Американская компания хочет использовать ультразвук для чтения мыслей. Насколько это возможно?

Это будет нужно для лечения эпилепсии или депрессии

Мозговые имплантаты начинают помогать людям с тяжелыми нарушениями говорить и даже петь почти в реальном времени. Теперь одна компания хочет читать мысли людей и лечить психические расстройства без вживления электродов глубоко в мозг, используя ультразвук — высокочастотные звуковые волны, недоступные человеческому слуху.

Компания Merge Labs была основана в прошлом месяце с весьма расплывчатым описанием своих целей. Однако на фоне других ее выделяют как минимум инвестиции в размере 252 миллионов долларов США от таких инвесторов, как компания OpenAI, специализирующаяся на искусственном интеллекте. Этот стартап позиционируется себя как конкурент компании Neuralink Илона Маска, которая производит устройства для обнаружения и управления электрической активностью мозга и уже тестирует их на пациентах.

Что такое Merge Labs?

Коммерческая компания позиционирует себя как исследовательскую лабораторию. Она была создана на базе некоммерческой исследовательской организации Forest Neurotech, расположенной в Лос-Анджелесе в Калифорнии.

Она разрабатывает ультразвуковые методы для визуализации и модуляции активности мозга. Этот подход предполагает гораздо меньшую инвазивность по сравнению с устройствами типа Neuralink, поскольку датчики устанавливаются либо непосредственно под черепом, либо через отверстие в кости, а не глубоко в мозге.

Ультразвуковые волны могут контролировать очень большие участки мозга и стимулировать множество участков, что может помочь в лечении многогранных расстройств, таких как депрессия.

Как ультразвук взаимодействует с мозгом?

Обычное ультразвуковое исследование работает по принципу сонара: волны отражаются от тканей, создавая внутреннюю картину тела. Функциональное ультразвуковое исследование устроено сложнее: оно анализирует, как меняются частота и амплитуда отраженного ультразвука, когда волны рассеиваются от движущихся объектов, чтобы обнаружить движение клеток крови и оценить объем кровотока. Когда нейроны очень активны, им требуется больше кислорода. Это приводит к изменениям в кровотоке, которые отражают активность мозга.

Ультразвук также можно использовать для стимуляции нейронов. Когда несколько лучей фокусируются в одной точке, волны изменяют давление вокруг нейронов, влияя на частоту их возбуждения. Компания Merge Labs говорит о возможности сочетания такого направленного ультразвука с более экспериментальным подходом, известным как соногенетика, который использует генную инженерию для того, чтобы сделать определенные клетки еще более чувствительными к волнам.

В чем недостатки использования ультразвука?

Несмотря на то, что этот метод менее инвазивный, чем внутримозговые устройства, для доступа к мозгу все равно требуется хирургическое вмешательство. И хотя ультразвук позволяет исследовать мозг с высоким пространственным разрешением (около 0,2 миллиметра), этот метод относительно медленный, поскольку кровоток является косвенным показателем активности мозга и возникает задержка.

Для каких целей можно использовать эту технологию?

Несмотря на сложности, связанные с использованием ультразвука для взаимодействия с мозгом в режиме реального времени, компания Merge Labs продолжает разрабатывать интерфейсы «мозг — компьютер». Исследователи компании использовали ультразвуковое устройство для интерпретации намерений обезьян и для определения мозговой активности, связанной с такими действиями человека, как игра на гитаре и видеоигра.

Ультразвук может применяться и для других видов терапии. Такие устройства могут стать менее инвазивной и более гибкой альтернативой электрической глубокой стимуляции мозга для лечения эпилепсии и заболеваний, затрагивающих несколько участков мозга, таких как шум в ушах, тяжелая депрессия, зависимость и расстройства пищевого поведения. Устройства, размещаемые под черепом, также будут иметь существенные преимущества перед существующими методами использования сфокусированного ультразвука для лечения неврологических заболеваний вне головы.

Насколько умозрителен такой подход?

Компания признает, что впереди еще долгий путь, и говорит, что думает «о десятилетиях, а не о годах». По словам Джакомо Валле (Giacomo Valle), исследователя в области нейротехнологий из Технологического университета Чалмерса в Швеции, без рецензируемых данных или демонстраций надежного нейронного декодирования у людей большинство исследователей сочли бы заявления Merge Lab о бионическом интерфейсе «скорее амбициозными, чем революционными». Тем не менее, учитывая масштаб инвестиций, «все возможно».

Современная наука продвинулась далеко вперед. Исследователи из Новой Зеландии продемонстрировали минимально инвазивную технологию, которая помогает восстановить подвижность парализованных крыс.