Нейрокомп'ютерні інтерфейси: еволюція технології та її потенціал

Взаємодія свідомості й технології може виявитися ключем до подолання обмежень інвалідності та розширення потенціалу нашого мозку: поліпшеної пам'яті та більш швидкого опрацювання інформації. Крім того, НКІ здатні запропонувати людям, що страждають від хронічного болю, вихід із несприятливого становища. Однак ці системи все ще є експериментальними винаходами.

Людський мозок — одна з найскладніших біологічних систем. Він складається з 86 мільярдів нейронів, які утворюють між собою близько 100 трильйонів зв'язків. Його можливості та структура вже давно привертають увагу різноманітних дослідників — вчених із галузі нейронаук. Ще з пізніх 1960-х фахівці експериментували з НКІ-концептами та формували інструменти нейровізуалізації. Вони намагалися зрозуміти, як використовувати мозкову активність для керування технологічними пристроями. Для цього існують два основні способи: імплант і портативне устаткування.

У перших експериментах з НКІ застосовували портативні пристрої: гарнітури та шапки, які вимірювали активність мозку. З плином часу та появою новітніх датчиків і алгоритмів портативні НКІ набули значного поширення в охороні здоров'я: їх застосовують у діагностиці неврологічних захворювань, як-от епілепсія, хвороба Паркінсона і розлади сну.

З імплантами почали експериментувати в 1970-х. Перші випробування проводили на мавпах. Наприкінці 1990-х років нейронауки та обчислювальні технології надали дослідженням BCI нового імпульсу, тож були проведені перші досліди за участю людей. У 1998 році невролог Філіп Кеннеді вперше імплантував НКІ хворому на параліч. Після кількох місяців навчання пацієнт почав керувати комп'ютерним курсором за допомогою думки. Однак виникли ускладнення — розвинулася інфекція, та й імплантувати пристрій у тканини мозку було дуже проблематично. Зрештою, його довелося позбутися.

Нехай ранні випробування й продемонстрували потенціал імплантів щодо зчитування мозкових імпульсів, а також дарували пацієнтам можливість керувати пристроями, технологія вирізнялася обмеженою адаптивністю та була не дуже-то довговічною в експлуатації.

Ці результати відкрили шлях до масштабних НКІ-досліджень та експериментів, метою яких є оптимізація НКІ-технологій у взаємодії людського мозку з електронними пристроями.

За словами Ноланда, імплант дав йому змогу грати у відеоігри та вести листування — раніше про такі активності він міг хіба що мріяти. Проте нюанси все-таки постали — з топографією розміщення електродів на корі мозку, зокрема. Але Ноланд стверджує, що фахівці Neuralink активно працюють над їх усуненням за допомогою корекції особливостей програмного забезпечення. 

Компанія планує й далі працювати над ліквідацією неврологічних викликів людства. Щодо довгострокових цілей, у Neuralink мають намір підвищити потенціал людського мозку завдяки інтеграції ШІ-рішень у центр нашої нервової системи.

Synchron: розумовий контроль Apple Vision Pro

30 липня 2024 року нейротехнологічна компанія Synchron повідомила, що її фахівці синхронізували нейроімплант із гарнітурою Apple Vision Pro. Тож люди з інвалідністю можуть скористатися її функціоналом, не застосовуючи ні рук, ні голосу. На стадію стартапу Synchron вийшла ще 2012 року. У сфері НКІ ця компанія одна з найперших. Метою її технорішень є підвищення інклюзивності нових технологій. У CNBC повідомляють, що першою людиною, яка випробувала нейроімплант, став 64-річний Марк. Однак його прізвище залишається невідомим, оскільки чоловік вважав за краще ним не ділитися. Пацієнт Synchron хворий на бічний аміотрофічний склероз (ALS), який призвів до втрати дієздатності його верхніх кінцівок. Фахівці компанії імплантували НКІ через яремну вену та розмістили чип у кровоносній судині поруч із моторною корою головного мозку. У підсумку пристрій під'єднали до антени, яка інтегрована в підшкірний шар на грудях пацієнта. Саме вона передає імпульси мозку на зовнішні пристрої.

В інтерв'ю CNBC Марк зізнався, що ще з квітня тестує функціонал Vision Pro й тепер може надсилати за її допомогою текстові повідомлення, дивитися телевізор і грати в пасьянс. Він додав, що деякі застосунки складніше опанувати, ніж інші, але він не здається та продовжує експериментувати з новими способами застосування гарнітури. 

Гнучкість, легкість у використанні та функціонал портативних НКІ, що постійно вдосконалюється, роблять ці пристрої дедалі зручнішими. У березні 2024 року дослідники з Техаського університету в Остіні оголосили, що їм вдалося створити НКІ-шапку. Це рішення дарує користувачам із порушеннями моторики можливість перетворювати свої думки на конкретні дії (за допомогою електронних пристроїв), наприклад грати у відеоігри або ж керувати роботизованими кінцівками. Ба більше, це не потребує хірургічного втручання. Завдяки алгоритмам машинного навчання НКІ можна перебудовувати з урахуванням даних користувача, щоб рішення відповідало потребам конкретної людини. Аспект персоналізації дотримано ідеально. Шапка складається з набору електродів, які передають дані про мозкову активність програмному забезпеченню. Далі ПЗ і дослідники працюють над дешифруванням нейронних імпульсів.

Звичайно, нейрокомп'ютерний інтерфейс — уже не нова концепція. Проте в наш час темпи його розвитку та кількість експериментів неухильно зростають. Водночас технологія все ще спричиняє низку побоювань, одним з яких є довгостроковий вплив імпланту на мозок. Можливі наслідки ще не вдалося дослідити повною мірою, а хірургічні операції пов'язані з ризиками, зумовленими зносом електродів і пошкодженням тканин. У зв'язку з цим компаніям буває нелегко домогтися дозволу органів регулювання на проведення випробувань. Іншою проблемою є питання приватності та безпеки даних: НКІ збирають сигнали та іншу інформацію, що пов'язана з мозковою активністю пацієнтів.

Але, навіть зважаючи на всілякі труднощі, складно заперечувати трансформативний НКІ-потенціал. Уже сьогодні різні форми цих технологій змінюють людські життя на краще: від галузі діагностики до ліквідації викликів обмежених можливостей. НКІ здатні подарувати нові імпульси до розвитку для сфери нейродосліджень, а також володіють можливістю забезпечити простішу взаємодію між людиною та машиною. Найімовірніше, в майбутньому ми побачимо ширший спектр цих технологій: в управлінні транспортом і прискоренні комунікації, наприклад. З великою ймовірністю їх потенціал також дасть людині змогу поліпшити пам'ять. Хто знає, можливо, ШІ-інтеграція в мозок — не сюжет із наукової фантастики, а реальність, до якої ми ще зможемо доторкнутися. Принаймні це одна з довгострокових цілей Neuralink, а спільнота вчених продовжує шукати можливості для її реалізації.

Ілон Маск якось зауважив: