Серьёзный прорыв в инвазивных интерфейсах «мозг-компьютер» начался в 2012 году, когда сразу несколько групп смогли создать интерфейс на основе приблизительно сотни электродов.
Так, более-менее «стандартный чип ИМК BrainGate имеет форму квадрата со стороной в 4 миллиметра и несёт 96 электродов. Таким интерфейсом можно уже худо-бедно управлять протезом руки – пациенты могут выполнять сложные движения и даже попить воды. С тех пор в области ИМК началась своеобразная «гонка электродов»: группы неформально соревнуются, со скольки нейронов удастся записать активность одновременно. Так, группа Михаила Лебедева из Университета Дьюка уже в 2014 году сумела записать активность 2000 нейронов макаки-резуса, правда – не одновременно.
Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США, знаменитое агентство DARPA, бросает новый вызов: запущенная ими программа Neural Engineering Systems Design, в рамках которой планируется создать интерфейс «мозг-компьютер», который будет управляться активностью миллиона нейронов. О проекте пишет издание IEEE Spectrum в связи с тем, что вчера агентство объявило о шести исследовательских группах, которые получили финансирование в рамках этого проекта. В релизе DARPA отмечает, что даже миллион нейронов – это лишь начальная цель, ведь всего в головном мозге около 86 миллиардов нейронов.
Один из грантополучателей – стартап Paradromic, резидент Силиконовой долины. Эта компания разрабатывает устройство, которое она назвала нейронной шиной ввода-вывода (Neural Input-Output Bus, NIOB). Четыре «кабеля», содержащих в себе суммарно 200 000 микропроводов для контроля нейрональной активности должны, по мнению стартапа, суметь снимать активность миллиона возбуждающихся нейронов.
Главной целью Paradromic стало создание так называемых речевых протезов. NIOBы должны снимать активность нейронов верхней височной извилины, области коры, где происходит обработка звуков на уровне фонем. Авторы предполагают, что пациент сможет всего лишь представлять, что он говорит, а речевой синтезатор, управляемый нейроинтерфейсом, будет воспроизводить речь. Одной из главных проблем, которая встанет перед разработчиками, будет «вынесение» части обработки сигнала на уровень электродов, под поверхность черепа, иначе придется как-то справляться с передачей и обработкой 50 гигабайт данных в секунду.
IEEE Spectrum пишет и еще об одной группе, получившей грант DARPA – это команда нейроинженера Аарто Нурмикко из Университета Брауна. Она также работает над речевыми протезами, но использует систему из независимых «нейрогранул», каждая из которых взаимодействует с отдельными нейронами и передает частично обработанных сигнал на электронное устройство, размещенное на скальпе или имплантированное под кожу. Главным вызовом Нурмикко видит создание сети из 100 000 гранул, которые смогли бы работать согласованно. Впрочем, как говорит Нурмикко, даже этого чересчур мало для того, чтобы понять, как слуховая кора обрабатывает музыку и слова.
Текст: Алексей Паевский