Decennier av forskning och stora ambitioner att slå samman sinnen med datorer

By | February 5, 2024

Det var inte den första lilla enheten som implanterades i en mänsklig hjärna. Ändå fångade Elon Musks tillkännagivande på måndagen uppmärksamheten hos den lilla gemenskap av forskare som har ägnat decennier åt att arbeta med att behandla vissa funktionsnedsättningar och tillstånd genom att direkt komma åt kroppens nervsystem.

“Att sätta en enhet i en person är inte en lätt uppgift”, säger Robert Gaunt, en docent vid avdelningen för fysikalisk medicin och rehabilitering vid University of Pittsburgh. “Men jag tror inte ens Elon Musk skulle ha tagit på sig ett projekt som detta om det inte vore för forskningen och förmågan som demonstrerats under decennier inom neurovetenskap.”

Musks tillkännagivande kom plötsligt och gav lite information utöver själva nyheterna: “Den första människan fick ett implantat av @Neuralänk igår och återhämtar sig bra. “Initiala resultat visar lovande neuronal spikdetektering.”

Många forskare applåderade Neuralinks tillkännagivande, även om de också försiktigt noterade att företagets kliniska prövning är i mycket tidiga skeden och inte mycket information har offentliggjorts. Fortfarande sa forskare att Neuralink har gjort betydande framsteg och gör precis vad startups gör bra: att ta vad de lär sig genom grundläggande vetenskap och försöka skapa en verklig, livskraftig produkt.

Det är för tidigt att veta om Neuralinks implantat kommer att vara effektivt på människor, men företagets tillkännagivande är en “spännande utveckling”, säger Gaunt, vars eget arbete fokuserar på användningen av implantat (enheter som kallas hjärn-dator-gränssnitt) för att återställa motoriken. kontroll och funktioner. som människors känsel.

Han sa att Neuralinks nya milstolpe är att stärka en bransch som redan har sett snabba framsteg under de senaste 15 åren.

Det första hjärn-datorgränssnittet implanterades i en människa i slutet av 1990-talet, forskning ledd av en banbrytande neurolog vid namn Phil Kennedy.

Tanken var att dessa enheter kunde dra fördel av hjärnkretsar som förblir intakta efter en skada för att utföra grundläggande rörelser och funktioner. Till exempel, när en person funderar på att röra sina händer eller ser en annan person röra sina händer, är många av samma nervceller i hjärnan aktiva som om de själva utförde rörelsen, säger Jennifer Collinger, docent vid fysikavdelningen. medicin och rehabilitering vid University of Pittsburgh.

“Du kan hitta aktivitetsmönster i neurala data som korrelerar med dessa rörelser, så du kan i princip invertera det förhållandet för att sedan ge dem kontroll över den faktiska rörelsen,” sa han.

År 2004 implanterades en liten enhet känd som Utah-matrisen för första gången i en människa, vilket gjorde det möjligt för en förlamad man att styra en datormarkör med sina neurala impulser. Enheten, som uppfanns av Richard Normann vid University of Utah, ser ut som ett litet chip med tunna spikar som faktiskt är dussintals små elektroder. Matrisen är utformad för att fästa vid skallen genom en öppning i huden.

Med hjälp av Utah-arrayen har forskare kunnat demonstrera hur hjärn-dator-gränssnitt kan hjälpa människor att kontrollera en robotarm med sina sinnen, stimulera sina egna muskler och lemmar, använda datorer och andra externa enheter och till och med avkoda skrivning och Han talar.

“Allt detta var ett riktigt viktigt proof of concept för att visa att den här tekniken kan vara användbar”, säger Collinger, vars eget arbete fokuserar på att återställa arm- och handfunktioner för att tillåta förlamade patienter att inte bara flytta dessa bihang, utan också använda dem. Det tillåter dem att manipulera föremål och utföra skickligare rörelser som innehåller taktila signaler och andra former av sensorisk feedback. Tanken är att möjliggöra ett bredare utbud av funktioner som behövs för vardagen.

Ange Neuralink. Musks startup, tillsammans med andra liknande privata företag som Synchron och Precision Neuroscience, tar i huvudsak vad man har lärt sig under decennier för att göra hjärn-dator-gränssnitt mer praktiska för fler patienter.

Neuralink fick förra året godkännande från Food and Drug Administration för att genomföra sin första kliniska studie på människor. Detaljer om vem som valdes ut och proceduren för att implantera enheten som Musk sa att den ägde rum i söndags var få och långt mellan, men företaget har utvecklat ett hjärnimplantat som skulle göra det möjligt för människor, såsom svårt förlamade patienter, att styra en dator. telefon eller annan extern enhet som använder dina tankar.

Startupen har redan gjort flera stora framsteg.

Till skillnad från Utah-setet är Neuralinks enhet helt implanterbar, vilket innebär att patienter så småningom kan bli mindre begränsade: De flesta implantat kräver att människor utför aktiviteter i en kontrollerad laboratoriemiljö.

“Det var en stor ingenjörsutmaning,” sa Gaunt. “Det var sånt som akademiker och andra människor hade tjatat om i många decennier, men det krävdes verkligen en svår, samlad ingenjörsinsats att bygga.”

Det har varit några hinder på vägen. Företaget fastnade i kontroverser efter att aktivistgrupper och interna personalklagomål hävdade att Neuralink misshandlade några av de djur som användes i experiment. En federal utredning fann inga bevis för några överträdelser utöver en “ogynnsam kirurgisk händelse” 2019 som företaget självt rapporterade, enligt Reuters.

Neuralink är inte den första som sätter ett helt implanterbart hjärn-dator-gränssnitt i en mänsklig patient, men Gaunt sa att företaget har förbättrat inspelningsmöjligheterna för dessa enheter med stormsteg.

Neuralink använder också innovativ robotkirurgi, snarare än en specialiserad neurokirurg, för att implantera enheten.

“Det skiljer sig väldigt mycket från vad folk har gjort tidigare”, säger Sergey Stavisky, biträdande professor vid avdelningen för neurologisk kirurgi vid University of California, Davis, och meddirektör för UC Davis Neuroprosthetics Laboratory.

Stavisky sa att automatisering av proceduren med en robot kan göra den mer effektiv och effektiv i framtiden.

“Du kan lägga mer, du kan lägga det snabbt, du kan undvika blodkärl,” sa han, “men det är också svårt och nytt, och du måste bevisa att roboten är säker.”

Att demonstrera säkerhet kommer att vara en av huvudfunktionerna i den kliniska prövningen med Neuralink. Under de kommande månaderna kommer uppstarten att behöva visa att dess enhet kan fungera utan allvarliga negativa effekter.

Det återstår också att se om implantatet fungerar som det är tänkt. I sitt tillkännagivande på X sa Musk att patienten “återhämtar sig bra” och att de första resultaten “visar lovande upptäckt av neural spik.”

Utan data är det svårt att veta vad det betyder, men Gaunt sa att det sannolikt indikerar att elektroderna är på plats, att en närliggande neuron har aktiverats och att implantatet i huvudsak kan upptäcka den aktiviteten.

“Det betyder i princip att det, åtminstone på någon nivå, fungerar”, sa han.

Musk sa att de första kliniska prövningarna kommer att syfta till att behandla människor med förlamning eller paraplegi. Om enheten fungerar kan den en dag användas för att behandla en mängd olika åkommor.

Dr. David Brandman, en neurokirurg som tillsammans med Stavisky leder UC Davis Neuroprosthetics Laboratory, använder redan fullt implanterade apparater för att behandla patienter med Parkinsons sjukdom, kramper och onormal smärta.

När det gäller medicinska behov kan gränssnitt mellan hjärna och dator ha stor inverkan, sa han, inklusive för strokeöverlevande och patienter med ryggmärgsskada, förlamning och amyotrofisk lateralskleros (ALS).

Utöver kliniska tillämpningar är det lätt för fantasin att springa lös med science fiction-föreställningar om bioteknik. Musk själv har underblåst dessa fantasier och sa 2022 att han planerar att få ett av Neuralink-implantaten en dag.

Många forskare anser dock att den typen av tänkande ligger för långt i en avlägsen framtid och inte särskilt praktiskt.

“Jag tycker att det är för tidigt att prata om det”, sa Brandman. “Det finns människor i nöd, och all betoning på “vad om” och “vad kan hända” gör en otjänst för de människor som behöver en enhet.”

Och även om idén med hjärnkontrollerade enheter kan antyda potentialen för att öka mänskliga förmågor, är forskare överens om att det hittills inte har bevisats att dessa implantat kan förbättra funktioner jämfört med vad en person kan klara sig utan.

“Tanken att dessa enheter kommer att tillåta oss att uppnå alla slags övermänskliga förmågor är bara science fiction vid det här laget,” sa Gaunt.

Ändå representerar den kliniska studien Neuralink ett genombrott för området neurovetenskap och bioteknik. Och snarare än att överskugga sina egna ansträngningar, sa Gaunt och andra att det är bara naturligt för industrin att gå in och bygga vidare på vad akademin har åstadkommit.

“Universitet och akademiska laboratorier är platser som verkligen utmärker sig när det gäller att bryta ny mark, gå till platser som ingen har gått förut och pröva saker som är för riskabla för företag och investerare att investera sina pengar i,” sa Gaunt.

När hjärnimplantat visade verklig förmåga, började till exempel privata företag att gå in med resurser och kapital som överväger vad som är tillgängligt genom forskningsanslag för att bygga en kommersiellt gångbar produkt, tillade han.

Om något sa Gaunt att Neuralinks tidiga framgångar är ett bevis på vikten av att finansiera grundläggande vetenskaplig forskning.

Det kan dock vara svårare att förutsäga var alla industrins framsteg kommer att lämna dem i den akademiska världen.

Stavisky sa att det är upp till forskarsamhället att upptäcka nästa gräns inom detta område, likna processen med att surfa före vågen och driva vetenskapen framåt på ett sätt som kan översättas till kommersiell utveckling i framtiden.

Det betyder inte nödvändigtvis att alla flashiga rubriker och uppmärksamhet på Musk och Neuralink inte har någon effekt, sa Gaunt.

“Var och då när den här typen av saker händer, vaknar jag upp med en existentiell kris”, sa han, “men sedan sätter verkligheten in och jag tänker på hur det alltid kommer att finnas utmaningar och grundläggande vetenskap som kommer att behöva åtgärdas .” löst.”

Denna artikel publicerades ursprungligen på NBCNews.com

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *