Имплант для вживления в кору головного мозга ELVIS разработала «Лаборатория “Сенсор-Тех”» (резидент «Сколково») совместно с фондом поддержки слепоглухих «Со-единение». Научные консультации давали Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН и Центр коллективного проектирования Российского технологического университета МИРЭА.
Фото: Предоставлено «Лаборатория Сенсор-Тех»
Фото: Предоставлено «Лаборатория Сенсор-Тех»
К импланту, который устанавливается в область зрительной коры головного мозга, стимулируя ее малыми токами, прилагается также головной обруч с двумя камерами, которые считывают изображение в реальном времени, выполняя функцию глаз, и микрокомпьютер, который анализирует изображение с камер, выделяет контуры важных объектов и передает обработанные кадры на имплант. Микрокомпьютер крепится на поясе.
Разработка импланта началась два года назад. «Сенсор-Тех» к тому времени уже апробировал технологию, позволявшую видеть людям с поврежденной сетчаткой,— так называемое бионическое зрение. Правда, технология была американская. Она заключалась в том, что на сетчатку утратившего зрение человека ставился бионический имплант. Камера, вмонтированная в очки, передавала информацию на имплант, и информация поступала в мозг. Такой протез получили всего два человека. «Число людей, которым может помочь бионическое зрение, очень мало. Импланты, которые ставятся в мозг, могут спасти в десятки раз больше людей»,— говорит Денис Кулешов, директор «Лаборатории “Сенсор-Тех”».
«Первые операции по установке имплантов в зону зрительной коры проходили еще в 1970-х годах в Америке,— продолжает Денис Кулешов.— Такие опыты с 1970-х годов проводил, в частности, американский ученый Уильям Добель. Эти эксперименты доказали, что технология эффективна и безопасна. Просто тогда импланты представляли собой довольно большие устройства, а соединить их с внешней камерой можно было только при помощи проводов. Плюс пользователю приходилось носить громоздкий компьютер. Так что о мобильности и повседневном использовании таких приборов речи, конечно, не шло». Теперь вот появилась возможность создавать миниатюрные приборы. Тут американцы нас немного опередили: в 2019 году, по словам Кулешова, в штате Калифорния начались клинические испытания системы с нейроимплантом на шести добровольцах. Авторы устройства много раз отчитывались на международных конференциях о положительных эффектах устройства. Эксперимент еще продолжается.
Имплант, разработанный «Лабораторией “Сенсор-Тех”», предназначен для тех, кто потерял зрение, хотя когда-то мог видеть, то есть имел зрительный опыт. Никаких физиологических ограничений по установке таких систем слепым от рождения нет, уверен Денис Кулешов, просто пока экспериментально не доказано, что у людей, неспособных видеть с рождения, могут возникать зрительные образы. Зато подтверждений того, что люди, потерявшие зрение, могут видеть при стимуляции зрительной коры электродами, предостаточно. Когда в область первичной зрительной коры, которая отвечает за восприятие изображения, поступают электрические импульсы, в сознании человека возникают вспышки света — так называемые фосфены.
Фото: Предоставлено «Лаборатория Сенсор-Тех»
Фото: Предоставлено «Лаборатория Сенсор-Тех»
Фото: Предоставлено «Лаборатория Сенсор-Тех»
«Если подключен один электрод — одна вспышка, несколько электродов — вспышки в разных местах, а если электроды расположены в линию один за другим, у человека в сознании появляется некая белая линия,— объясняет директор “Сенсор-Теха”.— При этом мозг адаптируется под новый источник информации — это фундаментальный принцип работы мозга, который и делает возможным использование подобных нейроимплантов. Если у зрячего визуальные образы возникают благодаря глазу, то у незрячего мозг перестраивает свои ощущения под новую информацию, которая поступает напрямую в зону зрительной коры путем электрической стимуляции. При использовании системы с нейроимплантом человек начинает с каждым днем все лучше разбираться, какие предметы перед ним находятся».
«Чтобы представить себе, что потенциально может увидеть незрячий человек с такой системой, нужно вообразить поле размером 10х10 пикселей, или точек,— говорит Кулешов.— Картинку, которую “видит” видеокамера, мы ужимаем до размера 10х10 точек и передаем в черно-белом виде в головной мозг. При помощи такого зрения нельзя разглядеть детали, только какую-то общую визуальную информацию, крупные контуры объектов. Например, понять, что перед вами стоит человек, который машет рукой, или что впереди находится забор и вы идете вдоль забора. Зато это уже предметное зрение».
Сейчас компоненты системы ELVIS проходят испытания на грызунах. Затем наступит очередь обезьян. Технология инвазивная, сопряжена с рисками для здоровья, если что-то сделать не так, поэтому все компоненты, особенно те, что имплантируются в мозг, нужно протестировать на животных и оценить безопасность и эффективность. По итогам опытов на животных Росздравнадзор будет решать, можно ли разрешить испытания на добровольцах. В «Лаборатории “Сенсор-Тех”» планируют установить кортикальный имплант десяти незрячим добровольцам в 2023 году. Если все пройдет успешно, технология получит регистрацию. С 2027 года операции станут широко доступны в России, а затем и в других странах, заключает Денис Кулешов.