Киберимпланты для мозга

Не за горами тот день, когда сбудется мечта лентяев, и человеческий мозг можно будет напрямую подключить к компьютеру.

Уже не в фантастических рассказах, а в реальной жизни создана МРТ-модель, способная реконструировать движущиеся изображения, наблюдаемые человеком. Несколько лет назад специалисты Калифорнийского университета в Беркли (США) разработали  компьютерную модель активности нейронов и применили ее к функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ). Новый метод оказался на удивление точным  и достаточно успешным. Этот опыт стал первым в истории, когда с помощью сканирования мозга удалось хоть примерно установить, какое изображение видит человек.

Часами лежа в томографе, исследователи просматривали многочасовое видео. Полученная информация тщательно анализировалась и пропускалась через несколько разных фильтров, чтобы можно было понять происходящее на нейронном уровне.

Далее была составлена видеотека из 18 млн. секунд, из выбранных наугад роликов. Специалисты смоделировали то, что, по сути, должна была показать МРТ при просмотре определенного видео. В итоге, результаты сканирования и компьютерного моделирования оказались практически идентичными, что позволило определить форму объектов и направление их движения на экране.

Этой грандиозной работе еще довольно далеко до совершенства, ведь ученые пользовались данными только одной области в зрительной системе мозга. Наряду с этим, модель каждый раз приходилось настраивать в соответствии с индивидуальными особенностями восприятия каждого отдельного субъекта.

Но и такая несовершенная работа – уже настоящий прорыв. Подумать только: считывание картинок прямо в мозгу перевернет весь кинематограф с ног на голову.

Вполне вероятно, что прогресс пойдет быстрее, если за активностью нейронов следить не с помощью МРТ, а с помощью компактных внешних сенсоров и имплантированных датчиков. А совершенно новые биопротонные транзисторы будут «стоять на перехвате» нервных импульсов.

Биопротонный транзистор

Идеей для его создания стала обычная живая клетка, в мембранах которой находятся переключаемые ионные каналы. Ионный и протонный транспорт, с помощью которого происходит передача сигналов и межклеточный обмен энергией, играет ключевую роль в жизнедеятельности клетки.

Потому и прибор, контролирующий  протонный ток, мог бы считывать естественные сигналы организма и влиять на его важные процессы. В этом новом устройстве была использована модифицированная форма хитозана, биосовместимого материала, получаемого в больших количествах из кальмаров и крабов.

Хитозан очень хорошо поглощает воду, при этом образуется множество водородных связей. Как оказалось, такое волокно служит хорошим проводником протонов.

Электронный мозжечок

Израильские ученые создали искусственный электронный мозжечок, который успешно обменивался сигналами со стволом мозга и восстановил утерянные функции мозга у лабораторной крысы.

Проанализировав сигналы, которые подаются в мозжечок из мозга, ученые создали его искусственную версию и разместили  на чипе за пределами черепа крысы, соединив его с мозгом электродами.

Животному специально повредили его собственный мозжечок и попытались выработать условный рефлекс. Когда микросхема была отключена, животное не могло выработать заданный условный рефлекс (моргание по звуковому сигналу), но стоило только включить прибор, и крыса начинала реагировать точно так же, как нормальное здоровое животное.

Нейробиологам удалось воспроизвести довольно простую функцию мозжечка, но в дальнейшем они надеются получить хорошие результаты и при более сложных алгоритмах.

Все, что придумывают в своих произведениях писатели-фантасты, постепенно воплощается в реальной жизни. И как знать: возможно, скоро знания можно будет загружать прямо в мозг?

Однако, на каком бы уровне не находилась современная наука, мозг по-прежнему остается сложной и во многом непонятной структурой. Даже те отделы мозга, которые имеют одинаковую структуру, работают по совершенно разным принципам, используя химические, электрические и даже протонные сигналы. А современная электроника, пока еще ограничена сигналами электрическими.

Корпорация IBM объявила о создании микрочипов, имитирующих работу мозга

Исследователи корпорации создали два прототипа «нейросинаптических вычислительных чипов», способные воспринимать данные, проводить анализ связей между разными событиями, делать свои выводы и накапливать знания.

В дальнейших планах корпорации – сформировать такую систему, число цифровых «нейронов» которой, насчитывало бы около 10 миллиардов и около 100 триллионов электронных «синапсов».