Мозг: беспроводной нейроинтерфейс и нейтроботы для лечения рака. Главные новости за 2 апреля

Разработан беспроводной нейрокомпьютерный интерфейс BrainGate, позволяющий парализованному человеку набирать текст «силой мысли». Нейтроботы научились преодолевать гематоэнцефалический барьер и доставлять лекарство в мозг

Мозг: беспроводной нейроинтерфейс и нейтроботы для лечения рака. Главные новости за 2 апреля

Роботы работают на людей, и люди постепенно им начинают доверять

Нейрокомпьютерный интерфейс BrainGate, разработанный в университете Брауна, используется уже несколько лет. Он относится к интракортикальным имплантам: массив электродов инвазивно соединяется к моторной корой и передает нейронные сигналы на приемник-декодер. Работает интерфейс достаточно устойчиво: парализованный человек может мысленно управлять курсором, нажимать нужные иконки и диктовать (про себя) буквы, чтобы набрать текст. Исследователи планируют использовать BrainGate и для управления протезами. И вот этот интерфейс удалось сделать беспроводным. Имплант снабдили передатчиком, который транслирует сигнал на декодер. То есть человека «отвязали» от провода и дали возможность свободно перемещаться, спать и не терять при этом связь с компьютером. Имплант представляет собой пластину с максимальным размером около 5 см. У него 200 электродов и широкополосная связь: до 48 мегабит. Срок автономной работы 36 часов. Пока устройство тестировалось на двух парализованных мужчинах 35 и 60 лет. Мужчины находились не в больнице, а дома,  но исследователи могли постоянно следить за работой интерфейса. Теперь появилась возможность тестировать работу BrainGate постоянно — 24/7 и на протяжении долгого времени. Это необходимо, чтобы проверить, что происходит с имплантом за год или пять лет непрерывного использования: не травмирует ли он кору мозга, не деградирует ли само устройство. Цель исследователей амбициозна — вернуть парализованных людей к активной жизни, дать им возможность не только набирать сообщения, но двигаться с помощью экзоскелета и других нейропротезов. Еще один шаг в этом направлении сделан успешно.

Мозг хорошо защищен от токсинов и других опасных для него молекул, циркулирующих в крови. Но этот же защитный фильтр — гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) — мешает доставке лекарств к тканям мозга. А это очень нужно, например, при опухолях мозга (глиомах). Ученые из университета Харбина создали микроскопического биоробота, который может обмануть ГЭБ и доставить лекарство в мозг. В качестве главного элемента сборки взяли клетки крови — нейтрофилы (вид лейкоцитов). Кусочек оксида железа и микродозу лекарства паклитаксела «завернули» в бактериальную мембрану кишечной палочки E.Coli и вставили в нейтрофил. Получившихся нейтроботов ввели страдавшей глиомой мыши. Нейтрофилы, подчиняясь внешнему вращающемуся магнитному полю (не зря же железо вставляли), начали двигаться по направлению к мозгу вместе с кровотоком. ГЭБ их не остановил. Он же знает, что нейтрофилы специалисты по борьбе с воспалительными процессами. В мозге нейтроботы уже ориентировались на росту воспаления — и двинулись, туда где хуже. А когда уровень воспаления достиг максимума, сработал механизм высвобождения лекарства. В целом все получилось. Мышам — лучше, правда, пока только мышам. Остался вопрос: из 100 введенных нейтроботов до мозга добрались 11. Где остальные? Не «отбомбились» ли по своим? Пока ответа нет, и говорить о клинических испытаниях на людях  рановато.

Чтобы все это работало — и нейроимпланты, и нейтроботы — люди должны доверять машинам и технологиям. До сих пор — вот буквально еще год назад — ситуация была не самая радужная для ученых, придумывающих технологии для лечения мозга и разного рода нейроинтерфейсы. Но за последний год многое изменилось. И виной тому эпидемия COVID-19. Исследователи из Калифорнийских университетов и лабораторий поставили эксперимент, чтобы выяснить: как люди относятся к машинам? Эксперимент строился на основе игры «Диктатор», которая часто используется психологами. В ней первый игрок — Диктатор — получает некоторую сумму денег и может этой суммой поделиться с другим игроком. Если он не поделится, — все деньги его. Казалось бы, всякий рациональный Диктатор просто заберет всю сумму. Но когда эту игру проводили (а делали это в общей сложности уже тысячи раз во время самых разных экспериментов) оказалось, что Диктатор ведет себя нерационально: в среднем 20% суммы он отдает второму игроку. Это чистый альтруизм. Авторы нового исследования, предположили, что люди, пережившие сильный стресс из-за пандемии будут щедрее, чем обычно. (Уровень стресса измеряли специальными посттравматическими тестами). Но ученые никак не ожидали, что эта щедрость распространится не только на людей, но и на машины. Но именно так и получилось. Оказалось, что люди так или иначе от COVID-19 пострадавшие — жертвуют в игре Диктатор, во-первых больше, чем статически средние 20%, а во-вторых, машинам — компьютерам, с которыми они общались через стандартный интерфейс — жертвуют практически столько же сколько и людям. Исследователи, делают вывод: пандемия сделала людей и машины ближе друг к другу и повысила уровень доверия человека к машине. А значит, скажем, к нейрокомпьютерным интерфейсам люди будут относиться спокойнее. 

Ссылка на основную публикацию