в китае имплантировали чип в мозг
Чип вместо таблеток: как современная медицина борется с депрессией
По данным Всемирной организации здравоохранения, 280 млн человек во всем мире страдают от серьезной депрессии. Из них около 30% плохо реагируют на существующие методы лечения: психотерапию, антидепрессанты или электросудорожную терапию.
Электросудорожная терапия была первым методом психиатрического лечения с использованием электричества. ЭСТ проходит под общей анестезией: через мозг проводят слабые токи от электродов на коже головы, вызывая кратковременный приступ. Однако исследователи до сих пор не уверены, что этот метод приносит пользу и одинаково безвреден для всех пациентов.
Современная психиатрия испытывает новые методы терапии, которые могут быть гораздо более эффективными, надежными и безопасными. РБК Тренды подготовили обзор новейших технологий борьбы с депрессией и ее диагностики.
Имплант радости
Сотрудники кафедры клинической психиатрии Калифорнийского университета в Сан-Франциско в октябре 2021 года сообщили, что они провели первую успешную операцию по вживлению мозгового импланта, который борется с депрессией. Они смогли вылечить 36-летнюю жительницу Великобритании по имени Сара с тяжелой формой депрессивного расстройства.
Мозговой имплантат работает, обнаруживая паттерны мозговой активности, связанные с депрессией, и автоматически прерывает их с помощью крошечных импульсов электрической стимуляции.
В течение последних двух десятилетий глубокая стимуляция мозга использовалась только для лечения десятков тысяч пациентов с болезнью Паркинсона и эпилепсией. Более ранние испытания такой терапии в случаях депрессии были неудачными. Основная проблема заключается в том, что в мозге нет ни одной области, отвечающей за это состояние. Психиатры Калифорнийского университета отмечают, что обычно в развитии депрессивного состояния задействованы несколько взаимосвязанных областей мозга, и у разных людей они могут различаться.
Однако в случае с британской пациенткой прогресса удалось достичь благодаря индивидуальному подходу. Сначала женщине вживили временный мозговой имплант, который регистрировал широкий диапазон активности, пока сама пациентка регулярно фиксировала изменения своего настроения с помощью планшета. Алгоритм машинного обучения использовали для определения характерной модели активности в области миндалины мозга, которая сопровождала подавленное состояние женщины.
Путем проб и ошибок ученые определили тесно связанную с депрессией область мозга, полосатое тело. Его стимулирование при помощи электричества оказало немедленное и глубокое воздействие.
«Когда я впервые получила стимуляцию, я испытала сильнейшую радость, и моя депрессия на мгновение превратилась в далекий кошмар, — рассказала Сара. — Я просто громко рассмеялась. Впервые за пять лет я спонтанно рассмеялась».
На втором этапе пациентке имплантировали уже постоянный чип с крошечным батарейным блоком. Он обнаруживает активность депрессии в миндалевидном теле и автоматически стимулирует полосатое тело мозга. Это происходит примерно 300 раз в день, каждый сеанс не превышает 6 секунд. По словам Сары, электрический импульс не вызывает у нее особых ощущений.
Хотя терапию пока провели только с одним пациентом, исследователи оценивают ее успех как значительный. По их словам, это значит, что активность мозга, лежащая в основе симптомов психического заболевания, может быть обнаружена и блокирована, а пациент может вернуться к нормальной жизни, даже если болел в течение многих лет. Теперь испытания импланта проведут с еще девятью пациентами.
Магнитная стимуляция
Психиатры уже применяют против депрессии транскраниальную магнитную стимуляцию. Технология позволяет стимулировать активность лобной доли мозга с помощью электромагнитного импульса.
У людей, страдающих депрессией, происходит снижение активности этих долей и одновременно увеличивается активность более глубоких структур мозга, которые генерируют эмоции. Возникает дисфункция нейроцепей, отвечающих за эмоциональное состояние. Магнитная стимуляция исправляет эту проблему. Она воздействует на неактивные нейроны, заставляя их соединяться должным образом.
Терапия включает 20-минутные сессии пять дней в неделю семь недель подряд. Она проходит абсолютно безболезненно для пациентов. Максимум, что они ощущают — это легкое покалывание при сокращении мышц головы.
В течение следующего года вероятность того, что депрессия вернется, составляет около 30%, говорят врачи.
Нейроинтерфейс для контроля гормонов
Летом 2019 года стартап Илона Маска Neuralink объявил о работе над интерфейсом «мозг–компьютер». Чип будет отвечать за глубинную стимуляцию мозга. Маск говорит, что он поможет людям контролировать уровень гормонов, а это даст возможность справляться с тревогой и даже избавиться от депрессии и зависимостей путем «перепрограммирования» частей мозга, отвечающих за их развитие.
В Neuralink обещают, что установка чипа в мозг будет не сложнее лазерной операции по коррекции зрения. Ее, как предполагается, будет выполнять робот-хирург, который будет проделывать четыре небольших отверстия в черепе меньше чем за час.
Он будет вживлять в мозг гибкие «нити» толщиной в 16 раз тоньше человеческого волоса. Сигналы с этих «нитей» будут уходить на компьютер по USB с использованием «переходника», который крепится за ухом.
iPhone против депрессии
Производители техники тоже ведут работу по борьбе с депрессией и другими психическими заболеваниями. Так, Apple тестирует технологию, которая позволит диагностировать психическое расстройство прямо с iPhone. Новое приложение будет анализировать состояние здоровья и поведение пользователя на основе данных о его режиме сна, темпе речи, ритме ходьбы и особенности печати.
Целью его работы станет выявление депрессии на ранних стадиях. В рамках этих усилий Apple сотрудничает с исследователями Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и фармацевтической компанией Biogen. Компания уже предоставила медикам данные с iPhone, Apple Watch и устройства мониторинга сна Beddit для анализа возможных биомаркеров депрессии.
«Современные подходы к лечению депрессии почти полностью основываются на субъективных воспоминаниях людей, страдающих ею. Это важный шаг для получения объективных и точных измерений, которые помогут как в диагностике, так и в лечении», — отмечает глава исследования, профессор психиатрии Нельсон Фреймер.
Данные со смартфона для помощи врачам
Подразделение цифровой психиатрии Beth Israel в Бостоне стремится интегрировать телефонные данные в систему оказания помощи пациентам с депрессией. Цифровой инструмент под названием mind Lamp ориентирован на изучение «цифровых биомаркеров»: активных данных, которые включают опросы и когнитивные тесты, а также пассивных данных, которые поступают с датчиков на смартфонах. Они собираются с помощью GPS, акселерометра, журналов вызовов и текстовых сообщений, не включая содержание звонков и SMS.
Затем медики загружают всю информацию на специальную платформу Lamp и анализируют их. Все данные также доступны пациентам и членам их семей. Специалисты пока только учатся работать с этой информацией, но уже отмечают, что дополнительные данные облегчают общение с пациентами и помогают отслеживать их поведение. В перспективе исследователи хотят использовать данные в качестве инструмента прогнозирования депрессии и ее рецидивов.
Компания Mindstrong также применяет мультимодальный подход к отслеживанию психического здоровья пациентов, в том числе компонент цифрового биомаркера. Он позволяет отслеживать поведение человека — например, как пациент нажимает кнопки на смартфоне, скроллит страницы и печатает. Это помогает выявлять индикаторы стресса и депрессии.
Машинное обучение для диагностики
Ученые клиники Майо в США в сентябре 2021 года показали, как с помощью машинного обучения выявлять проблемные участки и даже опухоли головного мозга. Они исследуют мозг путем электрической стимуляции, подавая короткие импульсы тока в одну область и измеряя реакцию напряжения в других. Исследователи объясняют, что основной проблемой в диагностике остается отсутствие методов точного отслеживания того, как в мозге движутся электрические импульсы. Это мешает врачам достоверно определить проблемную часть мозга.
Алгоритм под названием «кривая базового профиля» решает эту проблему. Он обучен на наборе данных однократной стимуляции мозга. Алгоритм оценивает мощность реакции каждого участка стимуляции с использованием простых показателей.
С помощью него врачи смогли точно определить пораженную область мозга пациента и выявить местоположение опухоли до операции. «Результаты нашего исследования помогают нам лучше понять пути взаимодействия различных областей человеческого мозга. По мере развития новых технологий у нас могут появиться инновационные способы лечения пациентов с эпилепсией, болезнью Паркинсона, обсессивно-компульсивным расстройством и депрессией», — говорит глава исследовательской группы Кай Миллер.
Уникальная разработка российских и американских ученых смогла поставить на ноги человека, прикованного к инвалидному креслу
А теперь о сенсации в мире медицины – уникальная разработка российских и американских ученых. Впервые медикам удалось поставить на ноги человека, прикованного к инвалидному креслу после сложного перелома позвоночника. Как возвращают радость движения тем, кто долгие годы был заперт в собственном теле.
Вот так, неспешно, Джеред Чинок ворвался в историю современной медицины. После пяти лет в инвалидной коляске он встал и пошел. Медицинское чудо сотворили российские и американские ученые.
«Я даже сидеть стал намного лучше, потому что окреп позвоночник. Я стреляю из лука, хожу по беговой дорожке. Да, мне пока нужны ходунки, и за мной присматривает тренер, но уверен, что скоро не буду нуждаться в помощи. Это главное для меня», – сказал он.
Он был прикован к инвалидной коляске после аварии на снегоходе. Перелом позвоночника как приговор. Пару лет назад Джереду предложили участие в эксперименте. В его основе разработка петербургского института физиологии РАН имени Павлова. К нему присоединилась интернациональная команда ученых из Калифорнийского университета Лос-Анджелеса и клиники Мэйо из Миннесоты.
«Я участвовал в этой операции. Ему имплантировали такую электродную матрицу. Подавали импульсы на спинной мозг определенным образом», – объяснил доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией физиологии движения Института физиологии имени И. П. Павлова РАН Юрий Герасименко.
Медики имплантировали специальный чип в поясничный отдел спинного мозга. Именно в ту область, которая отвечает за движение. А в брюшину поместили стимулятор. Он подавал электрические импульсы, которые, с одной стороны, запускали парализованные ноги, с другой – эхом уходили в головной мозг. Одновременно тренеры помогали передвигать ноги. Шаг за шагом, мозг заново учился управлять телом. Словно ребенок, пациент сначала смог переворачиваться, потом вставать, ходить. На это ушел почти год.
«44 недели с ним работали. И по два раза в день. Это колоссальный такой труд. Но это обязательный и очень важный шаг, который доказывает принципиальную возможность вот восстановления функций двигательных после полного паралича», – подчеркнул Юрий Герасименко.
Сама идея родилась, когда такие электростимуляторы использовали для подавления сильной хронической боли. Ученые в Петербурге тогда заметили побочный эффект. Исследуя этот феномен, ученые сделали еще одно открытие. Долгое время считалось, что спинной мозг — это только канал передачи информации. Своеобразный кабель, по которому проходят сигналы из головного мозга. И при его повреждении шансов на восстановлении практически нет. Российские ученые доказали, что это не так. Даже при очень серьезной травме какая-то часть нервных волокон остается нетронутой. И хотя до этого она не была задействована в процессе движения, российские специалисты выяснили, как научить эти волокна передавать нужную информацию.
С помощью электростимуляции нервные клетки создают новые цепочки в обход поврежденного участка. То есть, организм сам чинит систему связи между головным и спинным мозгом. Впервые эту технологию опробовали на кошках. В институте даже появился тренажер с официальным названием — котоход.
«Кошку с полным переломом спинного мозга ежедневно, как того пациента, тренировали в таком котоходе. Видите, задние лапы у нее двигаются. Это и удивительно, и это исследовать еще и исследовать», – рассказала заместитель директора по науке института физиологии РАН им. Павлова Татьяна Мошонкина.
Что касается человека — пока процедура штучная. И в таком виде до обычной больницы не дойдет — дорого. Но маленький шаг для Джереда все же открыл огромные возможности для человечества.
Российские исследователи уже создали следующее поколение — беспроводной стимулятор. Электроды можно просто приложить к спине. Такой прибор в России намерены использовать также для лечения ДЦП, и не только.
«Мы заявляем, что в России создадим за два года технологию, которая не будет иметь аналогов в мире по лечению инсультов. И это все основано на стимуляции мозга. Это, действительно, дает надежду людям», – пообещал Юрий Герасименко.
Надежду миллионам людей по всей планете – эти разработки российских ученых могут лечь в основу новых интернациональных проектов. Несмотря на ослабление международных связей, эту нить ученые тоже смогли укрепить.
Компания Маска сообщила о первых шагах для подключения мозга к компьютеру
До настоящего времени, отмечает Bloomberg, то, над чем работал Neuralink, было засекречено. Во вторник компания впервые представила свой план по имплантации парализованным людям чипов, которые позволят им работать на компьютере.
На презентации представители стартапа, в частности, показали, что они научились регистрировать активность мозга крысы с помощью тысяч крошечных чипов, которые были хирургически имплантированы рядом с нейронами и синапсами в мозг животного. Чтобы сделать это, Neuralink, замечает агентство, «похоже, сделала ряд прорывов, которые позволили ей размещать высокоскоростные вычислительные системы внутри мозга, нанося человеческому организму при этом меньший ущерб, чем существующие методы».
Клинические испытания на людях компания, по словам Ходака, планирует начать уже в следующем году. Соответствующее разрешение Neuralink запросит у управления по контролю за качеством продуктов питания и лекарств США (Food and Drug Administration). Цель ученых, пояснил глава организации, состоит в том, чтобы просверлить в черепах парализованных пациентов четыре 8-миллиметровых отверстия и вставить через них имплантаты, которые позволят людям управлять своими компьютерами и смартфонами при помощи мыслей.
Эти чипы будут представлять собой небольшое устройство с почти 3,1 тыс. электродами, которые будут проложены по 100 гибким проводам или так называемым нитям, пишет The Wall Street Journal (WSJ). Их Neuralink показала на презентации. Предполагается, что каждая из них индивидуально будет вводиться в мозг сделанным на заказ хирургическим роботом, похожим на швейную машинку. Технология, по задумке ученых, сможет нацеливаться на очень специфические участки мозга, позволяя хирургам при имплантации избегать крупных кровеносных сосудов. Это, указывает издание, позволит минимизировать возникновение воспалений и долговременных повреждений мозга.
Однако в этой сфере Neuralink, продолжает агентство, не является пионером. Над внешними устройствами, которые позволят определять схемы запуска нейронов извне тела человека и передавать их на компьютер, уже работают такие компании, как CTRL-labs и Kernel.
Руководители Neuralink на брифинге, отмечает NYT, признали, что прежде чем они смогут начать предлагать коммерческие услуги, им предстоит пройти «долгий путь». Для проведения ранних экспериментов компания планирует работать с нейрохирургами в Стэнфордском университете.
МГУ и РАН разрабатывают программу вживления чипов в мозг человека
В России разрабатывается новая федеральная техническая программа «Мозг, здоровье, интеллект, инновации», выяснил «Коммерсант».
Инициатива, среди прочего, направлена на развитие технологий в области вживления так называемых чипов — устройств, которые с помощью электросигналов позволят напрямую передавать в мозг информацию со внешних устройств.
По сведениям источника газеты, близкого к Минобрнауки, правительство уже сформировало рабочую группу по проекту, а его разработка находится на начальном этапе.
Документ представлен Российской академией наук и МГУ им. Ломоносова (4 июня они совместно с «Росатом» подписали соглашение по созданию отечественной нейроморфной системы искусственного интеллекта) и в марте был одобрен президентом Владимиром Путиным, который в свою очередь поручил заняться проектом премьер-министру Михаилу Мишустину и руководителю администрации президента Антону Вайно.
Инновационная программа рассчитана на 2021-2029 годы. Ожидается, что на ее реализацию потребуется 54 млрд рублей: необходимые средства пойдут из национальных проектов «Наука», «Демография», «Здравоохранение», «Производительность труда и поддержка занятости» и «Цифровая экономика».
Кому поможет чипирование
Проект обеспечит наращивание научной базы в изучении нейрокомпьютерного интерфейса, считают ученые. По сути, эта система — набор программно-аппаратных комплексов, которые обеспечивают обмен информацией между мозгом и электронными устройствами, то есть эти микрокомпьютеры могут принимать сигналы от мозга и посылать их.
Планируются, что устройства будут использоваться в разных областях. Так,
выдвинута идея создания программы «человек-техника», которая подразумевает непосредственное и дистанционное управление по принципу аватара такими сложными системами, как самолеты, автомобили, АЭС и прочее.
В частности, это позволит человеку осуществлять деятельность в недоступных местах, например, с высоким уровнем радиации и космосе. Прототипы с обучающими интерфейсами смогут автономно формировать цели, оценивать ситуацию и прогнозировать ее развитие и принимать решения, говорится в тексте документа.
В то же время, как отмечает директор АНО «Лаборатория «Сенсор-Тех»» Денис Кулешов, программа поможет в развитии технологий, связанных с диагностикой и лечением заболеваний. Подобный проект уже существует в России: он направлен в том числе на незрячих людей или пациентов с параличом.
«На людей после перенесенного инсульта надевают специальную шапочку с электродами, с которых сигнал передается на экзоскелет: человек посылает на устройство мысль, что хочет сжать мячик, и прибор его сжимает. Это помогает быстрее пройти реабилитацию», — подчеркнул специалист.
Также ожидается, что с помощью технологии «мозг-компьютер» человек удаленно сможет управлять системой «умного» дома.
Академик РАН Константин Анохин отметил, что президент поставил задачу, «чтобы Россия стала одной из ключевых площадок для решения сложнейших научных задач с участием ученых со всего мира».
После выхода публикации в Минобрнауки информацию о программе по чипированию мозга и ее финансировании опровергли.
«В конце прошлого года на уровне правительства было принято решение о нецелесообразности ее разработки», — заявили ТАСС в пресс-службе министерства.
Обезьяна Маска
В феврале основатель компаний Tesla и SpaceX Илон Маск сообщил об успешном вживлении его стартапом Neuralink, занимающимся как раз интерфейсом «мозг-человек», импланта с небольшими проводами в мозг обезьяны, который в теории будет возможно подключить практически к любому гаджету с Bluetooth.
Целью конкретного чипа было наделить подопытных животных возможностью играть друг с другом в видеоигры. В долгосрочной перспективе технологии Neuralink будут предназначены для людей с последствиями травм головного и спинного мозга и помогут им в восполнении утраченных способностей.
Был опубликован ролик, как обезьяна с чипом Neuralink без использования джойстика играет в видеоигры на компьютере, управляя происходящим «силой мысли». Ранее же стартап Маска, успешно вживил подобный биотехнологический чип в организм свиней. На одной из презентаций миллиардер позвал одну подопытную особь к себе, которая начала есть, а на экране, подключенном к ее устройству, стали видны изменения в мозге.
Конкретных сроков проведения клинических испытаний на людях стартап не называет. Со временем, как прогнозирует Маска, процедура вживления и использования чипа будет стоить всего несколько тысяч долларов.
Маск заявил об успешном вживлении чипа для подключения мозга к компьютеру
«За последний год мы значительно упростили наши системы: теперь они умещаются в чип, занимающий меньше места, чем монета, и его можно полностью скрыть при имплантации. Он полностью сольется с костью черепа и будет невидимым извне, работая целый день без подзарядки», — заявил изобретатель.
В ходе пресс-конференции Маск показал свинью, в мозг которой вживлен имплант размером с монету (8 мм в диаметре). «Это как Fitbit (фитнес-трекер. — РБК) у вас в черепе с маленькими проводами. Это здоровая и счастливая свинья с имплантом, который стоит уже два месяца и отлично работает», — сообщил предприниматель.
По его словам, установленные чипы позволяют специалистам следить за активностью осязательных центров мозга свиней с помощью беспроводного канала связи, отслеживая то, чего касается животное своим пятачком.
Как отметил Маск, в будущем благодаря этим чипам можно будет лечить паралич, болезнь Альцгеймера и деменцию. «Многие из этих людей не могут управлять даже мускулами на лице, поэтому мы изначально попытаемся научить их общаться с окружающими или управлять работой компьютера через нейроинтерфейс. В более далекой перспективе мы попытаемся полностью вернуть им подвижность, используя наши технологии для обхода поврежденной части позвоночника», — рассказал он.
Говоря о цене устройства, получившего название Link, Маск сказал, что в будущем оно будет стоить несколько тысяч долларов. Предполагается, что Link будет считывать информацию, касающуюся работы мозга, с помощью подключаемых к нему нитей тоньше человеческого волоса. «Думаю, сначала оно будет довольно дорогим, однако цена очень быстро снизится. Думаю, мы хотели бы, чтобы стоимость снизилась до нескольких тысяч долларов, включая проводимую в автоматическом режиме хирургическую операцию», — заявил изобретатель.
Маск зарегистрировал Neuralink в штате Калифорния летом 2016-го. Президентом компании является американский бизнесмен Макс Ходак. В апреле 2017 года Маск сообщил о том, что его новая компания планирует завершить разработку технологии связи человеческого мозга с компьютером и вывести ее на рынок в течение «около четырех лет». Газета The Wall Street Journal писала, что Neuralink наняла для создания этой технологии целый ряд ведущих ученых: специалиста по гибким электродам Ванессу Толоса из Ливерморской национальной лаборатории, профессора Филипа Сабеса из Калифорнийского университета, изучающего, как мозг контролирует движение, и Тимоти Гарднера, профессора Бостонского университета, который известен тем, что имплантирует крошечные электроды в мозг вьюрков, чтобы изучать, как поют эти птицы.