В ноябре на базе Центра когнитивных исследований и нейронаук ТГУ впервые прошел образовательный интенсив «Нейротехнологии для науки, образования и бизнеса».

Участники узнали и увидели, как нейротехнологии используются для продвижения товаров и услуг, оценки и повышения качества онлайн-образования, увеличения производительности труда и обеспечения безопасности производства.

На одном из мастер-классов слушатели узнали, о чем могут рассказать ритмы сердца человека и как эту информацию применять в различных исследованиях. На практическом занятии участники познакомились с работой электроэнцефалографа, фотоплетизмографа, биобраслета и айтрекера. Вместе с производителем оборудования — компанией «Нейротренд» — Центр когнитивных исследований и нейронаук ТГУ проводит исследования с конкретными практическими результатами. Одно из таких исследований стало основой совместного проекта с РЖД: учёные ТГУ и компании «Нейротренд» наблюдали, как представители Российских железных дорог работают с документами и в какие моменты их внимание становится рассеянным. Полученные результаты будут учтены при корректировке рабочих графиков для коллектива РЖД.

В настоящее время нейротехнологии используются в науке, образовании, бизнесе. О возможностях и рисках развития нейротехнологий мы рассказывали, представляя книгу The NeuroGeneration: The New Era in Brain Enhancement That Is Revolutionizing the Way We Think, Work, and Heal. Многое в этой книге воспринимается как фантастический рассказ о будущем: большинство из нас не сталкивается с нейро-гаджетами в повседневной жизни и воспринимает эту область развития технологий как параллельную реальность. А ведь может сложиться так, что в один прекрасный день обстоятельства заставят нас очень быстро и в обязательном порядке начать пользоваться приспособлениями, без которых мы не сможем быть конкурентоспособными ни в науке, ни в образовании, ни в бизнесе. Нечто подобное сейчас происходит с ChatGPT: мир как будто разделился на тех, кто уже сделал свою жизнь «эффективнее» и тех, кто с опаской и должной осторожностью относится к идее повсеместного использования ИИ.

В общем, чтобы быть, по крайней мере, в курсе происходящего в сфере нейротехнологий, мы решили узнать сами и познакомить вас с устройствами, которые увидели мир в уходящем 2023 году.  

Нейронный имплантат, переводящий мозговые волны в слова

Новый речевой протез дает надежду людям с неврологическими расстройствами, нарушающими речь. Он преобразует сигналы мозга в речь с помощью датчиков высокой плотности и машинного обучения. 

Эта технология представляет собой значительный прогресс по сравнению с нынешними более медленными средствами связи. Представьте себе, что вы слушаете аудиокнигу на половинной скорости. Именно с такой скоростью — около 78 слов в минуту — происходит декодирование с помощью устройств предыдущего поколения. Однако люди говорят около 150 слов в минуту.

Задержка между произнесенной и декодированной речью частично объясняется относительно небольшим количеством датчиков мозговой активности, которые можно было до сих пор прикреплять к поверхности мозга. Чтобы преодолеть прошлые ограничения, учёные разместили впечатляющие 256 микроскопических датчиков мозга на кусок гибкого медицинского пластика размером с почтовую марку. Нейроны, находящиеся на расстоянии всего лишь песчинки, могут иметь совершенно разные модели активности при координации речи, поэтому необходимо различать сигналы от соседних клеток мозга, чтобы сделать точные прогнозы относительно предполагаемой речи.

Хотя устройство все еще находится на ранней стадии, оно достигло 40% точности декодирования голосовых данных в ходе ограниченных испытаний и движется к беспроводной конструкции.

Устройство для управления двигательными функциями при болезни Паркинсона

Медицинская компания Charco Neurotech разработала неинвазивное носимое устройство, которое может помочь людям с Паркинсоном справиться с двигательными симптомами болезни. Устройство прикрепляется к груди и обеспечивает вибрационное воздействие на определенную область тела. Технология основана на наблюдениях доктора Жана-Мартена Шарко в начале 1800-х годов. Именно он тогда впервые заметил, что вибрация помогала уменьшить симптомы у людей с болезнью Паркинсона. Дело в том, что у пациентов, которые приезжали к нему по железной дороге или в экипаже, тяжесть симптомов была меньше по сравнению с теми, кого он посещал сам на дому. А недавние исследования показали, что локальная стимуляция вместо вибрации всего тела может быть более эффективной для облегчения симптомов.

Будучи безмедикаментозным и неинвазивным вариантом лечения, эта технология очень привлекательна для пациентов.

Многоразовое устройство для доставки лекарств прямо в мозг

Медицинская компания из Балтимора разработала систему NeuroPASS – технологию, предназначенную для доставки лекарств в мозг. Система способна обходить гематоэнцефалический барьер — слой эндотелия, ограничивающего количество молекул лекарств, которые могут проникнуть в мозг. Обычно это сильно ограничивает возможности лечения пациентов с заболеваниями головного мозга.

Устройство NeuroPASS имплантируется в череп и располагается под скальпом. Оно вводит катетеры в ткань головного мозга, это позволяет при необходимости проводить контролируемую инфузию лекарств. Имплантат можно легко заправить снаружи, что позволяет проводить долгосрочное минимально инвазивное медикаментозное лечение. Устройство не требует проводов для работы и зарядки.

Гарнитура виртуальной реальности с датчиком электроэнцефалограммы

Исследователи из Техасского университета в Остине разработали датчик электроэнцефалограммы, встроенный в гарнитуру виртуальной реальности. Технология может измерять активность мозга, когда кто-то испытывает погружение в виртуальную реальность. Устройство может помочь сделать медицинское вмешательство в виртуальной реальности более эффективным. Например, при лечения посттравматического стрессового расстройства или фобий через фиксацию активности мозга во время различных задач или переживаний. Это поможет врачам адаптировать план лечения.

До появления этого датчика оценить мозговую активность пользователя в виртуальной реальности было не так просто: традиционная крышка с электродами мешала использовать VR-гарнитуры. Все предыдущие комбинированные системы VR/ЭЭГ были дорогостоящими и неудобными.

Система стимуляции спинного мозга

Калифорнийская медицинская компания Nevro разработала систему стимуляции спинного мозга HFX iQ. Она предназначена для лечения хронической боли. Это невыносимая, пока нерешенная проблема для миллионов людей.

Существующие стимуляторы спинного мозга достаточно эффективно контролируют определенные типы хронической боли, однако пациенты должны посещать своего врача, чтобы получить настройки стимулятора. Это неудобно для обеих сторон. Кроме того, такие системы нуждаются в частой корректировке. Боль субъективна, и потребности пациента могут меняться каждый день, а частые изменения настроек стимулятора спинного мозга просто невозможны. HFX iQ может предлагать пациентам корректировку и позволяет им самим вносить изменения.

Мозговой декодер, записывающий мысли

Почти тот самый миелофон от Алисы из будущего. Ученые из Техасского университета разработали технологию декодирования мозга, которая сочетает в себе сканер МРТ и искусственный интеллект, аналогичный таким системам, как ChatGPT или Bard. Технология может излагать мысли человека в текстовой форме, то есть помогать значительно парализованным людям сообщать свои мысли. Метод совершенно неинвазивный и не требует хирургических имплантатов. Методика заключается в обучении системы искусственного интеллекта, которое происходит, когда сам человек часами сидит в сканере и слушает подкасты. Модель способна декодировать длительную непрерывную речь со сложными идеями.