Ноланд Арбо, находящийся в возрасте тридцати лет, выразил своё удовлетворение возможностью восстановить связь с окружающим миром благодаря нейроимплантату. Этот индивидуум является первым пользователем интерфейса "мозг-компьютер" (Brain-Computer Interface), разработанного компанией Neuralink. Согласно информации, предоставленной изданием Live Science, Ноланд Арбо не испытывает ощущения присутствия встроенного в его череп компьютерного чипа или массива электродов, размещённых в мозговой ткани.
В возрасте 30 лет он пережил инцидент, в результате которого оказался парализованным после несчастного случая, произошедшего во время купания в 2016 году. В ходе последующего диалога с журналистом, он выразил сомнение в реальности наличия имплантата в своем мозге, отметив, что не ощущает его присутствия, кроме случаев, когда устройство физически надавливается.
Однако, несмотря на внешнее невидимость устройства, Арбо отмечает значительное влияние, оказанное имплантатом на его жизнь, позволяющее ему «воссоединиться с окружающим миром». В январе прошлого года он стал участником первого одобренного испытательного процесса, в рамках которого была проведена роботизированная операция по установке имплантата N1, также известного как Link («Связь»).
Инновационная концепция Brain-Computer Interface (BCI) находится в области научных исследований уже несколько десятилетий. Однако, после того как технологический гений Илон Маск возглавил компанию Neuralink, данная область исследований привлекла значительное внимание со стороны общественности. Проведение первого экспериментального использования технологии BCI вызвало новый всплеск интереса к потенциально революционному прибору, способному кардинально улучшить качество жизни лиц, страдающих от полного паралича, таких как квадриплегия, а также людей с ограниченными возможностями и нейродегенеративными заболеваниями.
Нейрокомпьютерный интерфейс (НКИ) представляет собой технологическую систему, позволяющую оцифровывать электрическую активность головного мозга и преобразовывать полученные данные в управляющие команды, которые могут использоваться для контроля различных устройств, включая роботизированные руки и компьютерные мыши. Различные реализации НКИ характеризуются разнообразием конструкций, степенью инвазивности и спецификой регистрации информации.
В зависимости от методики регистрации, НКИ могут быть разделены на несколько категорий:
1. Экстернальные системы, которые используют внешние массивы электродов, помещенных над кожей головы субъекта, для регистрации электрической активности мозга с помощью метода электроэнцефалографии (ЭЭГ).
2. Системы, основанные на использовании электродов, которые находятся на поверхности головного мозга, что позволяет более точно фиксировать активность нейронов.
3. Интракортикальные системы, которые включают в себя электроды, непосредственно имплантированные в мозговую ткань, что обеспечивает наиболее высокую точность и чувствительность к целевым нейронам. Примером такой системы является имплантат Neuralink.
Каждая из этих категорий имеет свои преимущества и ограничения, и выбор конкретного типа НКИ зависит от целей использования и специфики приложения.
Инженер-механик и специалист по нейробиологии из Университета Карнеги-Меллон Дуглас Вебер сравнивает процесс захвата нейронной активности с попыткой зафиксировать разговор между двумя участниками на фоне шума многотысячной аудитории на стадионе. Для того чтобы разобрать и зафиксировать диалог, необходимо приблизиться к говорящим. «С увеличением дистанции между наблюдателем и источником информации, наблюдается усложнение и запутанность получаемой информации», — указывает специалист. Компания Neuralink применяет метод введения электродов непосредственно в моторную кору головного мозга, отвечающую за координацию движений, что позволяет размещать датчики в непосредственной близости к нейронам, участвующим в процессе общения.
Компания Neuralink успешно интегрировала разнообразные инновационные разработки в единую имплантируемую внутрикортикальную беспроводную систему. «Компания объединила лучшее из всего, что я наблюдала в этой области, создав всеобъемлющее решение», — отмечает Дженнифер Коллинджер, специализированный биомедицинский инженер и доцент Университета Питтсбурга.
Цифровой концентратор Link оснащен 64 сверхтонкими проводами, в совокупности содержащими 1024 электроды, что позволяет надежно фиксировать и передавать информацию. Данный аппаратура обладает функциональностью, превосходящей аналогичные устройства, такие как Массив Юты, по количеству электродов в десять раз. Концентратор Link обеспечивает передачу сжатых нейронных сигналов из центральной нервной системы через беспроводной интерфейс Bluetooth. Специально разработанный алгоритм, адаптированный под уникальные нейронные паттерны пользователя, осуществляет трансформацию полученных данных в управляющие команды, которые затем преобразуются в действие.
В соответствии с информацией предоставленной Арбо, он достиг способности управлять цифровым курсором компьютера уже в течение одной недели после проведения хирургического вмешательства, включающего в себя имплантацию. Для осуществления этой функции он применяет два различных подхода. Первый подход базируется на так называемом "движении желания", который предполагает воздействие на парализованную конечность с целью вызвать реакцию на запросы мозга. Используя мышечные сокращения руки, которые все еще способны вызывать незначительные движения, а также совершая мысленное воображение движений этой руки в процессе работы с компьютерной мышью, он успешно осуществляет перемещение курсора по экрану без значительных усилий. Арбо утверждает, что данный метод легко усваивается и требует минимального времени для освоения.
В ходе исследования Арбо выявил возможность управления курсором на экране компьютера, используя визуализацию траектории его движения. Данный метод, который он обозначил как «виртуальное управление», является дополнительным альтернативой первоначальной методике, основанной на физических действиях. Арбо применяет обе стратегии в работе, часто интегрируя их в одну систему. Первая методика предполагает более значительные физические нагрузки, тогда как вторая требует усиленной умственной концентрации. Однако обе методики обеспечивают возможность выполнения задач в многозадачном режиме, что позволяет Арбо осуществлять диалог или питание в то время, как он занят работой на компьютере.
Прежде чем была проведена процедура имплантации, для управления компьютером Арбо использовал либо голосовое управление, либо жесты, осуществляемые с помощью специальной палочки для рта, взаимодействующей с сенсорным экраном. Для осуществления данного метода управления требовалось присутствие посторонней помощи для обеспечения правильного положения используемого оборудования. Однако после внедрения системы BCI Арбо отмечает значительное улучшение в возможности осуществления задач: управление компьютером стало более оперативным, независимым и комфортным.
Профессор Ли Хохберг, специалист в области нейрореанимации и нейробиологии, работающий в Университете Брауна, Массачусетской больнице общего профиля, Гарвардской медицинской школе и системе здравоохранения штата Вирджиния, выразил мнение, что применение передовых технологий BCI должно обеспечивать уровень интуитивности, аналогичный спонтанным движениям здорового человека. В ходе проведённых им исследований и экспериментов, в том числе сотрудничества с Neuralink, профессор Хохберг отметил, что эффективность устройства определяется степенью его интуитивности для пользователя. Он считает, что успешное устройство должно позволять участникам исследований описать процесс взаимодействия с ним без затруднений. По словам профессора, если участники исследования не могут точно описать, как они осуществили определенные действия с помощью устройства, это свидетельствует о правильном направлении разработки технологии.
Компания Neuralink заявила о том, что их клиент Арбо установил рекорды в управлении курсором системы Brain-Computer Interface (BCI), достигая скорости в восемь бит в секунду. Данный показатель отражает как скорость, так и точность работы с BCI. Арбо регулярно использует разработанное им устройство для просмотра веб-страниц, отправки текстовых сообщений, перелистывания по социальным сетям и мультимедийным контентам, навигации в различных приложениях, а также для игры в видеоигры. Он особенно предпочитает игры в шахматы и стратегическую игру Civilization VI.
В процессе эксплуатации чипа проявляются определенные технические ограничения. Одной из ключевых проблем является необходимость периодического подзарядки устройства, что может привести к прерыванию игровой активности. Для проведения процедуры заряда, Арбо применяет специально разработанный шлем, оснащенный беспроводным зарядным аппаратом, что является существенным отличием от традиционных подключаемых модулей BCI, которые продолжают применяться в научных исследованиях. Согласно отзыву пользователя, в остальном устройство Link функционирует без заметных сбоев, за исключением инцидента в феврале, когда его работоспособность была серьезно нарушена.
В течение месяца после проведения хирургической операции, в ходе которой был имплантирован продукт компании Neuralink, было зафиксировано значительное снижение функциональности устройства. Первоначально предполагалось, что причиной является программная ошибка, однако впоследствии специалисты Neuralink уточнили, что причиной является аппаратная неисправность. По данным анализа сигналов, проведенного специалистами Neuralink, было установлено, что 85% нитей имплантата сместились от своего первоначального расположения. Информация о данном инциденте была впервые обнародована компанией Neuralink на своем официальном блоге 8 мая, что совпадает с датой обнаружения проблематического состояния имплантата.
По словам пользователя, имя которого не разглашается, принятие факта оказалось для него крайне тяжелым. В интервью он заявил, что после установки имплантата его надежды на восстановление были разрушены.
В ходе последних исследований специалистов компании Neuralink удалось добиться значительного прогресса в восстановлении функциональности интегральной схемы с использованием алгоритмов, адаптированных для работы с электродами, продолжающими передавать информацию. Тем не менее, отсутствие официальной публикации научной статьи опыта Арбо ограничивает доступную информацию о технологических достижениях компании. Джордж Маллиарас, руководит лабораторией биоэлектроники Кембриджского университета, отмечает, что это является существенным препятствием для понимания современных возможностей технологии. Нет ясности относительно степени проникновения и стабильности положения проводящих нитей, что требует дальнейшего анализа и ожидания публикации исследовательских материалов.
В то время как Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов Соединённых Штатов Америки одобрило предложенный Neuralink план продолжения клинических испытаний, разрешив имплантацию второго устройства удалённому испытуемому. В ходе дальнейших исследований компания намерена рассмотреть вопрос ретракции, предполагая глубокое размещение резьбы N1, что предполагается будет осуществлено на глубине 8 мм, что существенно превышает ранее применявшуюся глубину в 3-5 мм, характерную для испытаний на Арбо.
Компания Neuralink, созданная Илоном Маском, занимается разработкой и внедрением бионических технологий, в частности, нейрокомпьютерных интерфейсов (BCI). Согласно представлениям основателя, каждый объем информации, получаемый с помощью разработанных имплантов, является значимым вкладом в общий базу данных, которая, в свою очередь, может способствовать достижению наиболее амбициозных исследовательских задач в области BCI. К таким задачам относятся восстановление двигательных функций у людей с параличом, а также возрождение зрительных способностей у лиц с потерей зрения.
Илон Маск утверждает, что стремится к формированию своей оптимистической перспективы на основе обоснованных данных и научных исследований. Он отмечает, что прогресс в области BCI развивается достаточно стремительно, и, как результат, перспективы применения данной технологии кажутся обещающими.
С энтузиазмом и нетерпением Илон Маск ожидает того момента, когда первые пациенты получат возможность испытать новые нейрокомпьютерные импланты, что может открыть новые горизонты в области нейрореабилитации и нейропротезирования.