Мозговые импланты, или нейроимпланты, стремительно развиваются, переходя из области научных исследований в практическое применение. Эти технологические устройства, размещаемые на поверхности мозга или прикрепляемые к его коре, открывают новые возможности в медицине и нейронауке.
Основная цель современных нейроимплантов — создание биомедицинских протезов, способных обойти участки мозга, поврежденные в результате инсульта или других заболеваний. Их применение варьируется от восстановления сенсорных функций вроде зрения до обеспечения двигательных возможностей и коммуникации для людей с тяжелыми травмами.
Ключевой компонент этой технологии — интерфейсы мозг — компьютер (BCI). Они позволяют создать прямую связь между нейронными системами и компьютерными чипами, открывая новые горизонты в лечении и реабилитации пациентов с различными неврологическими нарушениями.
В последние годы развитие искусственного интеллекта значительно ускорило прогресс в области нейроимплантов. ИИ не только улучшает обработку сигналов мозга, но и позволяет создавать более адаптивные и эффективные системы BCI.
ForkLog рассмотрел, как искусственный интеллект трансформирует технологии нейроимплантов, какое влияние это оказывает на развитие науки и какие перспективы открываются перед медициной и обществом в целом.
От фантастики к реальности: преимущества имплементации ИИ в BCI
Уже несколько десятилетий нейрохирурги успешно используют мозговые импланты для лечения болезни Паркинсона и других двигательных расстройств. Метод глубокой стимуляции мозга помог более чем 160 000 пациентов.
Однако внедрение ИИ позволяет сделать эти технологии еще более эффективными, расширяя их применение на восстановление слуха, зрения или способности говорить. Это достигается путем считывания сигналов активности мозга, их интерпретации с помощью искусственного интеллекта и воспроизведения нужных действий.
Использование таких данных, обработанных ИИ, открывает возможности для более эффективного управления биопротезами. Моторизированные конечности будут выполнять действия, задуманные пациентом, подобно тому, как здоровые люди управляют своими руками и ногами.
Более того, ИИ-импланты потенциально могут улучшить когнитивные способности или даже память человека. Впрочем, эта область пока ограничена строгими медицинскими регуляциями.
Как ИИ расшифрует мозг
Интеграция методов машинного обучения, глубокого обучения и нейронных сетей в системы BCI позволяет достичь новых высот в декодировании сложных сигналов мозга и адаптации к индивидуальным потребностям человека. Алгоритмы могут использоваться для интерпретации умственной активности при выполнении задач двигательного воображения.
В области обработки и анализа сигналов ИИ применяется для извлечения значимых признаков из нейронных сигналов и подавления различных видов шума. Это повышает точность и достоверность собираемых данных, что критически важно для эффективной работы BCI.
Кроме того, ИИ способствует созданию адаптивных интерфейсов, которые могут подстраиваться под индивидуальные особенности и предпочтения пользователей, значительно повышая удобство использования BCI.
Симбиоз искусственного интеллекта и нейроимплантов не только улучшает существующие технологии, но и прокладывает путь к созданию более совершенных и интуитивно понятных интерфейсов между мозгом и компьютерными системами, приближая нас к новой эре взаимодействия человека и машины.
От управления курсором до создания 3D-модели: реальные примеры использования BCI
К настоящему времени технология уже позволяет управлять курсором силой мысли, исключая необходимость в традиционных устройствах ввода. Также интерефейсы мозг — компьютер на основе ИИ реализуют предиктивный набор текста, анализируя мозговые сигналы и предугадывая намерения пользователя относительно слов или фраз.
https://youtu.be/iTZ2N-HJbwA
В медицине BCI с ИИ революционизируют вспомогательные технологии, нейрореабилитацию и диагностику заболеваний мозга, открывая путь к персонализированным стратегиям лечения.
Одно из последних достижений продемонстрировала компания Neuralink. Их пациент через несколько недель после имплантации нейрочипа смог играть в видеоигры и использовать программное обеспечение для 3D-проектирования.
https://youtu.be/X7OpjB_8sHQ
Менее чем через пять минут после подключения устройства он начал управлять курсором силой мысли, а через несколько часов побил мировой рекорд по скорости и точности управления мышью с помощью BCI.
Темная сторона нейротехнологий
Несмотря на огромный потенциал, внедрение ИИ-чипов в мозг человека сопряжено с рядом серьезных рисков и этических проблем.
Существует вероятность кибератак, которые могут привести к краже данных или выведению устройства из строя. В теории это будет иметь катастрофические последствия для пользователя.
Высокая стоимость технологии может сделать ее недоступной для пациентов с низким уровнем дохода, создавая новый вид неравенства в обществе. Более того, внедрение ИИ-чипов в мозг поднимает фундаментальные вопросы о природе человека и его идентичности.
Технические препятствия также остаются значительными. Сбор, экспорт и интерпретация сигналов мозга все еще находятся на ранней стадии развития. Инвазивность операций ограничивает их применение только случаями тяжелой инвалидности.
Этические аспекты, связанные со сбором, хранением и использованием данных о мозге, представляют собой серьезные проблемы. Первостепенное значение имеют защита конфиденциальности пользователей и обеспечение информированного согласия.
Кто возглавит революцию интерфейсов мозг — компьютер?
В сфере разработки BCI уже наблюдается стремительный прогресс с несколькими ключевыми игроками, лидирующими в этой инновационной гонке. Пожалуй, наиболее медийной из них является Neuralink Илона Маска.
В январе 2024 года стартап провел первую имплантацию устройства Link человеку. В результате 30-летний параплегик Ноланд Арбо смог управлять компьютерным курсором силой мысли.
Нейроимплант компании Neuralink. Данные: Neuralink.
Synchron, финансируемый Биллом Гейтсом и Джеффом Безосом конкурент Neuralink, уже имплантировал свое устройство 10 людям. Уникальный подход компании заключается в использовании стента для доставки электродов без необходимости прямого хирургического вмешательства в мозг.
Нейроимплант Synchron позволяет пациенту общаться с помощью силы мысли. Данные: Synchron.
Motif Neurotech разрабатывает неинвазивный интерфейс, который проникает только в череп. Устройство DOT показало потенциал в стимуляции мозга и может найти применение в лечении расстройств настроения.
Нейрочип DOT компании Motif Neurotech. Данные: Motif Neurotech.
Лидером по количеству человеческих испытаний является Blackrock Neurotech. Их устройство MoveAgain получило сертификат FDA Breakthrough Designation в 2021 году.
Нейрочип компании Blackrock Neurotech. Данные: Blackrock Neurotech.
Проект Paradromics разрабатывает высокоскоростной интерфейс, но пока не проводил испытаний на людях. Компания Precision Neuroscience, в свою очередь, создала гибкий электродный массив толщиной с человеческий волос, который может быть имплантирован через небольшой разрез.
Нейроимплант компании Precision Neuroscience. Данные: Precision Neuroscience.
Несмотря на различия в подходах, все эти компании стремятся к одному: расшифровать намерения пользователя через мозговую активность. По прогнозам специалистов, в ближайшие годы рынок BCI может достичь стоимости в несколько миллиардов долларов.
Синергия мозга и машины: выводы
Интеграция BCI и искусственного интеллекта знаменует собой новый шаг в нейротехнологиях, открывая беспрецедентные возможности для расширения человеческих способностей и решения сложных медицинских задач.
Однако развитие этой отрасли требует ответственного подхода. Защита конфиденциальности пользователей, обеспечение этичного использования нейроданных и равный доступ к преимуществам BCI для всех слоев общества должны стать ключевыми приоритетами.
Прозрачность исследований и разработок, а также междисциплинарное сотрудничество играют решающую роль в реализации потенциала BCI при сохранении базовых прав и достоинства человека. Соблюдая баланс между этикой и инновациями, мы сможем создать будущее, где нейротехнологии служат на благо всего человечества, обеспечивая при этом их безопасное и справедливое использование.
