Способен ли микроробот подключаться к нейронным сетям мозга?
На сайте научно-популярного журнала «ХАЙТЕК+» 31 марта 2023 года была опубликована статья Георгия Голованова под названием «Создан микроробот, способный подключаться к нейронным сетям мозга, как в «Матрице». В данной публикации утверждается, что команда исследователей из Южной Кореи разработала микроробота, который посредством электрохимии способен подключаться к нейронным сетям гиппокампа (структура головного мозга, отвечающая преимущественно за консолидацию памяти). Так, микроробот через аксоны передает и считывает электрические сигналы. Кроме того, согласно заявлениям разработчиков, он способен формировать новые нейронные сети. Технология разработана в целях осуществления клеточной терапии и последующего внедрения в регенеративную медицину, однако, как утверждают разработчики, потенциал ее значительно шире.
Рисунок 1: скриншот рассматриваемой статьи
(Источник: «ХАЙТЕК+»)
Наша команда решила выяснить, насколько достоверны достижения в рамках описываемой технологии: действительно ли разработанные микророботы способны соединяться с нейронными сетями гиппокампа и осуществлять регенеративную функцию.
Принцип работы микророботов, апробированные на лабораторных мышах
В статье Ванкью Лим, опубликованной на портале EurekAlert!, говорится, что при создании микроробота к клеткам гиппокампа лабораторной мыши присоединяются суперпарамагнитные наночастицы оксида железа. Это позволяет изготовить нейробота трехмерной сферической формы. Автор, ссылаясь на пресс-релиз Корейского института исследований мозга, утверждает, что, благодаря такой технологии, робот, управляемый внешними магнитными полями, имеет возможность перемещаться в необходимом направлении, а именно – достигнуть гиппокампа. В ходе эксперимента с помощью иммунофлуоресцентного окрашивания было выявлено, что клетки в микророботе и клетки в срезе ткани гиппокампа способны структурно связываться через нейриты (нервные аксоны).
Кроме того, исследователи подтвердили, что доставленные микророботом нервные клетки могут функционально формировать клетки и нейронные сети внутри участка ткани гиппокампа лабораторной мыши. Следовательно, ученые получили возможность влиять на нервную активность.
Рисунок 2: скриншот рассматриваемой статьи
(Источник: EurekAlert!)
Преимущества подключения микророботов к нейронным сетям мозга:
– Восстановление поврежденных нейронных связей или восполнение утраченных функций мозга, восстановление его работоспособности
– Возможность таргетированных поставок лекарств в определенные участки мозга, что может помочь в лечении болезней, таких как болезнь Паркинсона или эпилепсия. Миниатюрные устройства, подчеркивает Георгий Голованов в указанной выше статье, вышедшей в «ХАЙТЕК+», будут в прямом смысле атаковать аномальные клетки, постоянно выделяя нужные дозы лекарственных препаратов. Тот же принцип может быть использовать и для борьбы с бактериальными инфекциями. Помимо этого, технология может быть эффективной в следующих случаях:
– помощь в восстановлении функций мозга после инсульта путем поддержания или восстановления связей между поврежденными нейронами
– точная диагностика и мониторинг состояния мозга, что поможет в раннем обнаружении и лечении заболеваний, таких как опухоли головного мозга. В перспективе, как отмечает автор статьи, опубликованной в «ХАЙТЕК+», такие возможности могут вывести иммунотерапию рака на беспрецедентно новый уровень эффективности
Рисунок 3: скриншот рассматриваемой статьи
(Источник: «ХАЙТЕК+»)
– улучшение работы мозга и увеличение его потенциала, что позволит решать более сложные когнитивные задачи. Однако на этот счет существует множество противоречий, связанных прежде всего с биоэтикой.
Потенциальные вызовы и риски:
В научной статье Дмитрия Ивлиева «Искусственный интеллект и проблемы этики» отмечается, что с развитием искусственного интеллекта выделяются и классифицируются и потенциальные риски широкого применения ИИ в социально-общественной жизни. Например, опасения вызывают непредвиденные ошибки, допущенные в период разработки и машинного обучения, или массовая потеря изначальных, первичных и естественных навыков человека. Современные темпы развития ИИ не гарантируют, что человечество не придет к абсолютной зависимости от компьютеров, том числе, в области принятия решений. На данный момент всякие разработки, потенциально пригодные для использования на людях, прежде всего проходят согласование с биоэтическим комитетом, который рассматривает вопросы этики и морали.
Рисунок 4: скриншот рассматриваемой статьи
(Источник: «Право и практика»)
Этические риски технологий «управления мозгом» подробно представлены в статье Андерса Корра «Этические риски китайской технологии «управления мозгом».
Рисунок 5: скриншот рассматриваемой статьи
(Источник: «The epoch times»)
Особое внимание в статье уделено мнению специалистов в области биоэтики Марчелло Иенка (Базельский университет в Швейцарии) и Пима Хазелагера (Университет Радбуда Неймегена в Нидерландах): по их мнению, технологии управления мозгом могут быть использованы в целях нарушения неприкосновенности частной жизни и свободы действий индивидуума. «Нейродоступность» и «взлом мозга», а также незаконный доступ и манипуляции с нейронной информацией, согласно утверждениям исследователей, являются серьёзными рисками для нейробезопасности человека, а именно конфиденциальности и свободы действий. Под ударом находятся ведущие качества личности: сознание, восприятие, мышление, язык, суждения и память. Йенка и Хазелагер отмечают, что «неправильное использование нейронных устройств в киберпреступных целях угрожает не только физической безопасности пользователей, но и влияет на их поведение и изменяет их самоидентификацию как личности». Так, можно констатировать, что этические риски рассматриваемой технологии недостаточно изучены ввиду ее быстрого развития.
Чтобы лучше разобраться в преимуществах и недостатках технологии, мы побеседовали с кандидатом биологических наук и старшим научным сотрудником научно-исследовательского Института нейронаук ННГУ им. Н.И. Лобачевского Альбиной Лебедевой. Прежде всего, нас интересовал вопрос: могут ли микророботы быть использованы для улучшения когнитивных способностей, таких как память, внимание и скорость обработки информации?
Я считаю, что в первую очередь подобные технологии необходимо использовать в случаях, связанных со здоровьем человека. Нужно ли делать такие технологии, чтобы каждый желающий мог улучшить свои когнитивные функции, которые по медицинским показателям итак в норме? Тут много вопросов, связанных с биоэтикой. К чему искусственно создавать сверхлюдей с улучшенными показателями? Я считаю, что необходимо следовать по пути помощи людям, действительно страдающим заболеваниями, связанными с когнитивными отклонениями, — отметила эксперт.
Также Альбина Лебедева указала на потенциальные риски использования данной технологии:
Отторжение микроробота иммунной системой очень даже возможно. По этой причине в отношении каких-то длительных электродных групп, которые будут имплантированы в нейронные сети мозга или гиппокампа, разрабатываются технологии биосовместимости. Потому что, если имплантировать электронные группы в мозг животного, через 2-3 недели они начинают зарастать реальными клетками, в результате чего уже невозможно что-либо записать. В плане иммунной системы, безусловно, может начаться микровоспаление, а в некоторых случаях и значительное воспаление, если использовать нестерильные компоненты. Но, если говорить о целом мозге, то, когда мы имплантируем электроды, иммунная система всего организма реагировать не будет, пытаться утилизировать инородные компоненты будет лишь иммунная система мозга. Поэтому нужны технологии биосовместимых компонентов. Ученые активно продвигаются в данном направлении, — добавила она.
Технология микророботов, способных проникать в нейронные сети гиппокампа, как отмечает автор статьи «Магнитный микроробот доставит нейроны в мозг» Алексей Козлов, находится на этапе непрерывного совершенствования учеными в целях обеспечения высокой точности и низкой травматичности манипуляций с клетками. Робот должен с исключительной точность размещаться в физиологической среде, в том числе, в самых мельчайших областях ткани-мишени. В будущем, уверяет автор, ученым удастся применять технологию к более широкому классу задач.
Рисунок 6: скриншот рассматриваемой статьи
(Источник: «N + 1»)
Заключение
Таким образом, развитие технологии микророботов, способных подключаться к нейронным сетям мозга, является существенным продвижением в медицинской и научной сферах. Как было отмечено выше, такие микророботы могут быть использованы для различных медицинских процедур, таких как точное доставление лекарств, диагностика и лечение болезней мозга, а также для исследований в области нейронауки.
Подключение микророботов к нейронным сетям мозга позволит врачам и ученым более точно влиять на мозговую активность, что сделает возможным разработку новых методов лечения заболеваний, связанных с мозгом. Однако, нельзя не отметить этические риски, возникающие в результате развития технологии.
Как отмечает наш эксперт Альбина Лебедева, в будущем такие технологии могут быть использованы для расширений человеческого мозга: «На данный момент существует подобная активно развивающаяся технология, связанная со стволовыми клетками. Исследователи стремятся к тому, чтобы искусственно внедренные стволовые клетки экспрессировались в нужный тип клеток, например, глиальные клетки или мышечные клетки условных стволовых. Однако, несмотря на то, что подобные технологии находятся в активном развитии каких-то прорывных результатов пока представлено не было. Микроробот же, который будет выращивать нейронные сети, возможен как раз в комплексе с такими стволовыми клетками или с культурами клеток, которые имеют направленный рост, совмещенный с микророботами, контролирующими этот рост. Пока это мой полет фантазий, связанный с имеющимся опытом. У нас есть группа, которая занимается направленным ростом клеток, культур клеток, и они планируют эти культуры клеток с направленным ростом имплантировать в мозг – такая технология при хороших результатах также помогала бы при нейродегенеративных заболеваниях и травмах. Но для развития подобных технологий необходимо время».
Авторы: Алина Калашникова, Арина Горшенкова, Анастасия Захарова, Алена Манина, Дарья Назарова