Приводить в движение протез или писать силой мысли – мистика или современная реальность? Как далеко человек может продвинуться в нейротехнологиях, и приведут ли они к стиранию грани между человеком и цифровым миром? Придем ли мы к полному пониманию механизмов психических расстройств, удастся ли нам найти лечение нейродегенеративных заболеваний, и как трансформируется язык? На эти и другие вопросы попытались ответить эксперты в сфере нейронаук в ходе панельной дискуссии на тему «Эволюция мозга: Как мир меняет нас?» на форуме «Создавая будущее», проходящем в Москве 4-6 ноября.

Нейроинтерфейсы

Нейроинтерфейсы или интерфейсы «мозг-компьютер» – технологии, которые помогают передавать сигнал из мозга на внешнее устройство. Три компании на сегодняшний день провели клинические испытания инвазивных имплантируемых интерфейсов - Blackrock Neurotech, Neuralink и Synchron. Испытания, как рассказал врач-нейрохирург ФГБНУ «Научный центр неврологии» Дмитрий Копачев, ставили перед собой задачу помочь людям с квадриплигией восстановить утраченные функции.  Но в ходе испытаний были выявлены определенные проблемы.

Так blackrock neyrotekh разработал систему микроэлектродной регистрации потенциалов с помощью микроматрицы Юта. В 2016 году по СМИ разошлась фотография, на которой Барак Обама жмет руку-протез первому пациенту, но с тех пор больше об этой технологии ничего не слышно. По словам Копачева, конструкция из 100 электродов диаметром 80 микрон повреждает мелкие сосуды коры головного мозга и вызывает кровоизлияние, из-за чего электроды выходят из строя.

Neuralink Илона Маска частично решил эту проблему – здесь применяются очень тонкие электроды диаметром 6 микрон, которые вживляются под кожу специальным роботом. Но, тем не менее, и эти электроды выходят из строя.

Stentrode от компании Synchron вводится эндоваскулярно в большой венозный сосуд головного мозга, и считывает локальные потенциалы с моторной коры. «Там запись не с отдельных нейронов, а с моторной коры. Он находится проекционно на уровне коры, которая управляет моторным движением и считывает, грубо говоря, ЭЭГ. То есть это такая инвазивная электроэнцефалограмма», - отметил Копачев.

По его словам, сегодня основная проблема нейропротезирования – биосовместимость электрода и мозговой ткани. Пока что электрод отторгается. Но если проблема будет решена, мы перестанем быть привычными людьми.

«Основная проблема - это нейропротезирование, соединение нервной ткани с неорганикой, и возможность передачи информации между ними. Человеческий мозг, вообще нервная система, она надежно защищена от этого взаимодействия. Всякий раз, когда мы пытаемся их соединить, они друг друга отторгают. Но проблема в том, что как только мы это соединим, необходимость в биологическом носителе как таковом исчезнет, мы перейдем в какую-то другую форму существования – неорганическую, цифровую. И тогда человечество исчезнет, мы уже не будем привычными людьми», - таков футуристический прогноз российского ученого.

Работы ведутся и в обратном направлении – не брать сигналы из мозга, а воздействовать на него. Поскольку мозг электрически активен, на него можно воздействовать различными электромагнитными методами. О неинвазивной нейростимуляции мозга рассказал итальянец Маттео Феурра - ведущий научный сотрудник Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ. К такому типу нейростимуляции относятся, например, транскраниальная магнитная стимуляция или транскраниальная электростимуляция. Они позволяют как возбуждать необходимую активность мозга, так и ингибировать ее.

О более насущных проблемах – нейродегенеративные и психические заболевания

Доктор биологических наук, профессор кафедры физиологии человека и животных биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Вячеслав Дубынин напомнил, что в мозге человека помимо электричества еще и очень сложная химия. «Причем химия на очень разных уровнях, и первый слой – это уровень нейромедиаторов, то есть тех молекул, с помощью которых нейроны передают сигналы. И дофамин, сератонин, глутамат - это все на слуху, и если мы хотим воздействовать на мозг, мы берем молекулы, которые либо мешают этим веществам – антогонисты, либо помогают – агонисты. Есть и более глубинные процессы, которые связаны с внутриклеточной активностью. Если у нас проблемы на уровне взаимодействия нейронов и нейромедиаторов, это еще полбеды, тогда мы можем как-то влиять на функции нейросетей и мозга в целом, просто вводя лекарства, и они между клетками что-то делают.  Когда что-то ломается на внутриклеточном  уровне, это гораздо серьезнее. Проблема в том, что внутриклеточные процессы универсальны, и если мы начинаем на них воздействовать, например, чтобы убрать нейродегенерацию, мы, как правило, получаем кучу побочных эффектов в других системах, и просто так дотянуться до этих патологий бывает колоссально тяжело», - сказал ученый.

По его словам, если обобщить, что такое нейродегенерации – болезни Альцгеймера, Паркинсона и Хорея Гентингтона – это накопление белкового мусора. Во всех клетках человеческого организма работают белки, они через некоторое время выходят из строя, и существует система удаления поломанных белков. Но случается, что система удаления старых белков начинает работать хуже, а плохих белков, почему то образуется больше.  «Тут могут быть и генетические причины, и причины, связанные с хроническим стрессом, нейровоспалением, какими-то вещами, связанными с обменом, например, витаминов, микроэлементов, просто питания», - отметил он. Если такие дефектные белки накапливаются, например, в печени или коже, то это полбеды, поскольку соседние клетки поделятся, и заместят их. Но когда накапливается в мозге, тогда беда, потому что если нейрон выходит из строя, а тем более гибнет, замены ему нет, поскольку в норме нервные клетки не делятся. И препараты, которые, например, помогают печени, здесь неприменимы.

«Поэтому нейродегенерация – это серьезнейшая задача, потому что по мере того как человечество все лучше справляется с сердечнососудистыми заболеваниями, онкологией, даже аутоимунными заболеваниями… То есть, вот как-то слои снимает медицина тех проблем, которые приводят к старению, даже к смерти человека… Нейродегенерации становятся все более и более значимыми. И они имеют общие механизмы», - рассказал Дубынин.

Современные направления исследований в этой сфере – это, прежде всего, попытка повлиять на управляющие внутриклеточные каскады – так называемые каскады вторичных посредников. Совсем современное направление, по словам ученого – это добраться до конкретных генов, которые почему-то избыточно активно работают при том или ином варианте нейродегенерации.

Он напомнил, что кроме факторов риска развития нейродегенеративных заболеваний есть и защитные факторы - это движение и когнитивная нагрузка.

Футуристический прогноз у Вячеслава Дубынина оптимистический: «Мы можем лечить какие-то дырки в мозге, травмы или нейродегенерации, в принципе, перемещая туда нервные стволовые клетки. Это уже делается. Но существует гигантская техническая проблема, а как заставить их стать, например дофаминовыми нейронами, а самое сложное, как заставить их выпустить отростки в нужном направлении и сформировать контакты с нейронами, которые в десятках сантиметров от них находятся, и даже близко пока подходов нет. Да, мы знаем о каких-то молекулах, факторах роста, если мы это сумеем, мы станем лучше, чем есть сейчас».

Младший научный сотрудник Центра языка и мозга ВШЭ Татьяна Шишковская рассказала, как нейротехнологии помогают исследовать психические расстройства, а директор Центра языка и мозга Ольга Драгой задалась вопросом: изменят ли нейротехнологии язык и нужно ли это нам? Она уверена, что в будущем родной язык сохранит свое значение, а вот иностранные можно будет и не учить и пользоваться автоматическим переводом.

«Нейронаука находится в состоянии атомного взрыва, непонятно куда все выведет. А это значит, что если вы интересуетесь нейронаукой, вам в ближайшие 200-300 лет не будет скучно. Если вы думаете, куда пойти в науку, смело смотрите в сторону нейротехнологий», - так резюмировал дискуссию ее ведущий, научный журналист, основатель и редактор портала «Нейроновости» Алексей Паевский.

Материал подготовлен в рамках симпозиума «Создавая будущее», проходящего в Москве 4-6 ноября организованного Национальным центром Россия. Агентство Новости Армении- NEWS.am является информационным спонсором симпозиума.