её использование может быть утомительным, говорит Остин Беггин, который был парализован в результате несчастного случая во время купания в 2015 году и сейчас участвует в исследовании Университета Кейс Вестерн Резерв, направленном на восстановление движений рук. «Умственная нагрузка, необходимая для того, чтобы просто пожать руку или поесть, в сто раз больше, чем у тех, кто даже не задумывается об этом», — говорит он.

Это также требует значительных временных затрат. Беггин каждый месяц ездит более чем за 2 часа из своего дома в Лиме, штат Огайо, в Кливленд на две недели, чтобы принять участие в экспериментах. Все оборудование устанавливается в доме, где он живет, и обычно он работает с исследователями от 3 до 4 часов в день. По его словам, большинство экспериментов на самом деле не направлены на выполнение конкретных задач, а скорее на настройку управляющего программного обеспечения или лучшее понимание его нейронных реакций на различные стимулы.

Но пользователи интерфейсов мозг-компьютер говорят, что упорный труд того стоит. Помимо надежды на восстановление утраченных функций, многие чувствуют сильную моральную обязанность развивать технологию, которая может помочь другим. Беггин сравнивает первопроходцев с первыми астронавтами, которые заложили основу для высадки на Луну. «Мы одни из первых астронавтов, которых подбросило в космос всего на пару часов, а затем они вернулись на Землю», — говорит он.

Эмоциональное воздействие интерфейсов мозг-компьютер

Поговорите с первыми пользователями интерфейсов мозг-компьютер, и вы увидите закономерность: самые большие преимущества часто носят скорее эмоциональный, чем практический характер. Использование роботизированной руки для самостоятельного приема пищи или управления компьютером, безусловно, полезно, но многие первопроходцы говорят, что самые значимые моменты — это те, которые эксперимент даже не пытался воспроизвести. Беггин называет среди своих любимых моментов первое после травмы рукопожатие с родителями и поглаживание своей таксы. «Это просто невероятно», — говорит он.

Участник программы Neuralink Алекс Конли, сломавший шею в автомобильной аварии в 2021 году, использует свой имплант для управления роботизированной рукой и компьютерами, что позволяет ему открывать двери, самостоятельно принимать пищу и пользоваться смартфоном. Но, по его словам, наибольшего прогресса он добился благодаря использованию программного обеспечения для автоматизированного проектирования.

Конли, бывший механик, начал использовать программное обеспечение через несколько дней после имплантации, чтобы проектировать детали, которые можно было изготовить на 3D-принтере. Он проектировал все, от запасных частей для электроинструментов своего дяди до бамперов для грузовика своего зятя. «До аварии я был очень любознательным, умел чинить чужие вещи», — говорит он. «Это приносит мне такую же небольшую радость».

Пользователь интерфейса мозг-компьютер Натан Коупленд использовал роботизированную руку, чтобы получить приветствие кулаком от тогдашнего президента Барака Обамы в 2016 году. Джим Уотсон/AFP/Getty Images

Внешний мир часто недооценивает эти маленькие победы, говорит Натан Коупленд, обладатель рекорда по продолжительности использования функционального мозгового имплантата. После перелома шеи в автомобильной аварии в 2004 году он присоединился к исследованию интерфейса мозг-компьютер в Университете Питтсбурга в 2015 году и с тех пор использует устройство для управления компьютерами и роботизированной рукой.

После того, как он загрузил на Reddit видео, где играет в Final Fantasy XIV, один из комментаторов раскритиковал его за то, что он не использует своё устройство для более практичных задач. Коупленд говорит, что люди не понимают, что эти беззаботные занятия тоже важны. «Многие задачи, которые люди считают обыденными или легкомысленными, вероятно, оказывают наибольшее влияние на тех, кто не может их выполнить», — говорит он. «Я думаю, что свобода воли и самовыражение — это то, что больше всего влияет на жизнь человека».

Натан Коупленд играет в Final Fantasy XIV , используя свой мозговой имплант для управления игровым персонажем.

Когда имплантаты головного мозга меняют жизнь

Эта точка зрения находит отклик у первого пользователя Neuralink, Ноланда Арбо, парализованного от шеи и ниже после несчастного случая во время купания в 2016 году. После имплантации в январе 2024 года он смог управлять курсором уже через несколько минут после включения устройства. Несколько дней спустя инженеры дали ему поиграть в видеоигру Civilization VI, и потенциал технологии внезапно стал для него реальностью. «Я играл в нее 8 или 12 часов подряд», — говорит он. «Это заставило меня почувствовать себя таким независимым и свободным».

До имплантации Neuralink Ноланд Арбо использовал устройства, управляемые ртом, для управления компьютером. Он говорит, что интерфейс мозг-компьютер более надежен и позволяет ему самостоятельно выполнять гораздо больше действий. Ребекка Нобл/The New York Times/Redux

Но эта технология также приносит и более практические преимущества. До имплантации Арбоу пользовался ручкой для набора текста, которую он держал во рту, и джойстиком с управлением ртом, называемым квадростиком, который использует датчики вдоха и выдоха для отдачи команд. Но сложность этого оборудования требовала постоянной помощи сиделки. Имплантация Neuralink значительно расширила возможности Арбоу в выполнении множества действий самостоятельно. Он говорит, что очень ценит то, что ему больше не нужно, чтобы члены его семьи «приходили и помогали мне 100 раз в день».

Для Кейси Харрелл технологии оказали еще более преобразующее воздействие. У активистки по защите климата, которой в 2020 году был поставлен диагноз БАС (боковой амиотрофический склероз), незадолго до этого родилась дочь, и она вела масштабную кампанию, оказывая давление на финансовую компанию с целью заставить ее отказаться от инвестиций в компании с плохой экологической репутацией.

Кейси Харрелл смог возобновить общение в течение 30 минут после включения устройства интерфейса мозг-компьютер. Устройство достаточно быстро преобразует его нейронные сигналы, позволяя ему вести беседы. Иэн Бейтс/The New York Times/Redux

«Каждое утро мы просыпались, и обнаруживали, что он не может делать что-то новое, что-то новое в его теле перестаёт работать», — рассказывает его жена Левана Саксон. Наибольшую тревогу вызывала быстрая потеря речи, из-за которой он, помимо прочего, не мог сообщить о боли. Затем родственник рассказал ему о клиническом исследовании в Калифорнийском университете в Дэвисе, где для восстановления речи использовались интерфейсы мозг-компьютер. Он немедленно записался.

Устройство, имплантированное в июле 2023 года, записывает сигналы из области мозга, которая контролирует мышцы, участвующие в разговоре, и преобразует эти сигналы в инструкции для голосового синтезатора. В течение 30 минут после включения Харрелл снова смог общаться. «Я был совершенно потрясен мыслью о том, как это повлияет на мою жизнь и позволит мне общаться с семьей и друзьями, а также лучше взаимодействовать с моей дочерью», — говорит он. «Это было настолько потрясающе, что я расплакался».

В то время как более ранние вспомогательные технологии ограничивали его возможности короткими прямыми командами, Харрелл говорит, что интерфейс мозг-компьютер достаточно быстр, чтобы он мог вести полноценный разговор, и он смог возобновить работу на неполный рабочий день.

Что сдерживает развитие технологии BCI?

Технология интерфейса мозг-компьютер все еще имеет свои ограничения. Большинство участников испытаний, использующих имплантаты Blackrock Neurotech, могут управлять своими устройствами только в лаборатории, поскольку системы основаны на проводных соединениях и стойках с компьютерным оборудованием. Некоторые пользователи, включая Коупленда и Харрелла, установили оборудование дома, но они все еще не могут выходить из дома с ним. «Это было бы огромным шагом вперед, если бы я мог это делать», — говорит Харрелл.

Академический характер многих исследований создает дополнительные ограничения. Давление, связанное с необходимостью публиковать результаты и получать финансирование, подталкивает исследователей к демонстрации максимальной эффективности в узкоспециализированных задачах, а не к созданию более универсальных и надежных систем, говорит Мариска Ванстенсел, руководитель исследований интерфейсов мозг-компьютер в Университетском медицинском центре Утрехта в Нидерландах. Она отмечает, что исследование пределов возможностей технологии или повторение эксперимента на новых пациентах «менее выгодно с точки зрения финансирования».

В ходе клинического исследования Скотт Имбри использует интерфейс мозг-компьютер для управления роботизированной рукой, используя сигналы из своей моторной коры головного мозга, чтобы заставить её переместить блок. Чикагский университет.

Одной из главных проблем, с которыми сталкивается Имбри, является быстрая смена задач в экспериментах. Как только он начинает осваивать одну задачу, его просят перейти к следующей. Кроме того, дизайн исследований подразумевает, что большая часть времени пользователей тратится на рутинные задачи, необходимые для тонкой настройки системы.

Пожалуй, самая большая проблема заключается в том, что испытания часто ограничены по времени. Отчасти это связано с тем, что рубцовая ткань, образовавшаяся в результате иммунного ответа организма на имплантат, может постепенно ухудшать качество сигнала. Но ограничения в финансировании и доступности исследователей также могут сделать невозможным для пользователей продолжение использования интерфейсов мозг-компьютер после окончания испытаний, даже если технология все еще работоспособна.

Интерфейс мозг-компьютер, разработанный Ианом Буркхартом, позволяет ему брать предметы в руки, наливать жидкость из бутылки и проводить кредитной картой.

Буркхарт имеет личный опыт. Его пробный период был продлен, но в итоге имплантат был удален после того, как у него развилась инфекция. Он всегда знал, что пробный период закончится, но тем не менее это было непросто. «Это было своего рода испытание, когда я смог увидеть возможности восстановления функций», — говорит он. «Теперь я просто вернулся к тому состоянию, в котором был раньше».

Стремление к коммерциализации интерфейсов мозг-компьютер

Достигнут прогресс в переходе от экспериментальных исследовательских устройств к полноценным медицинским изделиям, которые могли бы помочь пользователям в повседневной жизни. Большая часть академических исследований в области интерфейсов мозг-компьютер опиралась на системы Utah Arrays от Blackrock Neurotech, которые обычно содержат 96 игольчатых электродов, проникающих в поверхность мозга. Имплантат соединяется с установленным на черепе основанием, которое, в свою очередь, подключается к внешнему оборудованию. Однако некоторые из новых устройств более изящны и менее инвазивны.

Имплантат Neuralink размещает свою электронику и перезаряжаемую батарею в блоке размером с монету, соединенном с гибкими электродными нитями, вводимыми в мозг с помощью роботизированной «швейной машины». Имплантат, размером примерно с четверть доллара или евро, устанавливается в отверстие, вырезанное в черепе, и заряжается и передает данные беспроводным способом. Synchron использует другой подход, вводя стентоподобный имплантат через кровеносные сосуды в двигательную кору. Этот «стентрод» соединяется проводом с блоком в грудной клетке, который питает имплантат и передает данные беспроводным способом.

Родни Горэм может использовать свой имплант Synchron для управления не только компьютером, но и умными устройствами в своем доме, такими как кондиционер, вентилятор и умная колонка. Родни Декер

Декодер Neuralink работает на ноутбуке, а Synchron использует блок обработки сигналов размером со смартфон в качестве беспроводного моста к устройствам пользователя, что позволяет использовать имплантаты дома и в дороге. Компании также разработали адаптивные декодеры, которые используют машинное обучение для оперативной корректировки нейронных сигналов, что снижает необходимость повторной калибровки.

Для того чтобы эти устройства действительно были удобны в использовании, потребуется технология, способная интерпретировать контекст пользователя, говорит Курт Хаггстром, коммерческий директор Synchron, — включая настроение, уровень внимания и факторы окружающей среды, такие как фоновый шум и местоположение. Такой подход потребует искусственного интеллекта, который анализирует нейронные сигналы наряду с другими потоками данных, такими как аудио- и видеовход.

В прошлом году компания Synchron сделала первый шаг, подключив свой имплант к гарнитуре Apple Vision Pro. Когда участник испытаний Родни Горхам рассматривал такие устройства, как вентилятор, умная колонка и кондиционер, гарнитура накладывала на экран меню, позволяющее ему настраивать параметры устройства с помощью импланта.

Родни Горэм использует свой имплант Synchron, чтобы включать музыку, кормить собаку и многое другое. Synchron BCI

Еще один способ снизить когнитивную нагрузку — это распознавать в нейронных данных сигналы намерения высокого порядка, а не низкоуровневые двигательные команды, говорит Флориан Сольцбахер, соучредитель и главный научный сотрудник Blackrock Neurotech. Например, вместо того чтобы вручную переходить в почтовое приложение и набирать текст, пользователь мог бы просто подумать об отправке электронного письма, и система открыла бы его с уже предварительно заполненным содержимым, говорит он.

По словам Дауни из Чикагского университета, проблема долговечности может оказаться более сложной. Современные имплантаты служат около десяти лет — это далеко не пожизненное решение. А поскольку площадь имплантата в мозге ограничена, его замена возможна лишь один или два раза, добавляет он.

Быстрый технологический прогресс также ставит перед нами сложные вопросы: стоит ли имплантировать интерфейс мозг-компьютер сейчас или подождать появления более совершенного устройства. Это вызывало серьезную обеспокоенность у жены Горхама, Кэролайн. «Я колебалась. Я не хотела, чтобы он участвовал в клинических испытаниях, но, возможно, хотела бы, чтобы он принял участие в будущих», — говорит она. «Я боялась упустить возможность получить будущие обновления».

Станут ли когда-нибудь мозговые имплантаты потребительской техникой?

Некоторые руководители компаний высказывали предположение о том, что интерфейсы мозг-компьютер в конечном итоге станут потребительскими устройствами. Основатель Neuralink Илон Маск особенно активно высказывался на эту тему, предполагая, что имплантаты компании могут заменить смартфоны, позволить людям сохранять и воспроизводить воспоминания или даже достичь «симбиоза» с искусственным интеллектом.

Подобные разговоры вызывают у пользователей смешанные чувства. По словам Беггина, ажиотаж привлекает внимание и финансирование, но может отвлечь от потребностей медицинских работников. Коупленд опасается, что потребительский брендинг может лишить устройства страхового покрытия, а растущий спрос может затруднить доступ к квалифицированным хирургам.

Ноланд Арбо, первый обладатель интерфейса мозг-компьютер от Neuralink, говорит, что использование имплантата для управления компьютером позволило ему почувствовать себя независимым и свободным. Стив Крафт/Guardian/eyevine/Redux

Также существуют опасения по поводу того, как будут обрабатываться данные, собранные компаниями, занимающимися интерфейсами мозг-компьютер, если эти устройства станут широко распространены. Арбо, как участник испытаний, говорит, что он готов отказаться от своих прав на данные ради развития технологии, но считает, что в будущем потребуется более сильная правовая защита. «Принадлежат ли эти данные по-прежнему Neuralink? Принадлежат ли они каждому человеку? И можно ли продать эти данные?» — спрашивает он.

Зальцбахер из Blackrock говорит, что компания по-прежнему сосредоточена на медицинском применении этой технологии. Но он также считает, что компания создает «универсальный интерфейс для любой компьютерной системы», который в будущем может найти более широкое применение. И он говорит, что компания обязана перед пользователями не ограничивать их примитивными вспомогательными технологиями. «Зачем человеку с медицинским заболеванием получать что-то меньшее, чем то, что, возможно, подойдет и здоровому человеку?» — говорит Зальцбахер.

Имбри, всегда полный оптимизма, полностью согласен. Медицинские приборы, по его словам, неизменно дороги, но ориентация на потребительские приложения может подтолкнуть компании к тому, чтобы устройства оставались простыми и доступными, при этом постоянно расширяя их функциональность. «Я искренне верю, что доступность продукта для потребителей только расширит его возможности в медицинской сфере», — говорит он.

Имбри поставил перед собой задачу переориентировать дискуссию об интерфейсах мозг-компьютер на позитивные аспекты. Хотя опасения по поводу рисков обоснованы, он обеспокоен тем, что пугающие формулировки, часто используемые для описания мозговых имплантатов, отпугивают людей от участия в испытаниях, которые могли бы им помочь.

«Я помню, как лежал в постели и не мог пошевелиться, — говорит он, — и это было действительно бесчеловечно — просить кого-то делать за тебя всё. Как люди, мы хотим быть независимыми».

Данная статья опубликована в печатном номере за май 2026 года под заголовком « Жизнь с экспериментальным мозговым имплантатом».