Мысленная связь

В июне 2026 года Сеченовский университет впервые представил на ПМЭФ разработки в области нейроинженерии. Микрочип, вживляемый под сетчатку глаза для возвращения зрения, импланты для стимуляции мозга и тонкопленочные манжеты, дающие чувствительность бионическим протезам,— все это технологии, которые еще 15–20 лет назад были уделом фантастов.

Сегодня они перешагнули черту лабораторных прототипов и доказывают: эра, когда биопротез будет управляться силой мысли, а зрение вернется к тем, кто его лишился, уже не за горами.

Три века эволюции

История нейроинженерии началась не в высокотехнологичных центрах Кремниевой долины, а в домашней лаборатории итальянского ученого Луиджи Гальвани, который в конце XVIII века заставил дергаться лапку мертвой лягушки с помощью электрического разряда. Тогда человечество впервые осознало фундаментальную истину: наши мысли, движения и чувства — это электрические сигналы.

Следующие два столетия наука училась эти сигналы расшифровывать и имитировать. В 1920-х годах ученые впервые смогли «услышать» электрическую активность мозга через кожу головы с помощью ЭЭГ, а к 1970-м годам родился сам термин BCI (интерфейс «мозг—компьютер») — концепция, согласно которой человек сможет управлять машинами силой мысли.

Долгое время изучение нейроинтерфейсов оставалось узкой, полуфантастической дисциплиной. Ученые не имели нужных технологий: компьютеры были слишком слабыми, чтобы быстро обрабатывать шум множества мозговых импульсов, а электроды — слишком грубыми, из-за чего мозг быстро их отторгал. Пациенты в лабораториях в ходе экспериментов были буквально привязаны проводами к огромным аппаратным стойкам.

Революция в нейроинжиниринге случилась на стыке 2010-х и 2020-х годов благодаря трем факторам: взрывному развитию микроэлектроники (сделавшей чипы крошечными и беспроводными), появлению биосовместимых материалов и, главное, искусственному интеллекту. ИИ стал идеальным «переводчиком», превращающим хаотичный электрический шум миллионов нейронов в четкие цифровые команды. Благодаря этим технологиям наука смогла перешагнуть черту, за которой фантастика превращается в клиническую практику.

Силой мысли

В мировой науке нейроинтерфейсы сегодня считаются одним из самых быстрорастущих направлений. Крупнейшие корпорации — американская Neuralink Илона Маска, австралийская Synchron и другие — вкладывают миллиарды долларов в разработку технологий, позволяющих парализованному человеку силой мысли управлять курсором или экзоскелетом. Однако, как и российские проекты, большинство из них пока находится на стадии экспериментов.

Главная проблема, которую десятилетиями пытаются решить инженеры,— создать надежный интерфейс между живым и неживым. Организм воспринимает любой инородный предмет как угрозу, изолирует его рубцовой тканью, материал электрода со временем деградирует, и сигнал затухает.

При этом одна из самых массовых нейроинтерфейсных технологий уже существует — это кохлеарные импланты, предназначенные для прямой электрической стимуляции слухового нерва. Они не усиливают звук, как слуховые аппараты, а напрямую стимулируют слуховой нерв, замещая погибшие волосковые клетки. Именно кохлеарные импланты доказывают главное: нейропластичность мозга позволяет интерпретировать искусственные сигналы как естественные. А значит, возвращение зрения, осязания и полноценное управление протезами — следующая, вполне достижимая цель.

Три задачи нейроинженерии

В Сеченовском университете передовые исследования в области нейроинжиниринга сконцентрированы в Институте бионических технологий и инжиниринга под руководством доктора технических наук Дмитрия Телышева. «Нейротехнологии — это все, что связано с воздействием на центральную и периферическую нервную систему,— говорит директор института.— Поэтому мы используем термин “нейроинженерия”: он шире, чем просто нейроинтерфейсы, и охватывает как восстановление утраченных функций, так и интраоперационную диагностику».

По словам Дмитрия Телышева, сегодня ученые решают три глобальные задачи. Первая — вернуть человеку, использующему бионический протез, утраченную способность ощущать прикосновения. Датчики на протезе фиксируют давление или температуру, сигнал преобразуется и через имплантированный электрод поступает в сенсорную кору головного мозга. Мозг интерпретирует его как «горячо» или «хрупко». Без такой обратной связи пациент вынужден полагаться только на зрение, что требует постоянного внимания и не позволяет действовать автоматически.

Вторая задача — управление движением. Когда человек хочет сжать кисть, в его моторной коре рождается электрический импульс. Прямой нейроинтерфейс считывает этот сигнал из мозга и передает на протез. Обычные бионические системы используют датчики на коже, которые улавливают сигналы уже сокращающихся мышц. Такой подход требует длительного обучения и не дает высокой точности. Прямой интерфейс работает иначе: он перехватывает исходную команду мозга до того, как она исказится в мышцах. Это позволяет управлять протезом гораздо точнее — например, шевелить каждым пальцем в отдельности.

И третья задача — восстановление подвижности при повреждении нервной системы. При травме спинного мозга или разрыве нерва связь между головным мозгом и мышцами прерывается. Имплант может стать «цифровым мостом»: он считывает сигнал выше места травмы и передает его в обход повреждения — либо на другой имплант ниже разрыва, либо напрямую к мышцам. Это позволяет вернуть контроль над телом и предотвращает атрофию парализованных мышц, которая неизбежно наступает при длительном бездействии.

Материалы будущего: как победить отторжение

В основе всех проектов Сеченовского университета в области нейроинтерфейсов лежит одна технологическая платформа — тонкопленочные мультиэлектродные структуры, которые создают в Дизайн-центре гибкой биоэлектроники. Как рассказал ведущий научный сотрудник Института бионических технологий и инжиниринга Сеченовского университета Александр Марков, подложку имплантов синтезируют из полимера парилена C, далее на нее методом фотолитографии наносят токопроводящие дорожки из благородных металлов (золота, платины, сплава платины с иридием) и формируют электроды высокой плотности.

«Парилен C — биосовместимый полимер. Изготовленная из него тонкопленочная структура в 20 раз тоньше человеческого волоса. В отличие от использовавшегося ранее жесткого кремния или менее гибкого полиимида, париленовая пленка не просто прилегает к поверхности мозга или нерва, а буквально обволакивает все ее неровности. Это обеспечивает максимальную площадь контакта, минимальную реакцию иммунной системы и чистоту регистрируемого сигнала»,— поясняет ученый.

Такая пленка с множеством микроскопических контактов позволяет считывать электрические сигналы нейронов с разных участков мозга и, наоборот, подавать импульсы на нужные зоны. Благодаря нейропластичности мозг способен интерпретировать искусственные сигналы как естественные. Поэтому если ученые научатся точно передавать нервной системе сигналы от бионического протеза, субретинального импланта или другого внешнего устройства, то мозг будет воспринимать их как собственные, идущие от утраченного органа. А это путь к восстановлению утраченной функции.

«Мы начинали с 30 контактов на имплант, сегодня делаем сотни и движемся к тысяче,— говорит Дмитрий Телышев.— Чем больше контактов, тем точнее можно считывать сигналы мозга. Например, различать команды пошевелить всей кистью или только указательным пальцем».

В ближайшее время университет планирует перейти с золота на платиновое покрытие, которое обладает лучшей долговременной стабильностью. Параллельно разрабатываются объемные микроструктуры с фиксаторами, позволяющие надежнее крепить имплант на поверхности мозга или погружаться в ткань. По словам ученого, это направление в Сеченовском университете развивается наравне с разработками Neuralink, но на иной технологической основе.

От сетчатки до гортани

Одна из прорывных разработок, которые ведут ученые Института бионических технологий и инжиниринга,— субретинальный имплант, тот самый, который университет презентовал на ПМЭФ-2026. Он предназначен для возвращения способности видеть пациентам с заболеваниями сетчатки, при которых повреждены светочувствительные клетки (фоторецепторы), но зрительный нерв остается неповрежденным.

Имплант работает как беспроводная солнечная батарейка — без проводов и встроенного питания. Специальные очки с лазерной фокусировкой проецируют изображение на сетчатку. Свет преобразуется в электрические импульсы, которые стимулируют здоровые клетки сетчатки, расположенные под поврежденными. Сигнал по зрительному нерву идет в мозг — и человек начинает видеть контуры предметов. Партнер университета в этом проекте — компания «Моторика». В течение трех лет разработчики планируют выйти на доклинические испытания на животных моделях. По словам Дмитрия Телышева, этот проект — шаг к переводу лабораторной технологии в клинический продукт, аналогов которому в мире нет.

Другая разработка ученых предназначена для возвращения зрения в более тяжелых случаях, когда поврежден не только глаз, но и зрительный нерв или сама зрительная кора. В этом случае сигнал передается непосредственно в кору головного мозга, минуя поврежденные глаз и зрительный нерв. Как поясняет Александр Марков, матрица электродов устанавливается на затылочную долю, а сигнал от камеры в очках поступает на имплант через беспроводную катушку. В рамках данного проекта университет разрабатывает пленочные электроды, а за обработку сигнала и конструкцию очков отвечает индустриальный партнер — компания «Нейроимпланты Элвис».

Еще один амбициозный проект, в котором участвует Сеченовский университет,— это создание нейроинтерфейса для биопротеза конечности с прямым «подключением» к периферическим нервам. Он реализуется при поддержке Российского научного фонда и Газпромбанка. Помимо Сеченовского университета, в нем участвуют Национальный исследовательский университет МИЭТ, Московский физико-технический институт и компания «Моторика Орто».

Сеченовский университет отвечает за разработку тонкопленочных эластичных электродных матриц — ключевого элемента, обеспечивающего связь между нервной системой человека и протезом. Эти структуры имплантируются на периферические нервы и позволяют регистрировать и передавать электрическую активность.

«Наша задача в проекте — разработка гибких электродов, которые взаимодействуют с периферическими нервами и позволяют передавать сигналы для управления протезом. По сути, это интерфейс, который соединяет нервную систему человека и электронную часть устройства. Такие электроды должны имплантироваться на периферические нервы в область культи и работать непосредственно с нервными импульсами»,— поясняет Александр Марков.

Разрабатываемые электроды представляют собой гибкие многоканальные структуры, способные оборачиваться вокруг нервных волокон. Такая архитектура позволяет точнее считывать сигналы и дифференцировать их — например, для управления отдельными пальцами протеза.

«Ключевая особенность — это многоканальность: мы работаем не с одним сигналом, как в существующих протезах, а сразу со множеством. Это позволяет разделять сигналы от разных нервных ветвей и управлять движениями более точно. В перспективе это дает возможность, в частности, раздельно управлять пальцами протеза и повысит точность движений»,— отмечает Марков.

Голос и дыхание

Особого внимания заслуживает проект восстановления функции гортани. Каждый десятый пациент после удаления щитовидной железы из-за онкологического заболевания сталкивается с повреждением возвратного гортанного нерва. Нерв перестает управлять мышцами, открывающими голосовую щель. Человек либо теряет голос, либо, если врачи фиксируют щель открытой, дышит свободно, но не может говорить. В тяжелых случаях приходится накладывать трахеостому: трубка, вставленная в трахею, постоянно торчит наружу, создавая риск инфекции и резко снижая качество жизни.

Исследовательская группа под руководством руководителя Дизайн-центра гибкой биоэлектроники Игоря Нестеренко еще в 2019–2020 годах провела эксперимент на крупном лабораторном животном, подтвердив возможность управлять открытием голосовой щели с помощью электрической стимуляции. «Мы показали зависимости раскрытия голосовой щели от амплитуды, длительности и частоты импульсов,— рассказывает Нестеренко.— Но тогда мы не смогли решить главную задачу: сделать систему замкнутой, чтобы гортань открывалась и закрывалась синхронно с дыханием автоматически, а не по нажатию кнопки».

Идея, которую сейчас развивает университет, более физиологична. Сигнал для стимуляции гортанного нерва предлагается снимать с диафрагмы. Когда человек делает вдох, диафрагма сокращается — и тут же подается электрический импульс, открывающий голосовую щель. На выдохе стимуляция прекращается, щель закрывается, и человек может говорить. Аналогов такой технологии в мире нет.

Сейчас команда Игоря Нестеренко в тесной кооперации с командой директора Института кластерной онкологии имени профессора Л. Л. Левшина, академика РАН Игоря Решетова разрабатывает исследовательский нейростимулятор, который позволит в реальном времени снимать сигналы с диафрагмы и формировать управляющее воздействие.

Диагностика, регенерация и неинвазивные решения

Нейроинженерия в Сеченовском университете не ограничивается имплантами, возвращающими зрение или улучшающими управление протезами. В эту область входят также системы интраоперационной помощи нейрохирургу, технологии регенерации поврежденных нервов и устройства, позволяющие нормализовать работу нервной системы без хирургического вмешательства.

Одна из таких разработок — технология лазерной спекл-контрастной визуализации для контроля кровотока в мозге во время операций. Она позволяет хирургу в реальном времени следить за движением крови в сосудах без использования традиционного метода ангиографии с контрастом (последний может накапливаться и давать ложную картину). Новая технология улавливает движение эритроцитов: когда клетки крови бегут по сосуду, возникает характерная лазерная спекл-интерференция, как только кровоток останавливается, интерференция исчезает. В дальнейшем метод должен войти в практику врачей-нейрохирургов при диагностике во время клиппирования аневризм.

Университет создал полностью готовую систему, которая встраивается в стандартный операционный микроскоп. «Мы четвертые в мире, кто вышел на клиническое применение»,— говорит Дмитрий Телышев. Пилотный проект под руководством врача-нейрохирурга Антона Коновалова прошел в 2025 году в Научно-исследовательском медицинском институте нейрохирургии имени академика Н. Н. Бурденко. Следующая задача — вывести в клиническую практику технологию прогнозирования риска разрыва аневризм до операции, по данным МРТ, КТ и фенотипа пациента.

Еще одно направление — имплант для восстановления периферических нервов. Это мягкая манжета, которую надевают на сшитый участок нерва. Она не требует проводов и работает от красного света, проникающего через кожу и мышцы на глубину до сантиметра. Свет активирует встроенную солнечную батарейку, та генерирует слабые импульсы, ускоряющие сращивание аксонов (отростков нервных клеток).

В эксперименте на крысах с поврежденным седалищным нервом, проведенном на базе кафедры анатомии и гистологии университета, ежедневная стимуляция по одной минуте в день в течение трех месяцев полностью восстановила нервную проводимость. Сейчас готовится эксперимент на крупных животных.

Еще одна разработка, которая уже перешагнула лабораторный этап,— браслет для подавления эссенциального тремора. Эссенциальный тремор — наследственное неврологическое заболевание, которым страдают, по разным оценкам, до 4% людей старше 40 лет. Страдающий этим заболеванием человек не может удержать чашку, подписать документ, застегнуть пуговицу. Существует и хирургический метод лечения — имплантация электродов в таламус. Но это серьезная операция с высокими рисками. Браслет от Сеченовского университета действует иначе: он посылает в руку легкие электрические импульсы, которые успокаивают дрожь, и не требует хирургического вмешательства. По словам Дмитрия Телышева, сейчас этот проект находится в стадии оформления государственного задания Министерства здравоохранения и близок к запуску.

Горизонты: 20 лет до новой реальности

Прежде чем разработки в области нейроинтерфейсов войдут в массовую клиническую практику, науке предстоит решить ряд фундаментальных задач. Ученые уже могут различать десятки электрических потенциалов в мозге крысы — например, отличать сигнал, заставляющий шевельнуть лапой, от импульса болевого раздражения. Однако при переходе к человеку и к имплантам с 256 или 1024 контактами объем данных возрастает многократно. Карта расположения функций в коре у каждого человека индивидуальна. Чтобы превратить хаотичную электрическую активность в четкую команду для протеза, требуется сверхмалоэнергопотребляющий процессор, который можно имплантировать под кожу. По словам Дмитрия Телышева, такого чипа сегодня нет ни в России, ни в мире: «В проекте с Газпромбанком выделен отдельный трек на его разработку, но это задача не одного года».

Другая серьезная проблема — долговременная биосовместимость. Даже инертные материалы — золото, платина, парилен — со временем деградируют в агрессивной среде организма. Срок службы импланта может составить пять, семь или десять лет, но достоверного прогноза его поведения на таких интервалах современная наука не имеет. Систематических наблюдений за пациентами, использующими устройства долгие годы, пока недостаточно. Ученые ищут пути увеличения ресурса: более совершенную изоляцию, новые сплавы, а также биокамуфляж — покрытие поверхности импланта молекулами, которые остаются «невидимыми» для иммунной системы.

Третий барьер — хирургический инструментарий и подготовка врачей. Имплант — это не только тонкопленочная структура, но и специальные иглы для ее введения, системы фиксации, протоколы подключения. Без отлаженных инструментов и без обучения нейрохирургов даже самая совершенная разработка останется лабораторным артефактом.

Еще одно важное ограничение связано с доклиническими испытаниями: они требуют приматов. Эволюционно поздние отделы нервной системы, отвечающие за тонкую моторику пальцев и сложную обработку зрительной информации, у грызунов попросту отсутствуют. Мозг кролика почти лишен извилин, а архитектура коры кошки при всей ее ловкости принципиально иная. Прямой перенос результатов с мыши на человека невозможен. В России всего два-три центра имеют лицензию на работу с приматами, поэтому Сеченовский университет развивает сотрудничество с одной из таких площадок в Санкт-Петербурге. Испытания на обезьянах по всем проектам запланированы на 2028 год.

«Киберпанка и массовой замены органов не будет — мы говорим не об улучшении человека, а о возвращении утраченных функций,— поясняет Дмитрий Телышев.— Человек развивался миллионы лет. Даже первый отечественный аппарат для гемодиализа, который мы разработали совместно с ГК “Ростех”, замещает лишь одну функцию почки, а их десятки. Но если за 10–20 лет мы пройдем через два-три поколения нейроинтерфейсов и научимся поднимать парализованных, очувствлять протезы, возвращать зрение и голос — это будет огромный прогресс».

Подготовлено при поддержке Сеченовского университета