Нейрочип вместо дряхлеющего мозга
Ученые факультета психологии тель-авивского университета смогли разработать и вживить в мозг крысы нейронный микрочип, имитирующий работу мозжечка. Положительный результат дал надежду на восстановление утраченных функций людям, страдающим от болезни Паркинсона, или перенесшим инсульт.
Израильские ученые пошли по пути восстановления утрачиваемых при болезнях функций, решив работать с мозжечком. Он отвечает за движение частей тела. Частая причина утраты двигательных функций - нарушения мозговой деятельности, в результате которых из строя выходят участки головного мозга, отвечающие за двигательные рефлексы.
Ученые пытаются заменить «вышедшие из строя» области мозга электроникой. Исследователям удалось вживить систему электродов на глубину до 1 см в мозг крысы, после чего соединяли их с микрочипом, встроенным под кожу черепа грызуна. Чип получал и обрабатывал сенсорную информацию от ствола мозга и нижней части головного мозга, анализировал ее, перерабатывал в биологическую и отправлял обратно в моторные центры, то есть в ствол головного мозга.
Чтобы продемонстрировать работу их устройства, израильтяне напоминали принцип Ивана Павлова. Который при описании условного рефлекса, отметил, что у собак начинались слюнотечение, когда они видели человека их кормившего. Тогда Павлов начал использовать определенные звуки (например, стук посуды), чтобы сообщить питомцам о готовности их еды. После нескольких повторений животные начали выделять слюну, услышав данный звук, причем, это происходило даже когда пищи не было.
Израильские ученые обучали грызунов ассоциировать определенный звук с легким дуновением воздуха им в глаза, в результате чего они моргали. Вскоре крысы моргали и без дуновения ветра, услышав определенный звук. У грызунов с поврежденным мозжечком этот рефлекс полностью терялся. А потом его восстанавливали уже с помощью чипа.
- Изучив эту область мозга, мы построили систему моделирования, которая работает таким же образом как и исходная биологическая система, - пояснил ВВС непосредственный участник эксперимента профессор Манти Минц, физиобиолог тель-авивского университета. - Когда мы видим некоторое восстановление утраченных движений, нам было понятно, что они происходят из-за наших синтетических устройств, а не от действия какой-либо другой области мозга.
- Давно созданы устройства искусственного дыхания, которые используются при целом ряде заболеваний, в частности при отказе каких - либо необходимых для дыхания функций, - рассказал «Известиям» главный научный сотрудник института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Марат Иоффе.
По его словам, есть различные модификации подобных устройств, например, один из таких приборов либо операбельно вживляются в человека, контролируя поступления кислорода в легкие, либо заставляет сокращаться легкие в необходимое время. Но у данных приборов есть ряд недостатков, таких как габариты, вес и неудобство в эксплуатации. Работа израильских ученых поможет эти недостатки нивелировать.
- В будущем мы будем в состоянии заменить поврежденную область головного мозга человека и это будет очень здорово, - говорит Минц.
Иоффе соглашается, что восстановление утраченных функций мозга это задача современной науки: «Есть определенные функции, как дыхание, которые нужно и можно восстановить. Известно, например, что дыхание контролируется в соответствии с изменениями концентрации СО2, то есть механизм нам понятен и можно разрабатывать имплантанты.
Говорить о том, что данная разработка может стать панацеей от болезни Паркинсона пока рано, считают эксперты.
- Победить болезнь Паркинсона нейрочип вряд ли сможет, а использовать его для восстановления частично утраченных функций, таких как дыхание или моргание глазами - было бы вполне реально и интересно, - предполагает Иоффе.
После того, как ученые завершат испытания на крысах, они планируют перейти к испытаниям на человеке.
- Подобных экспериментов последние годы проводится все больше, - говорит эксперт по кибернетическим технологиям Дмитрий Ицков. - Например, Теодор Бергер занимается тем, что разрабатывает протез крысиного гиппокампа (отдел мозга, отвечающий за хранение воспоминаний - прим). Группа Open Worm, и один из ее координаторов Андрей Пальянов создают модель целой нервной системы червя - нематоды.
Ицков уверен, что человечество вплотную подошло к разработке технологий переноса личности в искусственный мозг и искусственное тело, а это следующая ступень нашей эволюции.
