Передовые технологии для восстановления речи: полностью имплантируемый мозговой интерфейс
Американская компания Paradromics, специализирующаяся на нейротехнологиях, продолжает активно развивать область мозг-компьютерных интерфейсов (МКИ). Недавно Федеральное управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) одобрило первый в истории клинический испытательный этап с участием людей, цель которого — проверить эффективность полностью внедряемого устройства для восстановления речи у пациентов с параличом. Этот важный шаг укрепляет позиции компании из Остина и способствует формированию будущего нейротехнологий.
Первое в своем роде исследование: безопасность и потенциал системы Connexus BCI
Компания Paradromics получила статус исследовательского устройства (Investigational Device Exemption) для проведения предварительного исследования Connect-One, в рамках которого используется мозговой интерфейс Connexus BCI. Это первый в мире одобренный проект, цель которого — изучить возможности восстановления речи с помощью полностью имплантируемой системы. Исследователи намерены оценить безопасность устройства и определить, насколько точно оно может преобразовывать нейронную активность в текст или синтезированный голос.
Как работает полностью внедряемый мозговой чип
Конструкция и принцип действия
Разработанный Paradromics, системный мозговой интерфейс Connexus BCI предназначен для захвата детальных нейронных сигналов, поддерживающих реальное взаимодействие и коммуникацию. Устройство использует высокоточные электроды и беспроводной модуль, который имплантируется под кожу и подключается к системе через тонкий кабель.
Корпус импланта выполнен из титана и содержит более 400 платиновых электродов, расположенных всего в 1,5 миллиметрах от поверхности мозга. Каждый электрод по толщине меньше человеческого волоса, что обеспечивает минимальное травмирование тканей. Электроды регистрируют активность нейронов, отвечающих за речь, в моторной коре мозга, которая управляет губами, языком и голосом.
Передача данных и обработка
После фиксации импланта хирургами, сигнал передается через тонкий беспроводной трансивер, размещенный в области груди. Он обеспечивает безопасную передачу данных по оптическому каналу к внешнему устройству, которое питается с помощью индуктивной зарядки, аналогичной беспроводным зарядкам для телефонов.
Полученные данные поступают на компактный компьютер, использующий современные языковые модели для анализа активности нейронов. В зависимости от ситуации устройство может преобразовывать нейронные сигналы в текст или синтезированный голос, опираясь на предварительно записанный опыт пользователя.
Первые этапы клинических испытаний
В исследовании участвуют два добровольца, каждый из которых получает по одной электродной матрице шириной 7,5 миллиметров, внедряемой на глубину 1,5 миллиметра в зону моторной коры, отвечающую за речь. В процессе тренировок участники будут мысленно проговаривать предложения, а система обучится распознавать нейронные сигналы, соответствующие конкретным звукам.
Это первые в истории исследования систем, ориентированных на генерацию синтезированной речи в реальном времени. Кроме того, эксперимент проверит возможность распознавания мысленных движений рук и их преобразования в управление курсором мыши.
Потенциал расширения и перспективы
Если начальные результаты оправдают ожидания, число участников может увеличиться до десяти. Некоторые из них могут получить по две имплантационные системы для более точного захвата нейронных сигналов, что повысит качество восстановления речи.
Потенциальное влияние на жизнь людей с нарушениями речи
Как имплант помогает вернуть зрение и речь
Компания Paradromics подчеркивает, что коммуникация — это одна из базовых потребностей человека. Для тех, кто страдает от тяжелых нарушений моторики, невозможность выразить свои мысли и потребности усложняет жизнь и лишает их полноценного взаимодействия с близкими. Одобрение FDA клинического исследования Connexus BCI — это важный шаг к созданию устройств, которые смогут помочь людям восстанавливать речь и управлять компьютерами без помощи рук.
Имплант Connexus способен регистрировать сигналы от отдельных нейронов, что обеспечивает высокую точность и стабильность в долгосрочной перспективе. Он изготовлен из сертифицированных медицинских материалов и прошел более трех лет успешных предварительных испытаний.
Конкурентные разработки и уникальные особенности
На рынке нейротехнологий Paradromics конкурирует с такими компаниями, как Synchron и Neuralink. Synchron использует устройство в виде стента, установленного в сосуде, что позволяет фиксировать широкие нейронные паттерны. Neuralink применяет гибкие нити с множеством точек записи для получения высокоскоростных данных от отдельных нейронов. Paradromics занимает промежуточную позицию — полностью имплантируемая система с высоким разрешением, способная фиксировать сигналы от отдельных нейронов и обеспечивать долгосрочную стабильность.
Перспективы развития и влияние на будущее
Данный прорыв в области нейроимплантации способен значительно изменить подходы к помощи людям с нарушениями речи после таких заболеваний, как боковой амиотрофический склероз, инсульт или травмы спинного мозга. Возможность преобразовывать мысли в речь в реальном времени откроет новые горизонты для коммуникации и самостоятельности пациентов. Также подобные системы могут стать основой для управления компьютером без использования рук, что значительно улучшит качество повседневной жизни.
Будущее нейротехнологий и их внедрение
Если клинические испытания окажутся успешными, технологии, подобные Connexus BCI, смогут быстро перейти из экспериментальной стадии в массовое использование, существенно изменяя помощь людям с ограниченными возможностями и ускоряя внедрение высокотехнологичных решений в медицину.
Артем Мельник
Артем — эксперт по ИТ и новым технологиям, освещает стартапы, кибербезопасность и разработки украинских программистов. Ранее работал в сфере разработки ПО.