Представьте себе пожизненное заключение без права на освобождение. Только тюрьма — это ваше собственное тело. В ней могут быть судороги, кровоизлияния в мозг, потеря речи, паралич рук и ног или даже лишение самого света. Для людей, живущих с эпилепсией, инсультом, боковым амиотрофическим склерозом или слепотой, это не мысленный эксперимент, а повседневная реальность.
Теоретически выходом могли бы стать интерфейсы «мозг–компьютер» (brain-computer interface, BCI), позволяющие обойти повреждённые участки нервной системы. Но на практике большинство существующих имплантов слишком громоздки и инвазивны, чтобы стать настоящим «побегом». Как отмечает профессор Колумбийского университета Кен Шепард, один из авторов статьи в Nature Electronics, традиционные системы часто представляют собой объёмные капсулы электроники, которые занимают много места внутри тела и накладывают серьёзные ограничения.
Мозговой интерфейс без «железа» внутри
Однако именно команда Шепарда — совместно с исследователями Колумбийского университета и проекта Enigma из Стэнфорда — предлагает альтернативу. Их разработка под названием BISC (Biological Interface System to Cortex) выглядит как технологический парадокс: полноценный мозговой интерфейс толщиной всего 50 микрометров, то есть примерно с человеческий волос.
По словам нейрохирурга Брэтта Янгермана, клинического куратора проекта, ключ к эффективности BCI — это максимальный поток информации в обе стороны при минимальной травматичности имплантации. «BISC превосходит прежние технологии сразу по двум направлениям», — подчёркивает он.
В отличие от массивных имплантов, новый интерфейс вводится через крошечное отверстие в черепе и аккуратно размещается на поверхности мозга в субдуральном пространстве. У него нет ни проводов, ни электродов, проникающих в ткань мозга, что снижает воспалительную реакцию и деградацию сигнала со временем. Проще говоря, устройство «лежит» на мозге, а не вонзается в него.
Полупроводники вместо громоздких систем
Секрет компактности BISC — в полупроводниковых технологиях. Тех самых, которые за последние десятилетия уменьшили компьютеры с размеров банковских хранилищ до формата карманных устройств. «Теперь мы делаем то же самое с медицинскими имплантами», — объясняет Шепард.
Вся система собрана на одном кремниевом чипе толщиной 50 микрометров. Внутри — 65 536 электродов, 1 024 канала записи и 16 384 канала стимуляции. Это КМОП-интегральная схема (CMOS), объём которой менее чем в тысячу раз меньше типичных мозговых имплантов. Благодаря гибкости чип изгибается и прилегает к поверхности мозга почти как почтовая марка, смоченная слюной, — сравнение неожиданное, но наглядное.
Несмотря на миниатюрность, в устройстве есть всё необходимое: аналоговые схемы для записи и стимуляции, беспроводное питание и управление энергией, радиопередатчик и цифровая управляющая электроника.
От медицины до интерфейсов будущего
BISC передаёт данные со скоростью до 100 Мбит/с — это в сто раз больше, чем у других беспроводных BCI. Внешняя станция-ретранслятор связывает имплант с обычным компьютером, а алгоритмы машинного обучения расшифровывают высокополосные сигналы мозга. Система способна распознавать движения тела, сенсорную информацию, состояния мозга и даже намерения.
Практическое значение огромно: такие интерфейсы могут вернуть коммуникацию и контроль над устройствами людям с тяжёлыми неврологическими нарушениями. Но на этом потенциал не заканчивается. BCI открывают путь к новым способам управления компьютерами, протезами и кибернетическими системами — возможно, даже более точным и быстрым, чем привычные клавиатура и мышь.
Как считает Шепард, это может изменить не только лечение заболеваний мозга, но и то, как человек взаимодействует с машинами и искусственным интеллектом.
Область BCI сейчас переживает бурный рост: появляются новые компании и подходы. Одна из них — Kampto Neurotech, основанная участниками колумбийско-стэнфордской команды. По словам её основателя и ведущего инженера проекта Нанью Цзэна, BISC — это принципиально иной способ создания мозговых интерфейсов, превосходящий конкурентов на порядки. Сегодня компания уже производит такие чипы для исследовательских целей.
Если раньше мозговые интерфейсы напоминали тяжёлые костыли, то BISC выглядит как тонкая, почти невесомая плёнка — технологический мост между нейронами и цифровым миром. Станет ли он тем самым «условно-досрочным освобождением» для людей, чьё тело стало клеткой? Ответ даст время, но направление уже задано.
