Таким образом, очевидно, что технологии нейроинтерфейса самые продвинутые технологии в нейроинженерии, и они добились самых внушительных результатов. Однако большинство ученых и больших научных коллективов выдают желаемое за действительное, и мы слышим по радио и видим с экранов телевидения и в интернете, как самыми различными путями исследователи пытаются снять объективную информацию с головного мозга человека и передать ее в компьютер и обратно.
Рис. 18. Протезы i-limb используют запатентованную технологию,
позволяющую считывать мышечные импульсы
Обобщая все вышеизложенное, можно смело утверждать, что для целей создания разных типов нейроинтерфейсов разными научными коллективами используются различные электрические сигналы, получаемые аппаратными средствами от нервной ткани человека. В одних случаях источником взаимодействия от мозга служат данные электроэнцефалографии, электрический сигнал от внутримозговых микро- и наноэлектродов, имплантированных в кору головного мозга, а также используются распределенные электромагнитные сигналы от различных типов нанонапылений (нанопыль) на кору мозга или от имплантированных в кости черепа «биоболтов» или «биопортов», у которых есть расположенные над корой головного мозга электроды. В других случаях осуществляется отведение сигнала от нейростимулятора, имплантированного в проекции спинного мозга, или от электронейромиограммы периферических нервов, иннервирующих определенные группы поперечно-полосатых мышц. Но несмотря на столь разнообразные источники получения информационных сигналов от нервной ткани человека, пока даже близко нет реальных результатов фактического нейро-машинного взаимодействия между мозгом человека и компьютером. Технологически реализация феномена нейроинтерфейса пока не представляется реальной! Постоянные информационные «вбросы» о том, что где-то наконец-то осуществлена реальная установка интерфейса между мозгом обезьяны, находящейся в США, и компьютером, находящимся в Японии, на другом конце Земного шара, и при этом биопотенциалы мозга американской обезьяны управляются биопотенциалами головного мозга японской обезьяны через осуществленный компьютерный нейроинтерфейс, на самом деле являются очередными рекламными, фейковыми новостями. Это связано с большими надеждами человечества на потенциальную возможность передачи мыслей на расстоянии. Именно поэтому это самые высокофинансируемые и самые многообещающие исследования в области нейроинженерии и считается, что именно они обеспечат тот научный прорыв, на который рассчитывает вся мировая научная общественность.
Нейротехнологии функционального объединения живых и неживых элементов нервной ткани. Эти технологии условно занимают второе место среди ведущих нейроинженерных технологий в мире. Исследователи из Института биохимии Макса Планка (Германия) соединили ряд живых нервных клеток с элементами кремниевого чипа. Так была образована схема «кремний нейрон нейрон кремний». Входной электрический импульс приводил в возбужденное состояние первый нейрон, тот посылал сигнал второму, второй подхватывал сигнал и «передавал» его на транзистор. В эксперименте использовались нейроны улитки Lymnaea stagnalis из-за больших размеров ее нервных клеток, доступных для манипуляций обычными инструментами.
Нейроинженерия давно пыталась достичь подобного результата: гибридные схемы из живых и неживых элементов в будущем позволят заменять поврежденные биомеханизмы на искусственные имплантаты, управляемые нервной системой. Нейрофизиологи из Технологического института Джорджии (США) совместно с искусствоведами из Университета Западной Австралии научили крысиные нейроны «рисовать». Для исполнения эксперимента американцы взяли кусок мозга грызуна и подсоединили его нейроны к 60 электродам, а те подключили к компьютеру. ПК читает нейронные сигналы в Америке. Переданные по электронной почте потоки сознания крысиных нейронов изливаются на бумагу при помощи 3 цветных фломастеров уже на Австралийском континенте (Петренко, Светлова, 2014). Можно ли это явление назвать нейроинтерфейсом? Наверное, нет. Хотя сам принцип соединения живой нервной ткани и неживой материи соответствует духу фундаментальных нейроинженерных исследований.
Европейские ученые разрабатывают инвалидное кресло, управляемое импульсами мозга. Пользователи таких кресел будут надевать на голову «шапку» специальное устройство, снабженное электродами, улавливающими малейшие электрические колебания на поверхности головы. Современные технологии позволяют преобразовать эти импульсы в команды, управляющие движением кресла. Разработка такого инвалидного кресла началась недавно, но опыты ученых уже дают положительные результаты. Пока вся система построена на основе простейшего робота на колесах, подобного радиоуправляемым игрушкам. При помощи специальной электронной «шапки» ученым удалось заставить его двигаться в 3 направлениях налево, направо и вперед, как сообщает BBC.
Когда человек хочет двигаться в каком-то направлении, его мозг порождает определенные импульсы. Эти импульсы всегда одинаковы для одного и того же направления движения. Электронная «шапка» улавливает эти импульсы при помощи электроэнцефалографии (ЭЭГ) и передает полученные данные в компьютер. Специальная программа, разработанная учеными, анализирует полученные данные и преобразовывает их в команды, которые затем передаются роботу (http://news.proext.com/tech/11999.html). Сам робот запрограммирован так, что он начинает движение или поворачивает куда бы то ни было не сразу, а только когда есть такая возможность. Таким образом, он никуда не врезается. Кроме того, в робота встроены инфракрасные датчики, которые распознают различные объекты и помогают роботу избежать столкновения с ними.
Британский проф. Кевин Уорвик (K. Warwick) сообщил фонду «Наука за продление жизни», что на факультете кибернетики Университета Рединга (Великобритания) появилось необычное существо по имени Гордон, который в буквальном смысле является крысороботом. Внутри искусственной конструкции содержится питательная среда с десятками тысяч нейронов, выделенных из мозга живой крысы. Гордон очередной продукт знаменитого редингского проф. Кевина Уорвика, который в этом эксперименте объединился с биологом, проф. Школы фармацевтики того же университета Беном Уорлли (B. Worlly). Потенциальные возможности «квазимозга» Гордона соответствуют лишь уровню продвинутых насекомых (скажем, пчел или ос). Однако даже такая, сильно облегченная версия крысиного мозга, представленная британскими учеными, не может не будоражить воображение всех ценителей жанра science fiction, хотя это уже не первая попытка создания подобных гибридов. Американец Стив Поттер из лаборатории нейроинженерии Технологического института штата Джорджия (Атланта) еще в 2003 г. сконструировал гибридное устройство (hybrot), содержащее несколько тысяч крысиных нейронов, а годом позже Томас Де Марс из Университета Флориды создал «мозг в чашке», состоявший уже из 25 тыс. крысиных нейронов.
Крысоробот Гордон из Рединга по количеству нейронов в мозге значительно умнее своих собратьев, но главная новизна эксперимента Уорвика Уолли в том, что им впервые удалось установить непосредственный контакт с живым мозгом, находящимся в искусственной оболочке. Непосредственным показателем биоэлектрической активности нервных клеток при передаче нейронных импульсов выступают спонтанные перепады напряжения (т.н. биоэлектрический потенциал), определяемые разностью электрических потенциалов между 2 точками живой ткани. И именно такие электрические сигналы четко фиксировались на компьютерных экранах наблюдателей. Ключевой аспект исследований, по мнению авторов, заключался в понимании того, что же такое память. На данной модели исследователи по-разному экспериментируют с «маленьким живым мозгом», находящимся внутри робота. Они помещают робота в различные положения, заставляют его познавать окружающую среду и выясняют, насколько хорошо сохраняются эти воспоминания в мозге. Следующий шаг должен усилить эти воспоминания в перспективе это может помочь в лечении болезни Альцгеймера, а также людям, пораженным инсультом. Мозг имеет приблизительно 100 тыс. нейронов, которые растут на множестве электродов. Коммуникация происходит как через эти электроды, которые фиксируют сенсорную информацию от тела робота, так и через «двигательные» команды, исходящие от мозга и поступающие на его колеса. Авторы эксперимента действительно находятся в контакте, потому что мозг удается стимулировать и он отвечает на их стимулы. Постепенно, по мере того как мозг учится управлять «телом» роботом, у него возникает привычка к этой деятельности, и эта привычка усиливает образование связей между нейронами.