Стать умнее, стать киборгом

Хотите в любой ситуации делать правильный выбор? Однажды это станет возможно благодаря электронному имплантату, улучшающему кратковременную память и способность к принятию решений у приматов. Разработанное учеными устройство может также восстанавливать утраченные функции мозга при болезни Альцгеймера и других заболеваниях нервной системы.
Некоторое время назад Сэм Дедвайлер и его коллеги из Медицинской школы Университета Уэйк Форест в Северной Каролине (США) доказали, что созданный ими имплантат способствует восстановлению двигательных и сенсорных функций у крыс. Теперь же ученые пришли к выводу, что этот чип можно успешно использовать для стимуляции высшей нервной деятельности у обезьян.

Исследователи отобрали для опыта пять макак-резусов и обучили их выполнению заданий на внимание, кратковременную память и принятие решений. Обезьянам давали посмотреть на одну из 5 000 картинок, которую затем убирали и через промежуток времени от 1 до 90 секунд показывали вновь вместе с другими изображениями. Если макака верно указывала на первоначальную картинку, ее вознаграждали стаканчиком сока.

За два года тренировок животные научились выбирать правильные варианты в 75% случаев при небольшом уровне сложности заданий, а если сложность была высока, то их результат падал до 40%. Затем обученным обезьянам вживляли имплантат в участок мозга, ответственный за интеллектуальные функции.

Исследователи смогли улучшить познавательную способность функции макак, запрограммировав имплантаты таким образом, чтобы они срабатывали каждый раз при появлении в мозгу признаков ошибочного выбора (в этом случае проявлялась электрическая активность в совершенно определенном участке мозга, на нее чип и реагировал). Если чип ощущал ошибочный выбор, то он вызывал в другом участке мозга такую активность, какая наблюдалась при принятии правильных решений. Благодаря устройству результативность обезьян при выполнении задания выросла примерно на 10—20%.

Далее ученые решили проверить, способен ли имплантат восстанавливать когнитивные функции макак, у которых в течение некоторого времени имитировали процессы разрушения мозга, характерные для болезни Альцгеймера. Без стимулирующего чипа наблюдательность
обезьян, которым "разрушали мозг", падала на 10% независимо от сложности задачи. А имплантат поднимал интеллектуальные способности макак почти до того уровня, который наблюдался у них до эксперимента (Journal of Neural Engineering, doi.org/jcx).

«Эта работа достойна восхищения», — отмечает независимый специалист Дэниел Чу из Кембриджского университета (Великобритания). Он полагает, что и с более сложными задачами устройство может справляться не менее эффективно.

Высокую оценку исследованию дает и Саймон Шульц из Имперского колледжа Лондона, который, однако, подчеркивает, что механизм описанных выше физиологических процессов пока неясен. Ко всему прочему у каждой обезьяны этот алгоритм был свой, отличный
от других. Исследователи пришли к выводу, что нельзя использовать одну и ту же последовательность нервных импульсов для повышения когнитивных способностей разных индивидов, поскольку такой подход не только не улучшает, но и ухудшает эффектив-
ность имплантата. Таким образом, для того чтобы применять данный метод для лечения людей, ученым придется либо досконально изучить сам процесс формирования правильного алгоритма, либо иметь под рукой записи электрической активности мозга каждого пациента, сделанные до того, как возникли первые признаки заболевания.

Еще одна проблема — осложнения после вживления чипа. «Хирургическое вмешательство провоцирует острое воспаление и появление рубцов, сопровождающееся гибелью клеток вокруг имплантата и образованием изолирующего слоя, который препятствует прохождению нервного импульса», — говорит Чу. Он и его коллеги уже работают над созданием биологически совместимых электродов, позволяющих избежать подобных неприятностей. В то же время Дедвайлер полагает, что однажды необходимость вживления чипов отпадет. С помощью
технологий транскраниальной визуализации и стимуляции ученые смогут влиять на нейронную активность, не вторгаясь внутрь черепной коробки. Как бы то ни было, ученые уверены, что клинические испытания имплантата на людях уже не за горами. Недавно Управление США по надзору за качеством пищевых продуктов и лекарственных средств разрешило использовать похожее устройство для лечения пациентов с болезнью Паркинсона.

«Это отличная новость для тех, кто страдает дегенеративными заболеваниями мозга — и не только для них», — говорит Шульц. Теоретически, возможности устройства не ограничены. Допустим, такой чип установлен у вас в зрительной зоне коры. Он фиксирует алгоритм нейронной активности, когда вы визуально представляете себе какое-то число, и в ответ стимулирует последовательность импульсов, соответствующую образу другого числа. Так можно будет, например, создать абсолютно надежный криптографический ключ, доступ к которому будет только у вас.

«Зачем ограничиваться простым восстановлением функций, когда можно вывести когнитивные способности человека на принципиально иной уровень», — говорит Шульц. Звучит заманчиво, только вот оправдать клинические испытания на здоровых людях будет непросто. Сейчас такое невозможно по этическим соображениям. Поэтому пока исследователи решили, что будут пытаться помочь только тем, кому это действительно необходимо.