Можно ли подключиться к виртуальному миру, как в фильме «Матрица»?

8 февраля — День российской науки. Наука ^[1] бывает разной. Это великие учёные, которые создали базу для многих современных открытий и изысканий: Менделеев, Циолковский, Королёв, Лобачевский, Эйлер, Выготский, Мечников, Вавилов… Это научные сотрудники, преподаватели и аспиранты, которые проводят исследования в лабораториях. Это студенты, которые впервые касаются науки в вузовских кружках и обществах. Кто-то остаётся в науке и посвящает ей всю жизнь, делая посильный вклад. Кто-то уходит в практику и пользуется достижениями науки. Российская наука сохранялась даже в самые тяжелые, мрачные времена, учёные продолжали работать и изобретать. 

Сегодня мир пресыщен информацией, часто некачественной, фейковой. Каждый человек и особенно учёный просто обязан уметь провести фактчекинг, отличить ложную информацию от заслуживающей доверия. Мы в ННГУ не только проводим фактчекинг, но и делимся им с другими, помогаем развивать критическое и, что особенно важно, научное мышление ^[2]. 

Читайте наш материал о том, можно ли подключиться к виртуальному миру, как в фильме «Матрица»: существует ли технология, которая может напрямую связать наш мозг ^[3] с виртуальным миром?

А в комментариях расскажите, каким был ваш путь в науке, закончился он или продолжается и почему — кажется, на Хабре это точно есть кому рассказать.

30 марта 2023 года на сайте EurekAlert ^[4] вышла статья под названием «Можем ли мы подключиться к виртуальному миру, как в фильме «Матрица»? Технология микророботов была разработана для внешнего подключения нейронных сетей in vivo».

В статье говорится о том, что Исследовательская группа во главе с профессором Хонсу Чой из DAEGU GYEONGBUK INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, которая работает на кафедре робототехники и мехатроники, разработала микроробота, способного формировать нейронные сети в срезах гиппокампа ^[5] в экспериментах in vitro и ex vivo. Благодаря совместному исследованию с командой, возглавляемой доктором Чон Чхоль Ра из Корейского института исследований мозга, ученые подтвердили возможность анализа структурно и функционально связанных нейронных сетей с использованием микроробота в среде in vitro во время доставки и трансплантации клеток.

Автор статьи Ванкью Лим утверждает, что ученые разработали микроробота, который соединяется с нейронными сетями гиппокампа, отдела мозга, отвечающего за консолидацию памяти ^[6]. Название статьи предполагает, что в ее тексте речь пойдет о технологии, тестируемой на человеке. Однако далее в ее содержании об исследованиях на людях не говорится, речь идет об опытах на мышах.

Наша команда заинтересовалась этой проблемой. Мы решили проверить следующие аспекты публикации:

•  Существует ли на самом ли деле данная технология?

•  Можно ли подключиться к виртуальному миру, как в фильме «Матрица»?

• Какие потенциальные выгоды и риски возникнут в результате подключения нашего разума к виртуальной реальности?

• Соответствует ли содержание публикации текущему развитию технологии в научной сфере?

Также вопрос вызвал сам факт существования ученых, которые указаны в данной статье, и проведения ими исследований.

Для начала мы решили более подробно разобраться в содержании статьи, терминах, используемых в ней, и в том, как работает данная технология.

В тексте говорится, что в ходе работы ученые разрабатывают наночастицы, которые
непосредственно внедряются в нейронные сети гиппокампа, а точнее в срезы гиппокампа мышей. То есть, это не целый мозг животного, передвигающегося свободно, а нарезанные кусочки мозга, которые помещены в специальные лабораторные условия, благодаря которым они функционируют. Например, если порезать этот гиппокамп на срезы и положить в камеру микроскопа, которая будет перфузироваться специальным раствором и газом то можно увидеть, что эти нейронные срезы гиппокампа будут живыми. Именно туда поместили данные наночастицы, которые установили связь с нейронными сетями гиппокампа.

Но если углубляться в это еще более подробно, то с установлением связи тоже есть вопросы. В статье утверждается, что ученые измерили активность нейронных сетей гиппокампа по взаимодействию отростков и наночастиц, которые идут от наночастиц к нейронным сетям и гиппокампа, и что теперь они функционируют примерно так же, как и сами нейроны ^[7]. Именно данный тезис статьи вызывает вопросы.

Является ли это правдой?

На наш взгляд, в первую очередь это технология, а не микроробот. Технология взаимодействия каких-либо искусственных компонентов и управление нейронными сетями — это тоже реальность, такое действительно делают. Но тому, что существуют именно искусственные наночастицы, которые производят функции нейронов, доказательств нет.

Также вопрос вызвал сам факт существования ученых, которые указаны в данной статье. В тексте нет никаких ссылок на страницы ученых, их научные статьи или работы, что наводит на мысль: а существуют ли эти учёные на самом деле?

Упоминание о профессоре Хонсу Чой и работе «Микророботы», которую затрагивает наш фактчек, есть на официальном сайте исследовательского центра микробиотики (DEMRK). Он также указан, как профессор Института науки и технологий Тэгу Кенбук, кафедра робототехники ^[8]. В открытом доступе ^[9] есть 12 различных статей в сфере микробиотики, написанные Хонсу Чой. Помимо этого, существует большое количество научных работ ^[10], предоставленных учёным, которые цитировались более 4,5 тысяч раз. Первая работа, в названии которой упоминаются микророботы, датируется 2013 годом.
У Чон Чхоль Ра – 81 научная работа ^[11] в сфере нейрофизиологии и 6 статей ^[12] в открытом доступе. С 2014 года он имеет членство в Институте науки и технологий Тэгу Кенбук и в Корейском институте исследования мозга. Его работы цитировались порядка 2 тысяч раз.
Следовательно, данный факт подтверждается и его можно отметить, как «правда».

31 марта 2023 года на сайте ХАЙТЕК+ ^[13] вышла статья Геогрия Голованова со ссылкой на первоисточник – EurekAlert ^[4].

В статье говорится, что «команда исследователей из Южной Кореи разработала микроробота, способного посредством электрохимии подключаться к нейронным сетям гиппокампа — он прямо через аксоны ^[14] передает и считывает электрические сигналы. Кроме того, он способен формировать новые нейронные сети. Эксперимент подтвердил возможность анализа структурно и функционально связанных нейросетей при помощи микророботов в искусственной среде — опыты прошли на живых тканях лабораторных мышей. Новую технологию можно применять в клеточной терапии и регенеративной медицине, но потенциал её значительно шире».

Для того чтобы разобраться в данной теме, мы решили обратиться к нашему эксперту Альбине Владимировне Лебедевой – кандидату биологических наук, старшему научному сотруднику Научно-исследовательского института нейронаук Университета Лобачевского.

— Прежде всего, нас заинтересовал вопрос: можно ли представленным наночастицам передать какие-либо специальные команды?

— Можно ли извлекать информацию из отделов мозга человека или животных, и потом что-то с ней делать и добавлять ее куда-то? Ответ – да, можно. Конечно, есть различные нюансы и тонкие моменты, потому что, когда мы работаем с лабораторными животными, это немного другое, ведь они специально выращены для исследования. Как у нас, например, есть специальные многоканальные электроды, которые мы можем имплантировать животным. Эти имплантируемые электроды, могут записывать и детектировать нейрональную активность. Потом эта нейрональная активность записывается на компьютер или еще куда-то. Мы можем что-то с ней делать, например, подать эту активность, заранее записанную, дополнительным животным и посмотреть, улучшится ли у них память, изменятся ли какие-то поведенческие паттерны и т.д. Это сложно, но, в принципе, возможно.

— Можно ли передать информацию внутрь другому человеку или, наоборот, вынуть из человека, из этих наночастиц информацию куда-нибудь, как бы передать ее?

— Такие технологии развиваются. У человека можно записывать электрофизиологическую активность только в очень сложных и тонких процедурах. Например, когда ему делают операцию, например, при вырезании в части гиппокампа слишком гипервозбудимых нейрональных формах эпилепсии. В таких исключительных ситуациях, если есть договоренность и согласие пациента и соблюдены все этические нормы, можно проводить параллельно нейрофизиологические эксперименты.

31 марта 2023 года на сайте «24Newsbreaker» ^[15] вышла статья, под названием «Эта технология может соединить нас с виртуальным миром, как в «Матрице», содержащая похожий материал.

В ней рассказывается о том, что микроботу удалось сформировать искусственные нейронные сети в мозге мыши. Для этого исследовательская группа использовала микророботов, в которых соединение нейронных сетей может быть практически применено. Эта технология использовала микророботов для анализа функционально связанных нейронных сетей в ex vivo; для проведения эксперимента использовалась ткань мозга лабораторных мышей.

Исследовательская группа поместила микроробота в мышиный гиппокамп, управляя магнитным полем. Благодаря иммунофлуоресцентному окрашиванию, команда заметила, что клетки микроробота и клетки гиппокампа связаны структурными нейритами.

В ходе эксперимента было подтверждено, что электрические сигналы обычно распространяются через нервные клетки в ткани гиппокампа. Таким образом, исследовательская группа подтвердила, что клетки, воспроизводимые микророботом, могут функционально формировать нервные клетки и нервные сети непосредственно в срезах гиппокампа лабораторных мышей.

“Мы показали, что нервная ткань мозга лабораторных мышей и микроробота могут быть функционально связаны посредством формирования нейритов и нейрональной сети непосредственно. Ожидается, что данная технология, будет использоваться для узконаправленного лечения нейродегенеративных заболеваний, связанных с потерей функций гиппокампа”, — приводится в статье комментарий доктора Хонсу Чоя из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук.

В процессе работы над данным сюжетом мы неоднократно встречали аналогичные публикации. В них описывались схожие технологии и примеры испытаний, проведенных на людях, научных доказательств которых мы найти не смогли. Так, например, похожая статья на тему «Крошечные роботы с вибрацией могут восстановить ваше тело изнутри» вышла на engadget ^[16]. Ее автор Ион Фингас, ссылаясь на заявление Эллисон Картер из Технологического института Джорджии, пишет о том, что в там разработали крошечные «щетины-боты», которые двигаются, вызывая необычную вибрацию – из различных источников, будь то ультразвук или ближайший динамик. Хитрость заключалась в том, чтобы совместить крошечный пьезоэлектрический привод с 3D-печатным полимерным корпусом, чьи щетинообразные ножки наклонены для движения в определенных направлениях в резонансной реакции ^[17] на вибрации.

Когда читатель видит название статьи, то думает, что данные частицы уже существуют и опыты были проведены, поэтому они уже могли начать свою работу. Но по мере прочтения текста приходит осознание, что вас ввели в заблуждение, поскольку данная технология еще находится на стадии разработки. Непонятно, были ли вообще проведены даже какие-то опыты на животных, тем более об испытаниях на людях речи не идет. В статье лишь указывается, что роботы могут устранить проблемы со здоровьем изнутри или выполнить более простые задачи, такие, как отслеживание условий окружающей среды и перемещение небольших объектов, но лишь в том случае, если «технология продолжит развиваться».

Для того, чтобы понять, может ли вообще развиваться в дальнейшем такая технология и какое влияние она окажет на иммунную систему ^[18] и организм человека, мы вновь обратились к Альбине Лебедевой:

— Могут ли возникнуть какие-то потенциальные проблемы или риски при взаимодействии микророботов с иммунной системой? Как иммунная система реагирует на такое вторжение? Может быть, следует учесть какие-то негативные последствия?

— В плане иммунной системы, безусловно, может быть нейровоспаление или просто воспаление, если использовать нестерильные компоненты. Но так как мы говорим о целом мозге, то, когда мы имплантируем электроды, там уже непосредственно иммунная система всего организма воздействовать не будет. В мозге функции иммунной системы выполняет микроглия (резидентные макрофаги центральной нервной системы ^[19]), из-за чего она будет стараться утилизировать эти компоненты. Поэтому нужны технологии биосовместимости имплантируемых искусственных компонентов или электродов.

— Так существует ли, в итоге, такая технология? Могут ли микророботы быть использованы для расширения возможностей человеческого мозга, если они могут генерировать новые нейронные связи?

— На данный момент существует аналогичная активно развивающаяся технология, но она связана со стволовыми клетками. Исследователи стремятся к тому, чтобы искусственно внедренные стволовые клетки экспрессировались в нужный тип клеток, например, в нервные клетки или в мышечные клетки непосредственно из стволовых клеток. Однако несмотря на то, что подобные технологии активно развиваются, каких-то прорывных результатов пока представлено не было. Микророботы же, которые будут выращивать нейронные сети, возможно как раз в комплексе со стволовыми клетками или с культурами клеток, которые имеют направленный рост, могут привести к прорывным результатам. Но для развития подобных технологий необходимо время.

Заключение

На основании вышеуказанной информации мы пришли к выводу о том, что данная технология возможна, и она действительно существует, но не в том смысле, который указан в первоначальной статье. Исследователи подтвердили, что микроробот способен успешно интегрироваться в ткань гиппокампа мыши, тем самым, формируя функциональные нервные сети, что открывает новые перспективы в области медицины и биотехнологий.

Однако несмотря на прорыв в освоении данной технологии, следует отметить, что она находится только на начальной стадии развития. В настоящее время взаимодействие мозга с искусственным интеллектом ^[20] и виртуальной реальностью остается сложной задачей. Эксперты признают, что данные технологии активно развиваются, но они еще не достигли конечной точки, где искусственные нейроны ^[21] могут полноценно интегрироваться с мозгом.

Таким образом, важно понимать, что, хотя реальные успехи в данной области присутствуют, технология все еще находится в процессе развития. Поэтому, как итог, обобщив данные и мнения специалистов, мы пришли к выводу, что исходная новость хоть и содержит часть правдивой информации, ее достоверность в некоторых аспектах подвергается сомнениям, следовательно, мы можем охарактеризовать исходный тезис как «В большей степени правда/ Mostly Truth».

Авторы: Арина Горшенкова, Алина Калашникова, Анастасия Захарова, Алена Манина