27.10.2019 17:57
Начнем с того, что такое вообще нейротехнологии.
Это совокупность современных методов, позволяющих лечить заболевания мозга и расширять его способности.
Вообще, данная область сформировалась где то примерно около двадцати лет назад, в тот момент, когда появилась идея
преобразовывать электрические сигналы мозга в цифровые данные. А они использовались как команды для управления внешними приборами — нейрокомпьютерными интерфейсами (нейроинтерфейсами).
Эти самые нейроинтерфейсы — это устройства приема и передачи сигналов между нервной системой организма (то есть мозгом) и электронным устройством (компьютером). Головной и спинной мозг состоят из нейронов. Каждый из них способен реагировать на внешние стимулы за счет изменения мембранного потенциала. Когда его значение довольно велико, чтобы преодолеть порог
возбуждения, нейрон генерирует потенциал действия.
Ну, то есть, по сути, получается что этот самый "потенциал действия" работает как триггер - т.е. логический "0" или "1")!
Смотрим далее. Эти нейроинтерфейсы могут записывать электрические сигналы мозга и переводить их на понятный для компьютера язык — например, в цифровой код 110010001110110101, который несет в себе информацию.
Нейроинтерфейсы сейчас творят чудеса. Например, мозговой имплант Калифорнийского университета позволил немым людям переводить их мысли в речь.
Теперь посмотрите этот ролик
Вы могли заметить в данном ролике, что как будто мигающие индикаторы на плате в области мозга человека преобразовываются в звуковую дорожку, т.е. речь этого человека.
Что вы максимально поняли как это работает, представьте, что когда ваш друг говорит слова «Война» и «Мир», то у него активируются две группы нейронов (В и М). И сейчас вы хотите записать его электрические импульсы и перевести их на понятный для компьютера язык. В данном случае 1 — активность определенного нейрона, а 0 — ее отсутствие. Предположим, группа В имеет код 1001, а группа М — 110. То есть, вы легко сможете понять, какое слово пытается сказать ваш друг до его произношения.
Каждый нейроинтерфейс способен проводить ток за счет нескольких электродов и искусственно стимулировать поврежденные зоны мозга. Недавно этот подход начали использовать для лечения болезни Паркинсона и паралича.
Так вот, при болезни Паркинсона «неисправна» черная субстанция (отвечает за движение глаз и пальцев), а при параличе —
часть спинного мозга, то есть нарушается цепь активации двигательных нейронов. Искусственная электростимуляция помогает временно восполнить работу поврежденных клеток, что позволяет людям выполнять физические упражнения. В результате занятий высвобождается множество нейротрофических факторов, способствующих делению и росту новых нейронов, которые заменяют старые. За счет этого происходит восстановление и лечение таких заболеваний.
Хорошо, предположим. Но здесь непонятен следующий момент: на какие конкретно нейроны подают электричество? Просто примерно в некоторую область нейронов?
Ну а еще, что дает именно электричество этой области? Энергию и/или команду?
Компания Cyberkinetic создала устройство, позволяющее парализованным людям писать сообщения и управлять курсором мыши «силой мысли»
Neuralink разрабатывает также и имплантируемые нейроинтерфейсы. Характеристики их продукта на порядки выше ближайших конкурентов.
Вот основные из них:
1. Маленькие размеры. Чип для людей имеет размер 4×5 мм.
2. Большое число электродов. Neuralink вживила крысам более 3000 электродов. Раньше использовали менее 256
3. Высокая биосовместимость. Особое полимерное покрытие похоже по составу на мозговую ткань.
4. Безопасность. Робот аккуратно вживляет «нити».
5. Долговечность. Высокая герметичность устройства.
Основная идея компании Neuralink — научиться имплантировать устройства парализованным людям для управления компьютерной мышью или клавиатурой. Но сейчас такие приборы очень громоздки и неудобны в использовании. А Neuralink же хочет уменьшить размеры и увеличить продолжительность работы устройства.
Другой серьезной задачей является лечение травм спинного или головного мозга путем электростимуляции.
Наиболее сложной задачей в терапии этих заболеваний является установка электродов, ведь обычно это неточный процесс, да и размер проводов довольно велик.
Компания же придумала аккуратного робота, вживляющего электроды с наименьшим повреждением сосудов мозга.
Для этого разработаны очень тонкие «нити». Ширина каждой из них составляет 5–50 мкм, что в три раза тоньше человеческого волоса и сопоставимо с размером нейрона. Такая компактность обеспечивает минимальное повреждение ткани. Сами «нити» несут на себе по 32 электрода, каждый из которых способен записывать электрические сигналы с единичных нейронов:
Эти провода сделаны из биосовместимого материала, помогающего избежать всевозможных воспалений и иммунных атак, которые очень опасны для мозга. Робот успешно устанавливает 40 из 44 проводов (более 90%)
Казалось бы, электроды на месте, и дело уже сделано, но тут наступает один из ключевых этапов работы — передача и запись активности мозга. Этот процесс основывается на улавливании сигналов от ближайших нейронов и их переносе на один из чипов, на каждом из которых имеется множество аналоговых пикселей, усиливающих и фильтрующих нейронные импульсы. Далее сигналы преобразуются в цифровой код. В конце концов, биты информации записываются на устройство, имеющее суммарно
более 3000 электродов. Это позволяет в реальном времени записать очень точную информацию с 1000 нейронов и проанализировать ее.
Принцип работы аналогового пикселя. Нейронный сигнал последовательно проходит цепь усилитель—фильтр—преобразователь и записывается в двоичный код.
До этого мы говорили о проводном устройстве с портом USB - C , но в будущем команда планирует использовать беспроводное соединение. Для этого она разработала очень маленький и мощный чип N1. По задумке компании, четыре таких сенсора будут установлены в мозг парализованного человека (суммарно 4096 электродов), причем три из них будут расположены в моторной коре и один — в соматосенсорной (отвечает за восприятие прикосновений и температуры). Вся эта система не только позволит «считывать мысли», но и даст обратную связь в виде ощущений из внешней среды.
Опять же, смотрите. На рисунке показано, что электроды вставляются в крошечную область мозга. Памятуя, что после инсульта человек может постепенно научиться задействовать неповрежденные области нейронов для выполнения прежних действий, - видимо Дух (Душа) само идет навстречу технике и активирует именно подключенные нейроны?
Душа как программист сама идет навстречу докторам запихивающим свои электроды почти что куда ни попадя.
Душа со своей стороны начинает находить и загружать нейроны, оказавшиеся в зоне электрода, - чтобы в итоге получить нужный результат этой Душе пациента, в смысле телу этого пациента.
Размышления на основе материалов https://biomolecula.ru/articles/neirote ... lona-maska
