Трехмерные изображения сердца помогают ускорить операцию и повысить ее точность

Программное обеспечение для трехмерного моделирования, помогающее Airbus проектировать самолеты, а AMD — тестировать конструкции процессоров, теперь получило применение и в кардиологии.

Компания Dassault Systemes, известная системами автоматизированного проектирования для аэрокосмической, производственной и архитектурной отраслей, анонсировала программное обеспечение, строящее индивидуальные трехмерные модели человеческого сердца. В компании утверждают, что это первая программная система, реализующая подобную возможность.

«Весь мир летает самолетами, спроектированными с помощью нашего ПО, — заявил генеральный директор компании Бернар Шарлес. — А скоро наши разработки будут помогать сохранять жизни».

Французская компания не совсем новичок на рынке здравохранения: производители медицинской аппаратуры применяют ее программное обеспечение для проектирования своих изделий. Теперь же в Dassault Systemes решили использовать Большие Данные для персонализации лечения сердечно-сосудистых заболеваний.

В новом приложении пригодились технологии, разработанные для предыдущих систем компании. ПО строит трехмерную модель сердца пациента, ориентируясь на его эхокардиограмму, снимки МРТ и компьютерную томографию, а также на данные научных исследований. Кардиологам технология помогает обнаруживать риски заболеваний сердца, а хирургам — практиковаться перед проведением реальной операции.

«Кардиохирургу будет проще, если перед операцией он увидит, каковы особенности строения сердца его пациента, — поясняет Шарлес. — Пока что тренировки на виртуальных моделях сердца проходит довольно мало хирургов. Наша платформа позволит обучать не только хирургии, но и другим сложным медицинским процедурам».

Система разработана в рамках проекта Living Heart, в котором участвуют кардиологи, а также специалисты в области биомеханики и ИТ. Проект призван создать технологии трехмерного моделирования, помогающие в диагностике, предотвращении и лечении сердечных заболеваний. В ходе демонстрации в американском офисе Dassault Systemes ПО исполнялось на планшетоподобном дисплее компании zSpace и в 3D-«пещере» — помещении, где три стены и пол представляют собой экраны. В обоих случаях для иллюзии объемного изображения пользователь должен надеть специальные очки.

С помощью стилуса на планшете можно масштабировать изображение сердца и рассматривать различные его отделы под разными углами. Можно также выводить на экран электрические и механические параметры, исследовать нервную систему и мускулатуру. Похожие возможности предоставляет и «пещера», создавая более обширную среду с эффектом погружения. Можно, к примеру, изучать внутреннее строение сердца, «находясь» прямо внутри его желудочков и артерий. Для навигации используется устройство, напоминающее джойстик.

В процессе виртуальной хирургической операции на 3D-модели хирург может в подробностях записывать все проведенные процедуры, объясняя свой выбор.

«При реальной операции записывать свои действия сложно, — комментирует Шарлес. — А такие записи могли бы очень пригодиться в дальнейшем».

Применение ИТ в клинических условиях способно сдерживать рост расходов на медицину, уверен он.

По мнению Шарлеса, здравоохранение могло бы поучиться применению ИТ у аэрокосмической отрасли, в которой тоже создаются технически сложные изделия, разрабатываемые множеством людей.

«Самолет получает способность взлетать, потому что при проектировании была построена полная цифровая модель всего, что с ним происходит, — добавил он. — В здравоохранении сейчас только начинают осваивать подобное моделирование».

Кардиохирурги подтверждают, что трехмерные изображения сердца помогают повысить точность операции и ускорить ее, сообщил Джулиус Гуччионе, профессор медицинского факультета Калифорнийского университета и участник проекта Living Heart.

«Наглядная модель сердца позволит отбросить лишние предположения, — добавил он. — Учитывая уровень сложности операций на открытом сердце, врачам просто необходима помощь ИТ-системы в принятии решений о месте и объеме удаления тканей. ИТ также помогут выбрать оптимальное время проведения операции и других процедур».

По словам Гуччионе, 3D-моделирование уже начали с пользой применять в клинических условиях: еще одно приложение для построения трехмерных моделей, предназначенное для планирования хирургических вмешательств, позволило сократить время недавней операций более чем вдвое.

«Такое ускорение позволяет снизить затраты, а также, возможно, улучшить результативность операции, поскольку пациенту приходится меньше пребывать под действием анестезии», — отметил Гуччионе.

Cторонники идеи технологической сингулярности убеждены, что в будущем человек сможет усовершенствововаться за счет технологий. Свои возражения по поводу этих предсказаний высказал участник конференции World Future Society Уэндалл Уоллак, научный сотрудник Междисциплинарного центра биоэтики Йельского университета. Он уверен, что человеческий разум еще слишком мало изучен, чтобы его можно было объединять с техническими разработками. (Теория технологической сингулярности предсказывает взрывообразный рост скорости научно-технического прогресса вследствие интеграции человека с компьютерами и радикальное увеличение возможностей человеческого мозга благодаря биотехнологиям.)

Адепты теории сингулярности пророчат, что уже через два десятилетия нанотехнологии, имплантированные в людей, будут способны заживлять раны, а высокоразвитые роботы смогут помогать в повседневных задачах. Они предсказывают, что в конечном итоге человек преодолеет свои биологические ограничения с помощью технологий и трансформируется в более развитое и разумное существо, нежели допускает генетика.

Уоллак, по его собственному утверждению, ничего не имеет против развития технологий, но занимает позицию «дружелюбного скептицизма» по отношению к слиянию людей и машин.

Он утверждает, что восхищен перспективами, которые открываются благодаря науке, но отмечает, что остается скептиком, поскольку, по его мнению, имеющихся знаний о человеке недостаточно, чтобы настаивать на неизбежности сингулярности.

Уоллак критикует идею сингулярности, говоря о недостаточном понимании тонкостей человеческого разума, сложностях создания «нравственных» роботов и трудности решения вопроса о том, кто должен будет нести ответственность за случаи, когда подсистема нравственности у робота выйдет из строя.

Проповедники технологической сингулярности утверждают, что эволюция компьютеров со временем поможет развитию разума человека, поскольку он тоже превратится в компьютер.

На это Уоллак возражает, что мозг работает в режиме массово-параллельного мышления и что ученые пока не полностью понимают, как именно он действует. Машина же, по мнению Уоллака, не способна сравниться с мозгом, поскольку в компьютере «всего один бит не на своем месте — и Windows тут же зависает».

Уоллак указал также, что компьютеры еще очень слабы в обработке зрительных образов, в понимании речи и координации движений: «И мы не знаем, какие из этих проблем сумеем преодолеть через 20 лет. Возможно, некоторые окажутся нерешаемыми».

Даже если все подробности взаимодействия систем организма удастся воспроизвести в машине, компьютерам может потребоваться еще и сознание, чтобы выполнять сложные функции, полагает Уоллак. Однако, по его убеждению, человек недооценивает свою собственную сложность и потому не может судить, насколько трудно будет наделить сознанием компьютер.

Кроме того, когда роботы начнут выполнять больше автономной работы, им, возможно, потребуются некие «душевные качества» и социальные навыки.

Чтобы создать подсистему нравственности для машин, придется решить вопрос, чьи нравственные установки использовать и как обучать машины этике. Если закладывать нравственность в робота как программу, это может лишить его гибкости в принятии решений, а если позволить машине обучаться самостоятельно на собственном опыте, она может выйти из строя от перегрузки, когда ей придется сделать непростой выбор.

«Социальные навыки могут оказаться ценными, если роботу дать задание доставить лекарство пациенту, и машина, например, заметит, что человек испуган», — отметил Уоллак.

С появлением машин с социальными навыками и заложенными правилами поведения люди приблизятся к созданию робота, который, по сути, является человеком. Если робот выглядит как человек и у него человеческие ценности, то имеет ли он те же права, что и человек? «Как наказывать робота? — задается вопросом Уоллак. — Что делать — выключить его? Вынуть у него батарейку?»

А кто несет ответственность в тех случаях, когда подсистема, отвечающая за нравственность робота, дает сбой и это приводит к увечьям или к смерти? По твердому убеждению Уоллака, вина при этом должна лечь на создателя устройства: «Сложность компьютеров не освобождает их конструкторов от ответственности за последствия от использования их технологий».

Несмотря на все проблемы, связанные с технологиями, общество не может прекратить их разработку, подчеркивает Уоллак. Однако, добавляет он, если с помощью технологий дать людям возможности, не предусмотренные их генами, еще неизвестно, приведет это к эволюции или, наоборот, к деградации: «Не изобретаем ли мы средство, которое уничтожит человеческий вид, каким мы его знаем?»

Тестирование технологии позволяет определить ее риски и преимущества. Однако Уоллак считает, что имеющиеся в нашем распоряжении средства оценки риска очень несовершенны, и потому предлагает создать специальную систему, способную определять надвигающиеся угрозы.

Для создания нравственных роботов технологиям предстоит развиваться еще долго, а в ближайшем будущем Уоллак предлагает поставить развитие человечества и технологий под более пристальный контроль.

«Все осознают, что мы живем в век гигантского сдвига в обществе и технологиях, — говорит Уоллак. — Однако никто не подвергает этот сдвиг всестороннему анализу. Нам необходимо задуматься о том, какими будут обстоятельства технологического развития в ближайшем и отдаленном будущем».

"Многие уже сегодня поглощены киберпространством, если судить по объемам происходящего в Сети общения, налаживания связей и коммерции", — так начал свое выступление на конференции World Future Society технологический футурист, колумнист MSNBC.com Майкл Роджерс. По его убеждению, со временем наступит практически полное погружение человечества в технологии и Интернет.

Роджерс предсказывает, что уже в ближайшие 10-20 лет люди люди отгородятся от физического мира и начнут жить в виртуальности: «Говоря 'виртуализация', я имею это в виду в буквальном смысле — все, чем мы занимаемся, перейдет в киберпространство».

Вытеснение ноутбуков другими устройствами уже началось, и устройство, которое займет место ноутбука, продвинет процесс виртуализации далее, полагает Роджерс: «Возможно, это будет наследник iPhone или более компактный вариант ноутбука, но можно с уверенностью сказать, что через пять — десять лет привычный лаптоп будет вытеснен».

Из-за своих малых экранов смартфоны, возможно, не смогут стать заменой ноутбуку, однако некоторые телефоны оснащаются пикопроекторами и датчиками, позволяющими отобразить экран и полноразмерную клавиатуру на плоской поверхности.

По прогнозу Роджерса, чрезвычайную важность в мире постоянной доступности сети приобретут беспроводные соединения. Смартфоны нового поколения будут подключены к Интернету постоянно, поскольку в 2020 году беспроводные сети станут повсеместными.

Благодаря повсеместности беспроводных сетей интеллектуальные устройства, такие как бортовые компьютеры автомобилей и датчики в инженерных сооружениях, можно будет оснащать чипами, непрерывно передающими информацию в Интернет.

«Детям, родившимся в 2019 году, придется объяснять, что такое 'офлайн', — полагает Роджерс. — Нормальным положением дел станет 'онлайн'».

Для этих детей, по его убеждению, станут естественными новые методы общения, которые благодаря развитию технологий появятся на рабочих местах.

Способность следующего поколения налаживать, поддерживать и использовать виртуальные отношения пригодится, когда собрания в компаниях станут повсеместно проводить с помощью систем телеприсутствия. Стоимость поездок возрастает, тогда как стоимость переноса данных снижается, поэтому собрания неминуемо перейдут в виртуальность.

«Наиболее продвинутые компании уже сейчас начинают приобретать комнаты телеприсутствия, — отметил Роджерс. — Если дело так пойдет и дальше,  использование подобных систем станет повсеместным».

Однако еще до того, как произойдет всеобщая виртуализация, необходимо продумать способы регулирования в целях «укрощения» Интернета и повышения онлайн-безопасности, убежден Роджерс: «Мы находимся на том этапе, когда нам просто необходима диктатура закона».

В частности, такое регулирование может быть полезно для целей сбора налогов, полагает он.

«Интернет — лучшее место для ухода от налогов», — добавил Роджерс, отметив, что в Китае, например, виртуальная валюта уже регулируется законом.

Когда Интернет более плотно войдет в жизнь людей, еще больше внимания, чем сейчас, нужно будет уделять защите интеллектуальной собственности. Хотя потребители покупают треки и в iTunes, 95% музыки по-прежнему скачивается нелегально, утверждает Роджерс. Онлайн-пиратство станет еще шире, охватив книги и телевидение, предсказывает он.

«Людям творческих профессий необходим способ зарабатывать деньги, — напоминает Роджерс. — Важнейшую роль в защите их материальных интересов будет играть контроль за соблюдением закона».

По мере того как роль технологий в обществе возрастет, виртуальный мир должен сохранять практические знания прошлого, убежден Роджерс.

Например, необходимо сберечь какую-то часть опыта, полученного теми, кто готовится к уходу на пенсию, полагает он, в связи с чем нужно делать все возможное, чтобы эти знания передавались далее. Роджерс советует заботиться о том, чтобы в создании инфраструктуры следующего поколения обязательно принимали участие и люди старшего возраста.

С развитием Web облачные вычисления приобретут большую значимость, чем Интернет, — с таким тезисом профессор Джорджтаунского университета Майк Нельсон выступил на конференции World Future Society, прошедшей в Бостоне. 

У разработчиков Интернета было четкое представление о том, что они хотят создать, и была возможность делать выбор относительно направления развития Всемирной сети, и эти факторы помогли сформировать Web, заявил Нельсон на круглом столе, где обсуждалось, обладают ли нынешние разработчики даром предвидения, который позволил бы Интернету развиваться и далее.

«В середине 90-х имелось четкое представление о том, каким станет Интернет, — полагает Нельсон. — У нас такой же четкой идеи нет, и поэтому неизвестно, каким путем пойдет развитие Сети».

Если будущее Интернета представляется неопределенным, то облачные вычисления, как уверен Нельсон, приобретут чрезвычайную важность: «Облачные вычисления даже более важны, чем Web».

Облачные вычисления позволят развивающимся нациям получить доступ к программному обеспечению, ранее находившемуся лишь в распоряжении богатых стран. Малые предприятия смогут экономить на капитальных расходах, пользуясь для хранения и обработки данных сервисами наподобие Amazon Elastic Compute Cloud, вместо того чтобы покупать серверы.

В осветительных приборах, карманных электронных устройствах, сельскохозяйственных и других инструментах начнут появляться датчики, передающие данные через Web в облако.

Если верить результатам опроса об отношении американцев к Интернету, проведенного организацией Pew Internet and American Life Project, предсказание Нельсона представляется небезосновательным.

В 2000 году, когда организация впервые задала участникам анкетирования вопрос о том, пользовались ли они облаком для вычислений, лишь 10% ответили положительно. А в мае 2010 года доля ответивших «да» выросла уже до 66%, сообщил директор проекта Ли Рэйни.

Результаты опроса также свидетельствуют о росте использования мобильных устройств для доступа к данным, хранимым на внешних серверах.

Однако развитие облачных вычислений сдерживается из-за трудностей разработки и законодательных ограничений, считает Нельсон: «Существует множество сил, препятствующих созданию облака облаков».

Нельсон выступает за то, чтобы компании разрабатывали сервисы облачных вычислений, позволяющие передавать данные между системами и не привязывающие предприятия к одному поставщику. Существует вероятность, что операторы облачных вычислений будут пользоваться проприетарными технологиями, замыкающими пользователей на их системах, или создавать облака, открытые лишь частично.

«Думаю, что если мы приложим усилия, то сможем добиться создания универсального облака», — полагает Нельсон.

На пути развития облачных вычислений могут встретиться и другие трудности, добавил он. Их будут создавать, например, законы о регулировании конфиденциальности, борьба с пиратством со стороны индустрии развлечений, и нации, которые опасаются доминирования американских компаний в сфере облачных вычислений и разрабатывают свои собственные системы.

Кроме роли облачных вычислений и Интернета, в исследовательском центре Pew Internet and American Life Project попытались выяснить, привело ли распространение Web к снижению интеллекта общества, как переопределились социальные связи и насколько актуальна проблема выдачи слишком большого количества личной информации для общего доступа.

По вопросу снижения уровня интеллектуального развития из-за Web устроители опроса пришли к выводу, что только от индивидуальных особенностей характера людей зависит, используют ли они Web в качестве инструмента поиска новой информации и обучения или просто принимают на веру первый ответ, выданный Google. Сами же технологии на уровень интеллекта не влияют, полагает Джанна Андерсон, директор центра Imagining the Internet Center.

Респонденты отвечали, что не видят негативного влияния Интернета на их социальные взаимодействия и понимают, что контакт через социальную сеть не обязательно приведет к крепкой дружбе. Интернет дает людям инструменты, которые позволяют им оставаться интровертами или экстравертами, то есть самими собой.

Молодежь критикуют за размещение слишком больших объемов личной информации на сайтах наподобие Facebook. Однако результаты исследования указывают на то, что тенденция раскрытия вряд ли изменится. Рэйни убежден, что социальные сети прочно вошли в жизнь молодежи и останутся в ней, поскольку публикация сведений о себе в Сети позволяет выстраивать взаимоотношения. Рэйни также указал, что опрос выявил наличие нового, альтернативного взгляда на конфиденциальность, предписывающего раскрывать как можно больше личных сведений. 

Клод Моне работал с красками и холстом, а Огюст Роден превращал в скульптуры глыбы мрамора. Роб Петтит предпочитает иметь дело с менее традиционными инструментами -- он собирает выброшенные сотовые телефоны и составляет из них художественные композиции.

Интерес к такому «использованию» телефонов проснулся у Петтита, когда он посещал школу при Музее изящных искусств в Бостоне. Осенью 2007 года, раздумывая над выбором темы, еще не затронутой однокурсниками, молодой человек потерял свой собственный аппарат, и это подсказало ему идею. Кроме того, ему давно хотелось коллекционировать вещи, отличающиеся многообразием внешних форм, и, желательно, бесплатно. В конце концов Петтит понял, что все его мечты можно воплотить в жизнь с помощью мобильных телефонов.

"Мне все вдруг стало ясно: экспонаты в свою коллекцию я мог бы получать от друзей и знакомых, – вспоминает он. – Я начал собирать эти устройства и постепенно втянулся. Никто в нашей школе не делал ничего подобного".

Когда ручеек подарков от приятелей иссяк, Петтит обратился к пользователям Internet с просьбой помочь ему собрать несколько тысяч сотовых телефонов. Он разместил рекламу на сайте бесплатных объявлений Craigslist и разослал электронные письма компаниям, занимающимся ремонтом и восстановлением телефонов. Откликов было немного, но все же вполне достаточно, для того чтобы в апреле 2008 года Петтит продемонстрировал свои первые творения.

На создание первой композиции ушло несколько сотен телефонов-раскладушек. Они были разложены на полу на боку в раскрытом виде и, касаясь друг друга, образовывали гигантскую спираль.

"Я испробовал множество способов формирования единой композиции понял, что мне нравится, когда для выстраивания конструкции достаточно одной лишь силы тяжести, – рассказывает Петтит. – Я бесконечно придумывал формы, элементами которых становились сотовые телефоны. Этот процесс напоминал медитацию. Все получившиеся круги – прямой результат систематизации и группировки. Дизайнерская идея спиралей зародилась в моей голове".

История показывает, что произведения искусства очень часто отражают реакцию художника на происходящие вокруг события, и манипуляции Петтита с сотовыми телефонами в этом смысле не являются исключением. Молодой человек в возрасте 27 лет хотел привлечь внимание к объекту, который вошел в нашу жизнь относительно недавно.

"Сегодня сотовые телефоны распространились повсюду и есть у каждого, -- говорит Петтит. -- Они продаются в любой стране мира. Я хотел обратить внимание окружающих на то, что времена и технологии меняются, появляются новые вещи, без которых мы не мыслим своего существования, меняются способы нашего общения с другими людьми".

Выставки Петтита уже прошли в Олбани и Нью-Йорке. Как-то во время очередного шоу выяснилось, что некоторые молодые люди даже не помнят тех времен, когда сотовых телефонов в нашей жизни еще не было.

"Один мальчик, придя на выставку, показал на одну из первых моделей Motorola и заметил, что она, должно быть, родом из 30-х, -- вспоминает Петтит. -- Он родился в 90-е, а это поколение уже не помнит, что когда-то сотовых телефонов просто не существовало".

В конструкции Петтита присутствовали аппараты самых разных производителей и моделей. Он пришел к выводу, что проще всего выстраивать структуру из раскладных конструкций, хотя себе такой модели никогда бы не купил.

"Все телефоны обладают своими отличительными чертами, -- подчеркнул он. -- Лично мне раскладные телефоны не нравятся, но, имея в своем распоряжении 300 одинаковых моделей, а не 50, вы получаете гораздо более широкий простор для творчества".

Проведя студенческие годы в Бостоне, Петтит в конце прошлого года переехал в Нью-Йорк. И хотя места в его квартире в Бруклине теперь гораздо меньше, чем в студии, которая находилась в городе Эллстон (штат Массачусетс), он продолжает работать с телефонами. Часть кухни выделена под мастерскую, и это пространство используется для создания небольших композиций. Более крупные конструкции Петтит проектирует при подготовке конкретных выставок.

"Появляются новые скульптуры, и я просто не могу держать в своей квартире 6 тыс. сотовых телефонов", -- признался Петтит. Большая часть телефонной коллекции хранится в гараже его друга в Олбани и в подвале у сестры в Бостоне.

Впрочем, кое-что есть и в Нью-Йорке. Чулан, автомобиль и кухня Петтита уже давно превратились в склад. Переехав на меньшую жилплощадь, Петтит занялся теперь созданием картин, и мобильные технологии стали его музой. На одной из работ множество маленьких телефонов складываются в изображение двух девушек, которые фотографируют себя на телефон. Миниатюрные сотовые телефоны присутствуют и на других полотнах, на которых изображены вышки сотовых станций и телефонные аппараты на фоне карт.

В настоящее время Петтит работает над художественным проектом на тему экономии, центральное место в котором занимает его студенческий кредит на обучение и счета за коммунальные услуги.

"Мне нравится использовать при создании художественных произведений то, что уже стало достоянием истории", -- подчеркнул он.

Впрочем, окончательно отказываться от сотовых телефонов Петтит не намерен.

"В конце концов всему есть свой срок, -- заметил он. -- Но я готов продолжать собирать телефоны всю оставшуюся жизнь".

Проверка электронной почты, рисование изображений и погружение в игры, осуществляемые с помощью компьютера, у большинства людей не вызывает никаких затруднений. Но если человек парализован, решение подобных задач находится за пределами его возможностей.

В основу современных нейротехнологий - использования передовых технических решений для изучения мозга - положены методы компьютерной аксиальной томографии (Computed Axial Tomography, CAT) и глубокой стимуляции мозга. В процессе глубокой стимуляции медицинские устройства вступают в контакт с мозгом для управления его деятельностью и контроля за состоянием других частей тела.

Такое применение нейротехнологий помогает устранить тремор у людей, страдающих болезнью Паркинсона, а устройства, имеющие форму улитки, способны восстанавливать поврежденный слух. В последнем случае нейротехнологии помогают донести информацию до мозга, в других же, наоборот, обеспечивают извлечение информации из мозговых сигналов путем построения нейронных интерфейсов и каналов связи между мозгом и компьютерным устройством. Достижения в данной области призваны помочь парализованным людям восстановить контакты с окружающим миром.

Мысли на экране монитора

Часть пациентов, принимающих участие в клинических испытаниях нейронной интерфейсной системы BrainGate, разработанной специалистами компании Cyberkinetics Neurotechnology Systems, уже сумели обрести связь с миром.

"Многие неврологические нарушения лишают людей возможности передвигаться, но разум их находится в полном порядке, - отметил основатель, научный руководитель и директор Cyberkinetics Джон Доногью, представляя Музее науки Бостона технологию, разработанную его компанией. - Вспомните о повреждениях спинного мозга, которые фактически отделяют разум от тела. Несмотря на это, мозговые сигналы регистрируются и через многие годы после получения травмы".

Для того чтобы преобразовать мысли в действия, необходимо считывать сигналы, пересылающие информационные сообщения от мозга к нервам. За организацию связи между мозгом и телом отвечают нейроны, генерирующие электрические импульсы. Эти импульсы регистрируются в виде всплесков на экране монитора.

"Вся информация, циркулирующая в мозге, базируется на таких всплесках, - подчеркнул Доногью. - Инициируя движение, вы направляете сигналы о своих намерениях от мозга к нервам и мышцам".

«Декодер» для мозга

К сожалению, у парализованных пациентов эти сигналы уже не могут трансформироваться в действия без посторонней помощи.

Однако технология Cyberkinetics позволяет декодировать электрические импульсы и реализовать соответствующие им замыслы. Участники испытаний одной лишь силой мысли перемещали курсор и воспроизводили слова на экране монитора. Для считывания мозговых электрических импульсов на двигательной области коры головного мозга - отделе мозга, отвечающем за выполнение двигательных функций, закреплялись микроэлектродные датчики.

Датчик, представляющий собой квадратный чип размером с таблетку детского аспирина, вводился в мозг через отверстие, просверливаемое в черепе. Внутри у него находилось 100 электродов, толщина каждого из которых не превышала толщины человеческого волоса. Датчик с электродами углублялся в мозг на расстояние 1 мм.

"Единственный способ улавливания сигналов заключается в том, чтобы разместить микроэлектроды как можно ближе к нервным клеткам", - пояснил Доногью.

С помощью золотых проводников датчик подключался к внешнему интерфейсу, выступающему над кожей головы. Внешний интерфейс соединялся кабелями с тележкой, на которой размещались компьютерные устройства, анализирующие данные мозга и преобразующие их в соответствующую двигательную активность.

Говорить текстовым редактором

Подключенные к ПК пациенты, принимавшие участие в клинических испытаниях BrainGate, просматривали электронную почту, перемещая силой мысли курсор на экране монитора. Управление видеоигрой осуществлялось путем мысленного перемещения рычажков на экранном пульте. Еще один пациент смог заговорить, составляя фразы с помощью программы текстового процессора.

Систему BrainGate можно подключать к протезам и другим периферийным устройствам. Один из пациентов силой мысли сжимал и разжимал кулак протеза, захватывая и перемещая объекты при помощи роботизированной руки.

Испытания системы BrainGate, в которых принимали участие четыре пациента, проводились в общей сложности на протяжении 2 тыс. дней. За это время никаких противопоказаний с точки зрения безопасности выявлено не было.

По словам Доногью, в настоящее время система BrainGate находится лишь в начальной стадии своего развития и применяется исключительно в демонстрационных целях. Конечно, у разработчиков имеются весьма амбициозные планы, но для того, чтобы их реализовать, авторам проекта предстоит пройти еще очень долгий путь.

Лучше, чем ничего

Динамика BrainGate не просто отражает движение флюидов, но открывает перед парализованными людьми реальные возможности. "Наверное, перемещения происходят не слишком элегантно, но для человека, который не в состоянии сделать вообще ничего, это в любом случае немалое подспорье", - подчеркнул Доногью.

В перспективе новую технологию можно применять для восстановления подвижности конечностей, подключая систему BrainGate к роботизированному устройству, надеваемому, к примеру, на парализованную руку. Когда мозг посылает руке сигнал на перемещение, система BrainGate преобразует его в электрические импульсы, приводящие в движение подобные устройства.

Если сегодня система BrainGate помогает раненым, то в будущем она может пригодиться и здоровым людям, хотя реализовать такой сценарий, скорее всего, удастся не скоро.

"Существует идея помещать информацию прямо в мозг с целью ее последующего мгновенного использования, - пояснил Доногью. - Таким образом можно было бы, например, преодолевать языковые барьеры, но это дело весьма отдаленного будущего".

Провода - ненадолго

Есть надежда, что в перспективе компьютерная система BrainGate станет более мобильной и компактной. Тогда ее можно будет монтировать непосредственно на кресле-каталке. Мозговые датчики следующего поколения оснастят беспроводными интерфейсами, а информация из мозга пациента сразу будет передаваться на компьютерные устройства.

"Для пересылки сигнала через кожу мы использовали инфракрасные передатчики, - сообщил Доногью. - Ими можно управлять. Радиотехнологии получают сегодня повсеместное распространение".

Использование технологий подобным образом вызывает сейчас немало вопросов, но тяжелые травмы не оставляют пациентам выбора.

"Люди, которые сегодня разбиты параличом, вряд ли откажутся от возможности хоть как-то улучшить свое положение, - заметил Доногью. - Я убежден в том, что со временем наши идеи найдут практическое воплощение. В 1950-е годы никто даже не предполагал, что обмен информацией с мозгом можно осуществлять по проводам".