Материал: Нанотехнологии для всех (Рыбалкина), 2005, c.444

ГЛАВА 6. Биотехнологии и наномедицина

нажала ее лапкой и получила небольшое количество воды. Так повторялось несколько раз – крыса нажимала на кнопку и по лучала воду, а компьютер записывал ее мозговую активность.

Но вскоре кнопку дезактивировали, и наступила решаю щая фаза эксперимента. Ждать пришлось недолго: крыса быст ро раскусила этот трюк – она всего лишь подумала о нажатии кнопки – и снова насладилась прохладной водой! Ученые были поражены не столько удачей эксперимента, сколько проница тельностью крысы. Это был первый шаг к тому, чтобы постичь природу мозга, принцип его работы, “кодировку” мысли, в перспективе изменить в корне жизнь всего человечества.

А нью йоркские ученые создали целый отряд из пяти радио управляемых “крысоботов”, т.е. крыс с вживленными в мозг элект родами для дистанционного манипулирования их поведением.

Функционирует крысобот следующим образом. В “центр удовольствия”, т.е. в особый нервный узел, находящийся в сре динно передней части мозга, вживлен главный стимулирую щий электрод, а в нервные узлы левых и правых пучков усов крысы вживлены “поворотные” электроды. Ученым управляли животными, совсем как радиоуправляемыми машинками: для получения нового “импульса блаженства” крысе надо просто свернуть в ту сторону, с которой поступает очередной управля ющий сигнал.

Попутно ученые установили, что при более интенсивной стимуляции центра удовольствия крыса готова на “подвиги”, например, забирается на дерево или лестницу, прыгает с высо ты, бегает по рельсам или выходит на ярко освещенные участ ки (чего в обычной жизни избегает). Правда, инстинкт само сохранения животных оказался все же сильнее, так что с опас ной для жизни высоты крысу киборга не удается заставить прыгнуть никакими электростимуляциями “нирваны”.

Следующей целью Николелиса было подключение искус ственной руки робота к мозгу обезьяны. Переквалификация с грызунов на приматов не случайна – их мозг больше похож на мозг человека и превосходит мозг грызунов по размеру, что поз воляет задействовать большее количество нейронов, а значит и обеспечить более четкие и скоординированные движения. В от личие от 48 проводов, при помощи которых соединялся с компьютером мозг крысы, ученые вживили в мозг обезьянки 96

НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВСЕХ

электродов толщиной с половину человеческого волоса, сигна лы от которых шли в радиопередатчик, а оттуда по радио – в компьютер, который при помощи сложных математических функций моделировал движения искусственной руки робота.

Сначала движения руки не соответствовали пожеланиям обезьяны, но постепенно она наловчилась вполне удовлетвори тельно выполнять простые движения. Она обучалась точно так же, как человек учится, к примеру, печатать на клавиатуре. Умственная деятельность была идентична той, которую обезья на совершала во время управления своей собственной рукой.

Для большей убедительности сигнал от мозга к руке был пе редан на расстояние почти 1000 км через Интернет. Для этого была изготовлена еще одна искусственная рука, которая нахо дилась в Массачусетском Технологическом Институте, а обезь яна осталась в Институте Дюка, который, напомним, находит ся в Северной Каролине. Соавтор проекта Мандаям Сринива сан восторженно отозвался по этому поводу: “Когда мы реши ли передать сигнал через интернет, мы не знали, насколько су щественна будет задержка. Даже через интернет все работало без нареканий. Было интересно смотреть, как в моем кабинете двигалась роботизированная рука, движимая мыслью обезьяны в Дюке. Будто она имела руку длиной в 1000 километров!”

Рис 211. Обезьяна манипулирует механической рукой

Таким образом сегодня мы имеем реальный пример совер шенно фантастических способностей:

телекинеза – перемещения предметами силой мысли;

телепатии – передачи мысли на расстояние.

354

ГЛАВА 6. Биотехнологии и наномедицина

Это в очередной раз показывает, насколько гибок челове ческий мозг – он приспосабливается не только к “естествен ным” действиям (физическим упражнениям, речи, письму, иг ре на музыкальных инструментах и т.п.), но и к искусственным, которые природой совершенно не предусмотрены, например, управлению искусственной рукой на подсознательном уровне.

Развитие подобных экспериментов открывают перед чело вечеством множество перспектив. Основная – это помощь лю дям, которые по той или иной причине не могут использовать стандартные средства взаимодействия с компьютером/робо том. Предполагается вживление некоторого количества мик ропроводников в различные двигательные центры мозга, кото рые затем будут соединены с нейрочипом, имплантированным в череп. Человек с подобным устройством сможет просто представляя различные движения управлять другим устрой ством, например, инвалидной коляской.

В принципе, таким же образом можно управлять роботизи рованной рукой/ногой или даже своей собственной, если это невозможно из за повреждений нервной системы. Прототипы подобного устройства уже существуют.

Возможно, всего через несколько лет мы откажемся от компьютерных клавиатур, мышей и других “каменных топо ров” нашей эпохи, ведь что может быть удобнее интерфейса, в котором компьютер понимает человеческий мозг без посредни ков в виде рук и ног, которые двигают мышку, нажимают кноп ки на клавиатуре, дергают джойстик, нажимают на педали и т.д. Достаточно лишь подумать, и на экране все само передвинет ся/напечатается/нарисуется/сосчитается!

Чтобы там не говорили противники киборгизации, но у лю дей, вынужденных пользоваться имплантантами, выбора нет. Всем им имплантанты здорово помогают и они ни за что не от кажутся от уникальной возможности хотя бы частично восста новить свое здоровье. И нанотехнологии уже сегодня принима ют в этом непосредственное участие – с их помощью можно де лать надежные биосовместимые имплантанты.

Проект “Искусственная сетчатка”, начатый в 1999 году cог ласно новой программе Министерства Энергетики США, дал потрясающие результаты: в 2002 году два пациента с имплан тантированным прототипом сетчатки могли различать крупные

НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВСЕХ

буквы и некоторые предметы: чашку, нож, доску и т. д. Причем один из них до операции страдал слепотой 50 лет. В 2004 году уже шесть добровольцев носят микроэлектронный имплантант “искусственной сетчатки”, который выполняет функции жи вых клеток фоторецепторов. Имплантант имеет 10 000 элект родов, то есть человек видит картинку с разрешением 100х100 пикселей. К 2007 году ожидается сетчатка с разрешением 1000х1000 пикселей.

Как работает искусственный имплантант сетчатки? Устрой ство состоит из двух частей: одна находится непосредственно внутри глазного яблока, другая – снаружи, в очках пациента.

Рис 212. Принцип действия искусственной сетчатки

На линзе очков установлена миниатюрная камера, которая перехватывает изображение и передает его на микропроцессор, находящийся в дужке очков. Микропроцессор превращает сиг нал с камеры в набор электрических импульсов, “понятных” для глазного нерва. В линзу очков вмонтирована передающая антен на; она транслирует полученный код прямо в глазное яблоко. Принимающая антенна расположена вокруг радужной оболочки глаза и связана с крохотным имплантантом, который определен ным количеством электродов соединен с глазным нервом. С по мощью имплантанта и происходит передача сигнала в мозг паци ента, что позволяет ему видеть окружающий мир.

Так называемая кохлеарная имплантантация может вернуть слух даже в самых запущенных случаях, когда поражены чувствительные клетки, воспринимающие звуковые колеба ния. Специальный микрофон воспринимает звук, кодирует его

356

ГЛАВА 6. Биотехнологии и наномедицина

с помощью звукового процессора и передает электрические импульсы на слуховой нерв посредством гибких электродов, вживленных в улитку внутреннего уха пациента.

Рис 213. Схема действия кохлеарного имплантанта

Первая кохлеарная имплантация состоялась в 70 х годах ХХ столетия и постоянно совершенствовалась на протяжении 30 лет. Сегодня это миниатюрный аппарат с более чем 20 ю ка налами стимуляции. Устройство настолько функционально, что его можно даже подключать к телевизору или магнитофону для улучшения качества звука. А вот еще один интересный факт: за время, пока писалась эта книга, ученым из Мичиганс кого университета удалось вместить все функциональные бло ки имплантанта в миниатюрное МЕМС устройство, такого же размера, как обычная ушная улитка.

Конечно то, что передает мозгу кохлеарный имплантант, отличается от привычных звуков и речи – все таки количество электродов, вживленных в ухо, ограничено. Чтобы понимать обращенную к нему речь, человеку приходится несколько ме сяцев заниматься по специальной программе, однако это все же много лучше, чем вообще не иметь возможности слышать. Сей час в мире около 30 000 людей с кохлеарными имплантантами, причем в России их всего несколько десятков, поскольку имп лантация искусственного уха, к сожалению, стоит очень дорого

– около 30 тыс. долларов.