Тайный ход в череп. В чем фишка импланта Stentrode и чем он лучше Neuralink

В 1964 году испанский нейрофизиолог Хосе Дельгадо устроил психохирургическую корриду. Он сделал трепанацию черепа нескольким особо норовистым быкам и вживил в хвостатое ядро, структуру, отвечающую за агрессию, радиоуправляемые устройства — стимосиферы. Теперь, когда Дельгадо атаковал разъяренный бык, его можно было остановить нажатием кнопки на пульте — стимосифер посылал заряд электричества в мозг ^[1] животного и тем самым усмирял его буйный нрав. Эксперимент стал не просто демонстрацией работы одного из первых нейроинтерфейсов, Дельгадо планировал использовать его именно для помощи людям с неврологическими болезнями — как альтернативу, кхм, популярной в те дни лоботомии.

С тех пор прошло 63 года, но база нейроимплантации не изменилась — максимально эффективно управлять мозгом можно только вживив интерфейс прямо в этот самый мозг. 

Есть два стула

Эталонный пример для запугивания имплантофобов — Utah Array из 1990-х, разработка Университета Юты под руководством нейрофизиолога Ричарда Норманна, ставшая прародительницей большинства современных инвазивных нейроинтерфейсов. С ее помощью в 2006 году пациент Мэттью Нейгл (паралич после ножевого ранения) смог управлять курсором, играть в Pong и писать электронные письма. Все бы ничего, но для этого ему пришлось удалить часть черепа и вживить решетку из 100 миниатюрных кремниевых пик игл, впивающихся прямо в моторную область коры мозга. (Собственно, с тех пор немногое изменилось — для установки Neuralink удаляется фрагмент черепной кости размером с монету, на место которого помещается имплант.)

Есть, конечно, и другой полюс — неинвазивные ЭЭГ-интерфейсы, но они существенно проигрывают в точности и быстродействии. Скажем, классика — Р300-спеллер. Принцип его работы таков: когда мы находим что-то среди разнородных объектов (в случае спеллера — букв), в мозгу возникает импульс «вот оно!» (тот самый P300), который считывается электродами на черепе. Далее алгоритм отлавливает P300 (плюс движения глаз) и составляет слова. Просто, изящно, но требует железных нервов и крепкого мозга — на написание всего одного слова уходят 5–7 минут плюс нешуточный ресурс концентрации.

Таким образом, рынок мог предложить юзеру два стула не самую приятную дилемму. С одной стороны — хороший девайс, но вскрытие черепа и все вытекающие, как-то: воспаление, отторжение, смещение импланта (смотрите реальный кейс ^[4] Neuralink), отек мозга, кома и смерть в комплекте. С другой — слабый девайс, но без краниотомии и рисков для здоровья. Но что если был срединный путь? Ответ на этот вопрос невролог Том Оксли, создатель импланта Stentrode, обнаружил не в области нейронауки, а в области кардиологии.

Стент-электрод — рождение гибрида

Австралиец Том Оксли не планировал заниматься нейроимплантами. Окончив медицинский факультет Университета Монаша в 2005 году, он знал лишь, что ему интересно изучать мозг — в неврологии или психиатрии. Для этого нужно было сначала пройти стажировку, и Оксли три месяца проработал в паллиативной клинике для пациентов с болезнью, которой страдал Стивен Хокинг, — боковым амиотрофическим склерозом (БАС).

Позже, во время работы в сельском регионе Милдьюра, Оксли подружился с Раулем Шармой, будущим кардиологом. Шарма готовил индийскую еду, а вечерами они подолгу разговаривали. Именно Шарма рассказал Оксли о большом сдвиге в кардиохирургии: от открытых операций на сердце к минимально инвазивным вмешательствам с использованием стентов, вводимых через сосуды.

Тут у Оксли возник логичный вопрос: а не применимы ли эти методы к мозгу? В конце концов, там тоже хватает крупных кровеносных сосудов. Вскоре Оксли и Шарма уже обсуждали возможность установки стентов в мозг — для доставки лекарств и, потенциально, для взаимодействия с нейронами больных БАС.

В 2008 году Оксли наткнулся на статью ^[5] о знаковом проекте BrainGate в журнале Nature (за 2006-й), в которой описывался эксперимент: два парализованных пациента с имплантами управляли компьютером «силой мысли», а один даже шевелил роботизированной рукой. Для этого команда из Университета Брауна и Массачусетской больницы общего профиля использовала уже упомянутый имплант Utah Array, помещенный в моторную кору — область, регулирующую движения. Именно в этот момент Оксли, по его собственным словам ^[6], по-настоящему загорелся нейроинтерфейсами.

Он и Шарма начали думать: а что если разместить электроды прямо на стенте — и считывать сигналы нейронов изнутри кровеносного сосуда? Так появилась идея Stentrode — стента-электрода.

Деньги на робоветеранов

После завершения стажировки в 2009 году Оксли позвонил напрямую в DARPA, которое занималось, в том числе, исследованиями нейроинтерфейсов. Менеджеру программы показалось, что технология могла бы помочь солдатам с ампутированными конечностями управлять роботизированными протезами, и Оксли пригласили представить идею в Военном госпитале Уолтера Рида.

В итоге Оксли и Шарма получили $1 млн на доработку концепта. Через два года они основали компанию SmartStent, позднее переименованную в Synchron. Австралийское правительство добавило еще $5 млн, затем последовали дополнительные гранты от военных: DARPA и Управления военно-морских исследований США. К команде присоединился биомедицинский инженер Николас Опи — он занялся проектированием Stentrode. Уже к 2012 году устройство начали имплантировать овцам, а в 2019-м первый человек получил Stentrode в рамках раннего клинического исследования в Австралии. 

В 2021 году компания стала первой в мире компанией в области нейроинтерфейсов, получившей от FDA (Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) разрешение на клинические испытания импланта на людях. В 2022 году устройство было установлено первому американскому пациенту. Для сравнения: Neuralink получила одобрение FDA в 2023 году, а первая операция на человеке состоялась в январе 2024-го.

Позже, при том что компания привлекла около $145 млн — против $1,3 млрд у Neuralink, — в число ее инвесторов вошли Джефф Безос и Билл Гейтс. По сообщениям СМИ, Илон Маск также рассматривал возможность инвестиций — в период, когда разработка Neuralink буксовала. 

Stentrode в деталях + первый когнитивный ИИ

Что же в Stentrode так нравится инвесторам, воякам и FDA?

Во-первых, безопасность. Вместо краниотомии, как у Neuralink, Stentrode использует яремную вену в основании шеи. Врач проводит через нее гибкий катетер и размещает имплант на внутренней стенке верхнего сагиттального синуса, одного из крупных венозных коллекторов головного мозга, проходящего вдоль продольной щели между полушариями. Так имплант оказывается вблизи моторной коры, но без проникновения в сам мозг.

Сам Stentrode — стент размером со спичку с 16 электродами. Они регистрируют активность намерений движения и передают ее по проводнику к подгрудинному телеметрическому модулю. Там сигналы усиливаются, цифруются и беспроводным способом передаются на внешнее устройство, а оттуда — на телефон, планшет и прочие элементы экосистемы.

Во-вторых, Stentrode проще и дешевле масштабировать, чем нейроинтерфейсы, требующие открытой хирургии. Они нуждаются либо в опытных нейрохирургах, либо — как в случае Neuralink — в хирургических роботах. А вот врачей, умеющих устанавливать стенты, в мире хватает: это стандарт для кардиологов.

В‑третьих, устройство уже совместимо с потребительскими гаджетами. На конференции Nvidia GTC Synchron показала, как с помощью гарнитуры смешанной реальности и Synchrone пациент с БАС Родни Горама управляет освещением, вентилятором, музыкальной колонкой, кормушкой для пса и роботом-пылесосом. Vision Pro накладывает интерактивные меню на окружающую среду, а Родни выбирает действия, мысленно инициируя оговоренное движение. К процессу прикручена платформа Holoscan ^[11] для ускорения и повышения точности декодирования нейронных данных. 

И еще одно, самое многообещающее, — когнитивный ИИ. Простота установки Stentrode дает возможность впервые собрать большой стандартизованный датасет нейронной активности в условиях реального использования. Это фундамент для создания нейроориентированных foundation‑моделей — аналогов GPT, но обученных на нейронных сигналах.

Совместно с Nvidia Synchron разрабатывает Chiral ^[12] — когнитивный ИИ на базе Holoscan и нового семейства моделей Cosmos. Цель — создание системы, способной обрабатывать массивы разномодальных нейроданных, распознавать нейронные паттерны и интерпретировать намерения без долгого обучения каждого нового юзера. Cosmos, в частности, будет использоваться для генерации фотореалистичных аватаров, с помощью которых пациенты смогут мысленно репетировать движения. Эти действия будут синхронизированы с активностью мозга и станут использоваться для точной разметки данных. Neuralink о таком пока может лишь мечтать.

Паллиативность или киберпанк?

Конечно, потери неизбежны: Stentrode использует всего 16 электродов, распределенных по поверхности стента. Он находится на расстоянии от отдельных нейронов и потому регистрирует более слабый сигнал. Это называется «эффектом стадиона»: находясь на трибуне, вы различаете отдельные разговоры вокруг, но стоит уйти подальше, до вас доносится только рев толпы.

Для сравнения: Neuralink содержит более тысячи электродов, распределенных по 64 гибким нитям. Больше электродов — больше данных, более детальное управление, больше возможностей. Но пока Маску снится сингулярность ^[13], Том Оксли говорит ^[14], что его цель прозаичнее — помочь пациентам с нарушениями движения справляться с базовыми задачами. 

Из 10 человек, которым установили Stentrode, в живых уже остались только двое: ранее упомянутые Родни Горама и Марк Джексон. По сути, Stentrode — паллиативное устройство, а не аугментация для когнитивного усиления или управления роботами — что, конечно, было бы неплохо, но вряд ли случится завтра. 

Впрочем, в запасе у Synchron есть свой план экспансии — остальные мозговые сосуды и синусы, способные, по словам Оксли, увеличить область покрытия до десятикратной, и вот тогда нас ждет киберпанк — шанс влиять на зрительные, речевые, сенсорные, когнитивные зоны. Сам Оксли мечтает о throwing emotions — интерфейсах для передачи эмоций ^[15], но мы бы ему это не рекомендовали: эмпатия, конечно, отличная штука, но велик риск напороться на хакеров, атакующих психику чувством неописуемого ужаса; к тому же соответствующие зоны находятся глубоко и вокруг них нет крупных сосудов. 

Так или иначе, будущее проекта зависит от большого клинического испытания, которое стартует уже в этом году, охватит до 50 участников и, возможно, откроет Synchron путь в коммерческую имплантацию. Будем следить, как все пройдет.