С имплантатами жизнь станет лучше

В настоящее время созданием сложных электронных компонентов, которые должны быть имплантированы в тело человека для моделирования отдельных его функций, занимаются коллективы, объединяющие хирургов, исследователей, инженеров и специалистов по компьютерным технологиям. Современные биоэлектронные технологии помогают людям, страдающим различными заболеваниями, в том числе и имеющим нарушения опорно-двигательного аппарата. Возможно, наступит день, когда слепой увидит наконец краски мира, а глухой услышит окружающие его звуки. Исследователи совершили уже немало прорывов в медицине, но достижения в этой области пока уступают возможностям естественных органов зрения, слуха, мышления и передвижения среднестатистического человека.

Тем не менее имплантаты становятся все лучше, быстрее и компактнее, а эксперты утверждают, что уже через пять-десять лет возможности здорового человека заметно расширятся. Исследования в области создания медицинских имплантатов не только подтверждают гигантские перспективы, открываемые электронными компонентами при лечении различных заболеваний, но и формируют новую парадигму оценки человеческого потенциала.

Бионические глаза

С конца 80-х годов участники проекта Boston Retinal Implant Project занимаются разработкой глазных имплантатов, препятствующих развитию пигментного ретинита и возрастной дегенерации желтого пятна — двух основных причин наступления слепоты. Герметичный титановый имплантат, внутри которого находится 200-канальный чип, вставляется в глазницу, а виток провода окружает радужную оболочку глаза. Передачей данных управляет беспроводной компьютерный контроллер, находящийся вне тела человека. Доктор Шон Келли и другие ученые на протяжении 14 лет работают над этим проектом на базе Массачусетского технологического института. Ожидается, что клинические испытания на людях начнутся через три года.

Пациенты, которым внедрят этот имплантат, будут носить очки с вмонтированной в них камерой и небольшой карманный компьютер, работающий на батарее. Компьютер считывает и анализирует поступающее на него изображение, после чего пересылает данные на имплантат. Электрические импульсы передаются на нервные окончания сетчатки с помощью специальных электродов. С помощью такого приспособления человек сможет различать несколько сотен пикселов визуальной информации (в отличие от нескольких миллионов пикселов при здоровом зрении). Кроме того, потребуется проведение специальной терапии, для того чтобы научить мозг правильно интерпретировать шаблоны точек и цветовой информации.

"Изображение представляет собой табло из отдельных пикселов", — пояснил Келли.

Но удастся ли имплантатам в конечном итоге выйти за рамки решения задач коррекции зрения и превратиться в средство создания сверхчеловека? Келли полагает, что развитие человеко-машинных интерфейсов, в том числе и интерфейсов, направленных на совершенствование зрения, поможет существенно расширить возможности человека, но в ближайшее время появления подобных приложений ждать не приходится.

"Людям с абсолютно здоровым зрением внедрение имплантатов сегодня не грозит", — подчеркнул Келли.

>Глазной имплантат компании Second Sight Medical Products способен частично вернуть зрение слепым пациентам.<

Итак, возможности бионического зрения имплантатов весьма ограниченны, а что можно сказать про устройства ввода? Что если заменить камеру, передающую изображение на имплантат, прибором ночного видения, который позволяет идентифицировать объекты в полной темноте?

Вице-президент Second Sight Medical Products по вопросам развития бизнеса Брайан Меч решил рассмотреть подобный гипотетический сценарий. В настоящее время глазной имплантат Argus II проходит клинические испытания.
Система Argus II состоит из имплантируемых электронных компонентов, камеры, вмонтированной в солнечные очки, видеопроцессора и батареи, закрепляемой на поясе. У имплантата имеется 60 электродов, которые формируют изображение, включающее в себя 60 пикселов. Следует учесть, что стандартная веб-графика имеет разрешение 72 пиксела на кв. дюйм. А при ночном сценарии 60 пикселов — уже больше того, что вы увидите собственными здоровыми глазами, если погасить свет.

Предыдущая модель Argus имела 16 электродов. Устройства следующего поколения предполагается оснастить 240 электродами. А перспективные планы компании предусматривают создание имплантата, оснащенного тысячей электродов.

Связь компьютера с мозгом

В центре внимания разработчиков имплантационных технологий находится мозг и его способность воспринимать и интерпретировать данные. Компания Neural Signals проектирует интерфейсы между мозгом и компьютером, которые должны помочь восстановить речь людям, перенесшим серьезные повреждения мозга (например, инсульт). Наиболее известным своим пациентом генеральный и научный директор Neural Signals Филип Кеннеди считает Эрика Рамси, который был парализован, попав в 1999 году в серьезную аварию.

Хотя Рамси полностью сохранил чувствительность и мыслительные способности, он совершенно не в состоянии говорить. Единственная мышца, над которой он сохранил контроль, позволяет ему лишь перемещать зрачки вверх и вниз. В статье, опубликованной в октябре 2008 года в журнале Esquire, говорилось, что Кеннеди использовал специальный интерфейс между мозгом и компьютером, с тем чтобы дать Рамси шанс стать первым человеком, мысли которого напрямую транслировались бы в речь.

Нейротрофические электроды Neural Signals, размещаемые в той области мозга, которая отвечает за речевую деятельность, регистрируют электрические импульсы и посылают их в компьютер, где они преобразуются в одну из 39 фонем английского языка. Динамики транслируют реконструированный звук.

"Хотелось бы, чтобы технология позволяла восстанавливать естественный темп речи, на уровне примерно 100 коротких слов в минуту, — отметил Кеннеди. — В этом случае наши пациенты смогут нормально разговаривать и общаться".

Приложения, использующие интерфейсы между мозгом и компьютером и позволяющие повысить эффективность деятельности здорового человека, по мнению Кеннеди, появятся лет через десять. Конечно, при условии, что этими вопросами будут заниматься достойные люди, а на реализацию проектов выделят адекватные деньги. Трудность заключается в том, что необходимо найти способ обращения к мозгу, не разрушающий его. Прямая загрузка информации в мозг в том виде, в каком мы наблюдали ее в фильме "Матрица", нереальна с точки зрения как концепции, так и ее реализации.

"Мозг не может мгновенно загрузить информацию и тут же обработать ее, — предупреждает Кеннеди. — Анализ данных потребует определенного времени".

Ближайшие перспективы: улучшение мозговых имплантатов

Имплантирование искусственных элементов в мозг сопряжено с целым рядом трудностей. С одной стороны, толщина этих элементов относительно велика, и мозгу тяжело выдерживать их присутствие. С другой — имплантаты должны поддерживать кабельные соединения с довольно крупными контактами. Это уменьшает число электродов, которые поддаются имплантированию.

Старший преподаватель биотехнологий и неврологии Университета Пенсильвании Брайан Литт предлагает два пути уменьшения размеров и повышения эффективности мозговых имплантатов. В сотрудничестве с Джоном Роджерсом из Университета штата Иллинойс он нашел способ размещения активных электронных компонентов на гибких листах, изготовленных из резины или пластика. Энергия питания подается непосредственно на устройство, находящееся вблизи мозговых тканей, а также на другие элементы конструкции: усилители и схемы мультиплексоров.

С помощью Дэвида Каплана и Фио Оменетто из Университета Тафта доктор Литт разместил имплантируемые устройства на растворимом шелке — тонком и гибком материале, обладающем более высокой биологической совместимостью с мозгом, чем резина или пластик. Данная технология позволит изготавливать имплантаты, содержащие сотни и тысячи контактов, в то время как сегодня максимальное их количество ограничено двузначными величинами. Ожидается, что имплантаты из шелка будут готовы к клиническим испытаниям на людях через один-два года.

"Технология обладает достаточно высоким потенциалом для оказания помощи больным эпилепсией, — подчеркнул Литт. — Если нам удастся снизить долю неконтролируемых припадков с 35 до 31%, можно будет сказать, что жизнь прожита не зря".

Литт не занимался специально бионическими исследованиями, направленными на расширение возможностей человека, но полагает, что результаты его работы могут пригодиться при создании соответствующих приложений.
"Крохотный шаг отделяет достигнутые нами результаты от наработок, которые можно будет использовать для расширения интеллектуальных возможностей человека", — подчеркнул он.

Имплантация в тело

В настоящее время лаборатории, финансируемые правительством и коммерческими организациями, не нацелены на расширение возможностей человека. Частично это объясняется тем, что технология еще не готова, а частично тем, что медицинская отрасль подвергается жесткому регулированию. Исследователи получают необходимые им денежные средства и одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в том случае, если разрабатываемые ими устройства отвечают требованиям, предъявляемым к их назначению, безопасности и эффективности. И вряд ли они согласятся рискнуть своими средствами к существованию ради того, чтобы повысить ваши шансы на победу на теннисном турнире.

> Этот неодимовый магнит был вживлен в подушечку левого безымянного пальца исследователя Тода Хаффмана.<

Однако независимый исследователь Тод Хаффман считает, что технологии имплантации будут постепенно развиваться и модифицироваться, поднимая человеческие возможности на уровень выше среднего. "В голову сразу приходит мысль о протезах, но круг наших исследований этим не ограничивается", — заметил Хаффман.

Все идеи Хаффмана, касающиеся имплантации, основаны на его собственном опыте. Несколько лет назад он в качестве эксперимента вживил в безымянный палец своей левой руки магнит на основе редкоземельного элемента. Сегодня Хаффман чувствует, что вблизи работающих электроприборов в его пальце начинается вибрация. Беря в руки фен, он ощущает, как через устройство идет ток. Аналогичный имплантат может выступать в роли сотового телефона, находящегося в «ультраспящем» режиме. При поступлении вызова он незаметно начнет вибрировать в вашем пальце, не издавая при этом ни звука.

Последствия совершенствования

Эксперимент Хаффмана породил вопросы, требующие тщательного осмысления. Как бы вы распорядились расширением возможностей, заложенных в вас природой? Будете ли при этом испытывать трудности в процессе общения с другими людьми? Как вы оцениваете свои нынешние возможности и готовы ли идти на риск? Хаффман имплантировал магнит в наименее важный для себя палец на случай, если его придется лишиться.

"Многие люди, задумывающиеся о технологиях расширения возможностей, не представляют себе риски, сопряженные с их применением, — заметил Хаффман. — До тех пор пока вы не начнете заниматься этим на практике, вам тяжело определить соотношение получаемых преимуществ и цены, которую за них придется заплатить".

Кеннеди положительно отозвался об использовании имплантатов для расширения возможностей человека, но только в том случае, если подобные решения будут доступны всем желающим. "Люди с неограниченными ресурсами памяти и неограниченными возможностями обработки данных будут обладать очень большой силой", — пояснил он.

Различные механизмы управления телом позволяют расширять возможности человеческого организма за счет использования технических средств — так называемого технодопинга. Жаркие споры разгорелись не так давно вокруг Оскара Писториуса, южноафриканского спринтера с ампутированными ниже колен ногами. Бегая на протезах, он мечтал подняться на пьедестал почета на Олимпийских играх 2008 года в Пекине. Поначалу Международная ассоциация легкоатлетических федераций (IAAF) лишила его права участвовать в олимпиаде, полагая, что пружинящие протезы дают ему преимущество. Впоследствии это решение было пересмотрено, но Писториус, продемонстрировав не слишком высокие результаты, не прошел квалификационный отбор в состав южноафриканской команды. Теперь спортсмену остается ждать олимпиады 2012 года, на которой он намерен вновь попытать счастья.

Представители Университета Пенсильвании проявляют в отношении имплантатов больший оптимизм. Доктор Литт читал студентам курс «Интерфейсы между мозгом и компьютером» и инициировал обсуждение темы использования медицинских устройств, расширяющих возможности человека, с этической точки зрения. Студенты в аудитории разделились на два лагеря. Одни полагали, что, пробегая милю за две минуты, человек сможет еще ярче продемонстрировать свою природную силу. Другие же вспоминали о неоднозначности евгеники и утверждали, что создавать сверхчеловека инженерным разумом неэтично.

Внимание Литта привлек студент, заметивший, что нахождение точек соприкосновения между двумя группами может принести немалую пользу человечеству. "Оставьте их вместе в одной комнате, — предложил он. — Возможно, им удастся найти лекарство против рака".