Нейроимпланты

Из "цифрового человека" (Эволюция "человека разумного" в "человека цифрового") в общественном вынес идею сделать топик о нейроимплантах, о современном состоянии индустрии и прогнозах на будущее.

Сначала кратко опишу историю, потом напишу о сегодняшних разработках, ну а потом буду просто время от времени постить новости.

Началось все в далеких 50-60ых годах. Врач по имени Дельгадо провел серию экспериментов по электростимуляции отдельных частей мозга. Результаты были довольно любопытные, от подавления агрессии и боли до чувства эйфории.

В 69 он даже опубликовал книгу «Физический контроль разума». Почитать можно к примеру тут: Angelfire - error 404 Вещь весьма интересная. К сожалению на том ресурсе нет первых глав книги, а они имхо наиболее интересны: Дельгадо рассуждает что есть разум, отношение оного к «душе», высказывает идею об эволюции разума и евгенике. Сами описанные эксперименты не очень интересны, хотя есть пара любопытных моментов чисто из-за театральности испанца: к примеру в одной из демонстраций на него несся взбешенный бык, но как только Дельгадо нажал кнопку на пульте радиоконтроля бык остановился как вкопанный в пяти метрах от него и стал жевать травку. Ещё интересен его эксперимент по вживлению нейроимпланта одной женщине с проблемным характером; т.е. налицо социальное а не медицинское использование. Нравы тогда были проще (см. Tuskegee syphilis experiments). И в книге он весьма активно продвигает идею социального нейроинженеринга, скажем насильственную "починку" преступников при помощи нейроимплантов

Но сама идея нейроимплатнов как-то тихо сошла на нет в семидесятых, из-за пары причин: 1) Появились более эффективные лекарства для контроля умственных расстройств 2) В общественном сознании сразу воскресли различные дистопичные страшилки а неэтичные эксперименты одного из последователей Дельгадо только подлили масла в огонь (емнип он заставил гомосексуалиста заняться сексом с нанятой проституткой в своей лаборатории, одновременно стимулируя центр удовольствия в мозгу, чтобы увидеть «вылечится» ли тот.

Назад они начали возвращаться только в середине 80-ых, ну а в настоящий момент индустрия переживает что-то вроде бума: куча компаний продают или активно разрабатывают дивайсы для лечения депрессии, эпилепсии, Паркинсона, глухоты, слепоты, обжорства, для замены конечностей - всего не перечислишь

1. Тот самый эксперимент с быком

В самом конце 50ых и начале 60ых начали появляются первые коммерческие пейсмейкеры и дефибриляторы. Это не нейроимпланты, но имеют к ним непосредственное отношение. Пейсмейкер увеличивает частоту сокращений сердца если та недостаточна; дефибрилятор останавливает излишне частые неритмичные сокращения сердца сильным электрическим импульсом.

Сначала у них была куча проблем: от неудачных ртутных батарей которые теряли герметичность гораздо раньше заявленных пяти лет до излишних размеров из-за вакуумных ламп. Но сейчас девайсы стабильно работают годами, технология стала достаточно развитой чтобы ей верили люди и врачи: 2003 году в США было имплантировано 197,000 пейсмейкеров и около 150,000 дефибриляторов.

Приятно удивило то что многое в поле дефибриляции было сделано московским доктором Гурвичем.


1. Имплантируемый пейсмейкер

2. Размер рынка в США в миллиардах долларов

Лечение глухоты: первый коммерчески успешный нейроимплант (и пока что единственный, хотя DBS скоро всем даст прикурить)

Звук передается в мозг при колебания волосков расположенных на базиларной мембране улитки внутреннего уха. Соответственно при значительной потере этих волосков у человека наступает глухота.

В 1984 году выпустили первый коммерческий нейроимплант для лечения глухоты. Структура вкратце такова: снаружи есть некий приемник звука, которые анализирует воздушные колебания, и передает необходимую информацию в модуль во внутреннем ухе по радио. Во внутреннем ухе в улитке вставлен электродный шуп с множеством каналов который возбуждает улитку в определенных частях её, что воспринимается человеком как звук.

У всех современных имплантов-несколько электродов в разных частях улитки, у самых успешных полностью распознается 80% предложений. Можно даже говорить по телефону; сейчас пишут софт чтобы можно было слушать музыку. Раньше критерием для получения импланта была потеря слуха более 110Дб, потом снизили до 70, сейчас критерий состоит в в нераспознавании 50% предложений при использовании слухового аппарата.

Один любопытный факт-сначала эти импланты были встречены в штыки самими глухими, которые боятся потери своей своеобразной культуры, и кроме того не думают что с ними что-то не так. Причем если глухому ребенку сделать имплантацию в раннем возрасте (сейчас разрешено после 12 месяцев), он или она становятся практически неотличимы от людей с нормальным слухом в повседневном общении.

Всего имплантов сейчас 100,000 во всем мире, из них в США-22,000 у взрослых и 15,000 у детей. Стоимость операции – от 45 до 55 тысяч. Текущий размер рынка – 650 миллионов. Количество операций в США увеличивается на 25-30% каждый год.

Интересная заметка: лидер индустрии Cochlear Americas сейчас находится под расследованием за взятки врачам чтобы те рекомендовали их устройство.

1. Схема аппарата

2. Электрод

Импланты для потерявших зрение

Одно из наиболее интересных направлений. Цель понятна: позволить ослепшему человеку снова видеть мир при помощи искусственных устройств. Первые эксперименты проводились в далеком 68 году.

Делятся визуальные протезы на три класса: стимулирующие сетчатку, стимулирующие зрительный нерв и стимулирующие непосредственно зрительную кору мозга. Последний агрегат только-только в разработке (и наиболее перспективен в плане полноты возраста зрения), стимуляция зрительного нерва тоже пока недалеко продвинулась (и имхо не продвинется, худшее направление из трех)

Итак, стимуляция сетчатки. Чтобы этот метод работал нужно чтобы средний слой клеток в сетчатке был целым. Насколько я знаю так чаще всего и случается: наибольший процент слепых страдает разрушением или дегенерацией верхнего слоя сетчатки в котором находятся фоторецепторы. В свою очередь тут есть два вида стимуляции: эписетчаточное и субсетчаточное (извините, но я не знаю как хорошо перевести epiretinal and subretinal).


Эписетчаточная стимуляция вкратце такова. Наружный детектор (камера в оправе очков) принимает изображение. Потом информация анализируется и результаты либо через радио либо лазером отправляются к электроду имплантированному поверх сетчатки на внутренней стороне глаза. Электродная решетка своего источника энергии не имеет, и работает либо на энергии лазера либо радиоволн от внешнего модуля. На основе анализа "наружного" изображения решетка стимулирует определенные части сетчатки, что человеческим мозгом воспринимается как изображение.
Недостатки очевидны: для малейшего изменения фокуса пациенту нужно поворачивать всю голову, для вставки импланта нужно разрезать глаз, ну и очки с батарейкой и камерой придется все время таскать. Но тем ни менее уже у шести человек это дело имплантировано, сейчас группа собирается подавать заявку на первый круг клинических испытаний от FDA.


Вторая система - субсетчаточная - мне более симпатична. Работает она так: под ретину вставляется решетка электродов которая работает за счет поступающего через зрачок света. Операция по установке легче чем у еписетчаточной, пациент может менять направление взгляда без поворота головы, неплохое разрешение. Пример GmbH от немецкой Retinal Implants.

Диаметр GmbH - три миллиметра, толщина - 5о микрометров. Разрешение - 1,500 пикселей, визуальное поле - 8-12 градусов, работа - от 10 до 100.000 Lux.
Суть работы такая: когда на минифотодиод решетки попадает свет, миниэлектрод стимулирует сетчатку электрическим током. Потом сетчатка анализирует сигнал поступающий от ASR, преобразует его и посылает в мозг через зрительный нерв. Источник энергии вшивается под кожу возле глаза. Первое клинической исследование началось в 2005, Retinal Implants надеется выпустить GmbH для коммерческого использования уже в наступающем 2007 году (имхо быстро как-то чересчур, FDA на них нет).

Зрение естественно черно-белое. Что интересно, появляется возможно использовать длины волн отличные от 400-700 нм. Правда это уже изврат, больным вряд ли понадобится.


И тут надо обязательно затронуть весьма любопытный факт, а именно искусственные глаза у слепых с рождения (аля видят ли слепые люди сны). С год назад читал книгу Anthropologist on Mars. В числе прочих любопытных случаев там был описан человек слепой с пяти лет, которому к шестидесяти годам вернули зрение удалив его катаракту. Первые пару недель он вообще ничего не видел, потом начал смутно видеть очертания предметов но не знал что они из себя представляют. В своем доме он первые пару месяцев ходил только по приклеенной к полу изоленте-стоило ему сойти с накатанного пути, как предметы тут же сильно менялись и он натурально терялся. Зрением он в конце концов разочаровался, начал "намеренно" слепнуть и в конце концов умер. В конце приводится небольшая статистика-более половины слепых с рождения людей которым возвращают зрение так и не развивают навыки необходимые для его использования, и в конце концов деградируют обратно чуть ли не до полной слепоты.

Так что импланты можно будет сажать только людям когда-то имевшим зрение, или вживлять их где-то с года, как импланты для лечения глухоты


1. GmbH от Retinal Implants

2. Фотодиод, 2.2мм², несколько микрон толщиной, на фоне одного цента.

Есть ещё куча имплантов которые работают на перефирийных нервах. Перечислю основные.

1) Контроль периферийными нервами. Грубо говоря-оторвало скажем руку по локоть на войне. Повыше локтя электрод считывает информацию с выжившего нерва, и модулирует поведение искуственно конечности в зависимости от частоты пропогации нервных сигналов на нервах. Также для контроля используется ЭМГ, считывают информацию с какого-нибудь малого мускула на теле. Вохможен вариант когда выжившие перифирийные нервы на руке перенаправляют на мускул, т с него читают ЭМГ. В таком варианте пациент хорошо контролирует руку, нервные сигналы увиливаются природным усилителем (т.е. легко записывать), все довольны.

2) Вариант пункта один-функциональная электрическая стимуляция. если по какой-то причине нервы отказали (скажем при повреждениях С5-С6 позвонков очень трудно пользоваться кистями рук) в мускулы вживляют электроды которые и активируют конечность заместо нервов. Контроль-либо вживленным джойстиком на более старых моделях, либо тот же ЭМГ с других частей тела). Можно мозго-машинным интерфейсом (EEG или ECoG), но об этом позже

3) Стимуляция вагус нерва - помогает от от эпилепсии, депрессии, обжорства. Ну и до кучи во время работы вызывает чувство эйфории что пациентам нравится. Скажем при лечении эпилепсии 80% пациентов продолжают использовать данный нейростимулятор после двух лет, хотя симптомы он улучшает только у 25-30%

4) Лечение хронической боли путем нейростимуляции. Ну тут все понятно.

5) Стимуляция hypoglossal нерва - для лечения апнии (удушья) во время сна

6) Стимуляция sacral нерва - для лечения недержания мочи

Глубокая стимуляция мозга (Deep Brain Stimulation, DBS)

А вот и имплант которые соответствует заветам дедушки Дельгадо - всунем в мозг проводник, подадим ток и посмотрим что получится.

Интересен тем что:
а) Это прямое влияние на мозг, т.е. input часть мозго-машинных интерфейсов будущего.
б) Я сейчас работаю над DBS проектом, так что мне это все близко. Бедные крысы

Итак. В настоящий момент разрешен к медицинскому использованию FDA, для лечения болезни Паркинсона. В будущем им что только не собираются лечить-от депрессии и эпилепсии до обжорства и Альцхаймера (возможно).

Почему операция предпочтительней обычных лекарств: в случае с Паркинсоном, у лекарств типа Леведопы есть крайне неприятные побочные эффекты вроде головокружения, потери аппетита, рвоты и прочих радостей.
При депрессии 20% пациентов вообще не поддаются лечению обычными лекарствами, вроде Паксила; при эпилепсии DBS предпочтительней электроконвульсивной терапии или удалению проблемных частей мозга.
Обжорство DBS также может предотвратить, но тут я будущего не вижу: проще gastric bypass (эээ, желудочное шунтирование?) сделать.


Как оно работает: в определенную часть мозга вставляется электрод. Точное положение определяется либо при помощи диагностических методов, либо с помощью внедрения микроэлектродов в мозг во время операции и поиска нужной зоны которую определяют по изменению сигнала. Потом в "сумку" на плече зашивают батарею и проводят питание под кожей к темечку. Доктор может контролировать несколько параметров прибора, вроде амплитуды стимуляции, её частоты, и ширины импульса.
Что интересно, до сих пор не вполне понятны механизмы работы DBS. Есть несколько теорий, но какая их них верна-непонятно.


В настоящий момент есть 190,000 людей с имплантированной DBS системой Activa производства Medtronic (монстр в мире биомеда). Стоимость операции - $50,000-60,000, однако в долговременной перспективе пациент выигрывает финансово.

Суммарная прибыль на сегодняшний день от продажи DBS приборов для лечения Паркинсона 19.3 миллиона, однако на 2008 уже планируют прибыль в 182.7 миллиона, с ежегодным ростом в 37.9%

Также, разрабатываются DBS аппараты для лечения депрессии, эпилепсии, и обжорства. Имеется куча дивайсов в клинических тестах, в фазах от третьей до первой.

1. Имплантация электродов (показана система с двумя электродами; это система второго поколения вышедшая в 2004 году)

2. Границы стимуляции мозга, точнее какой именно импульс он может выдержать без риска повреждений.

Ну и наконец самое многообещающий в футуристическом плане метод (и кстати один из наименее финансируемых )

Мозго-машинный интерфейс (Brain-computer Interface в дальнейшем BCI). Причем input в мозг - это DBS с вариациями вроде многоканальных стимулирующих электродов. Тут речь будет именно об output части BCI.

Итак. Для чего это нужно - при повреждении/потере конечности можно будет сделать новую/функционально активировать парализованную максимально простым (в теории) для пациента путем. Можно управлять коляской. И самое пожалуй важное - прямой контроль компьютера мозгом. Нужно при очень высоких уровнях спинно-мозговой травмы и при повреждениях среднего мозга (скажем инфаркт в вентральных понах).

Рассматривать буду трехмерное движение курсора, так как оно наиболее применимо к вышеназванным целям - от контроля курсора мыши (2Д из 3Д сделать просто) до контроля руки (там правда одной трехмерной точкой не обойдешься, ну да ладно).
Так же рассматривать буду исключительно имплантируемые электроды. ЭЭГ интересна, определенные успехи там есть, но будущее лежит за имплантами-просто в силу близости к сигналу. Единственная компания на сегодняшний момент которая хотя бы близка к клиническим тестам это Cyberkinetics с электродной решеткой BrainGate. Про них и будет речь.


Итак. Описание самого метода. Один из моих профессоров написал докторскую по 3D контролю курсора мозгом в макаках резус. Сначала определили где именно у макаки находился участок мозга, ответственный за руку. Туда влупили электродную решетку. Понятное дело что один электрод будет "видеть" сразу несколько источников тока, причем их амплитуды буду налагаться друг на друга. К счастью есть несколько методов с помощью которых можно "вычленить" одиночный нейрон, не буду утомлять деталями. В общем получили пятнадцать нейронов, активацию которых можно было очень хорошо наблюдать. Направление движения курсора зависело от группы нейронов, актирующихся в шастоящий момент; скорость движения курсора-от частоты активации нейронов. Короче D − b0 = bx mx + by my + bz mz. Ещё можно использовать оптимальную линейную фильтрацию.
После этого макакам оградили поле зрения и привязали руки к подлокотникам. Сначала макаки пытались двигать руками когда они двигали курсор, но через несколько дней они уже могли с неплохими точностью и скоростью контролировать движение курсора сохраняя неподвижность рук: нервная система адаптировалась. Можно сделать интересную аналогию с подразделами коры головного мозга. Скажем есть слуховая кора, есть моторная, есть зрительная, а тут искусственно создали "компьютерную".


Теоретически контроль курсора напрямую мозгом будет точнее чем рукой с мышкой просто в силу как исключения дополнительных искажателей сигнала так и убирания запаздывающих элементов (мускулов). В реальности смотреть наблюдать на экране монитора как подопытный пытается вогнать одну сферу в другую - немного смешно.
НО! Все лечится увеличением кол-ва нейронов за которыми может наблюдать аппарат. При вживлении ста электродов (BrainGate) получается в районе 15-40 нейронов. Тут два пути: увеличивать размер решетки и шлифовать стат. методы анализа.


Есть ли у метода будущее? А хз. Для медицинских целей-точно есть; но вот я не очень уверен что в ближайшем будущем удастся создать полноценный интерфейс аля Матрица. Причины:
1) Она же главная, для полноценного интерфейса необходимо мониторить десятки тысяч нейронов. А это десятки (а скорее куда больше) тысяч микроэлектродов в мозгу. Других методов снимания информации с нейрона, а тем более передачи оной на него я не знаю.
2) Вытекает из пункта один. Пациент должен научится эффективно контролировать те самые десятки тысяч нейронов (а если их десятки тысяч связаны между собой они будут слабо). Даже сейчас, часть пациентов не справляется с попыткой контроля жалких полдюжины нейронов.
3) Тоже вытекает из пункта один. Подобная операция и сейчас нелегка, опасна и дорога. Во что она может превратится при необходимости вживления сотен и тысяч электродных решеток-я даже думать не хочу. Правда тут лично я вижу аж два решения: первое-хирург-робот, второе-новый тип электрода который будет из себя представлять комбинацию Utah и Michigan типов. Посмотрите на рис.1, а теперь представьте что каждый штырь на своем теле также имеет миниатюрные электроды. Правда придется решать проблемы с биологической инкапсуляцией малых электродов (и следовательно потерей сигнала)
4) Это скорее временное. Нужно лучше понять как части мозга взаимодействуют между собой для более эффективного интерфейса.

1. BrainGate

2. Собственноручно изолированный нейрон. Видно плохо, но каждая тоненькая красная линия в составе толстой красной - это отдельная активация изолированного нейрона.

Ещё:

1. Доброволец для тестирования BrainGate. Где-то видел видео где он силой мысли сжимает и расжимает искуственную руку, жаль линк не нашел

Ну и напоследок совсем будущее. Попытка замены электросхемой части поврежденного гиппокампуса (отдел мозга ответственный за перенос памяти из кратковременную в долговременную).



К сожалению товарищ не очень много публикуется; больше по презентациям разъезжает. Имхо лично у него вряд ли что-то выйдет.

Очень интересно, спасибо. Но это все - поддержание утраченых функций либо замена.

А вы знаете что-нибудь про опыты с имплантантами атипичных функций? Тот же компас, к примеру.

Интересно изменение сознания, адаптация мозга.
Мне кажется без уточнения механизмов подстройки Вам не обойтись. Боюсь, что они слишком индивидуальны.
Помните, как спорадическое возбуждение заставляет двигаться конечности у младенцев и только позже становится возможным управление. С одной стороны возбуждение нервов произвольно, но с другой мозг младенца накапливает информацию о таком движении и информацию о тактильных ощущениях, возникающих вследствии таких движений. При отсутствии конечности области мозга не развиваются аналогичным образом, что свидетельствует о зависимости развития от отзыва.

И мало иметь третью руку, надо иметь под нее задачу. Прямое управление мозгом механической искусственной руки, видимо, возможно, но каков должен быть принцип?

Не раньше ли начнут просто регенерировать руку?:)

Думается мне, что регенерация будет очень до-о-олгим процессом, с муторной юстировкой и доводкой. Проще протез.

Возможно, я ошибаюсь.

кщееш> А вы знаете что-нибудь про опыты с имплантантами атипичных функций? Тот же компас, к примеру.

Тут две преграды: денюжки и подопытные.

Военные пока дают только на медицинские исследования (те же искусственные протезы), а филантропов что-то не видно.

Ну и человеку в мозгах копаться просто так никому не дадут. Скажем я знаю студентов заканчивающих писать кандидатскую по новым механизмам лечения эпилепсии которые ещё ни разу не пробовали новый метод на людях-только на крысах. А с идеей компаса попросту пошлют, не на нелегальных же мексиканцах эксперименты ставить.

И потом, мне кажется что возить компьютерный курсор по экрану работой мозга - вполне такая атипичная функция, природой не предусмотренная.

кщееш> Помните, как спорадическое возбуждение заставляет двигаться конечности у младенцев и только позже становится возможным управление. С одной стороны возбуждение нервов произвольно, но с другой мозг младенца накапливает информацию о таком движении и информацию о тактильных ощущениях, возникающих вследствии таких движений. При отсутствии конечности области мозга не развиваются аналогичным образом, что свидетельствует о зависимости развития от отзыва.

Все верно. Хороший пример-слепцы с рождения которым вернули зрение, и которые никогда не смогут глазами пользоватся так же хорошо как зрячие.
Решение-импланты надо ставить в раннем возрасте, в районе 1 года (что сейчас практикуется при лечении глухоты).

кщееш> И мало иметь третью руку, надо иметь под нее задачу. Прямое управление мозгом механической искусственной руки, видимо, возможно, но каков должен быть принцип?

Ну принцип простой: можно например отобрать часть областей мозга которые контролируют две нормальные руки под треью. Или вообще в какую-нибудь левую область приспособить под это. Адаптивность мозга-великая вещь (с возрастом естественно ухудшается)

кщееш> Не раньше ли начнут просто регенерировать руку?:)

Сомневаюсь. Хотя о стволовых клеток лучше других спрашивать, того же stas27.

E-dust
Стань Терминатором
Компьютерное бессмертие - рядом?

Агги, да в цифрочеловеке об ентом уж болталось И вопросно и ответно

Руссо
А за сборку всего вместе спасибо

russo> Итак, стимуляция сетчатки. Чтобы этот метод работал нужно чтобы средний слой клеток в сетчатке был целым. Насколько я знаю так чаще всего и случается: наибольший процент слепых страдает разрушением или дегенерацией верхнего слоя сетчатки в котором находятся фоторецепторы.

А при глаукоме именно он страдает? Или же зрительный нерв?

russo> Зрение естественно черно-белое. Что интересно, появляется возможно использовать длины волн оличные от 400-700 нм. Правда это уже изврат, больным вряд ли понадобится.

Ну, вообще-то вроде бы подобные методы давно известны, даже для здоровых людей.

russo> 4) Лечение хронической боли путем нейростимуляции. Ну тут все понятно.

Кстати, не совсем всё...

russo> Тут два пути: увеличивать размер решетки и шлифовать стат. методы анализа.

ИМХО, не только и не столько в статметодах дело. Определение активных нейронов по данным зондов - типичная обратная задача. Которая, вообще говоря, не имеет однозначного решения. А потому задача может решаться лишь статистически верно - если, конечно, электроды не настолько прецизионны, чтобы "прощупывать" отдельно взятые нейроны, либо какие там получаются "кванты", ответственные за процесс (причём не исключено, что сами электроды будут вносить существенные для данной задачи искажения).

russo> А с идеей компаса попросту пошлют, не на нелегальных же мексиканцах эксперименты ставить.

А почему бы на крысах, скажем, не попробовать? ИМХО, вполне реалистично.

russo> Ну принцип простой: можно например отобрать часть областей мозга которые контролируют две нормальные руки под треью. Или вообще в какую-нибудь левую область приспособить под это.

Так наверняка можно: вон, у наших не столь дальних родственников есть вполне себе третья рука - хвост А у более дальних помимо хвоста еще и хоботы бывают Причём что у хвоста, что у хобота, степеней свободы поболе чем у руки или ноги (если пальцы не считать)! Отсюда можно предположить, что у млекопитающих мозг может много всяких манипуляторов контролировать

P.S. А подборка весьма любопытная, да Спасибо

ну, хобот, по идее, всего лишь выросшая и видоизменившаяся верхняя губа, сросшаяся с носом
Поиграйся перед зеркалом, сколько видов движений губой, носом можно совершить - ненамного меньше, чем хоботом получается

Fakir> А при глаукоме именно он страдает? Или же зрительный нерв?

Глаукома-замутнение хрусталика. Лечится удалением хрусталика (придется носить очки или какие-нибудь искуственные линзы). Сейчас вроде исследуются методы нехирургического лечения, насколько успешно-не знаю

russo>> Зрение естественно черно-белое. Что интересно, появляется возможно использовать длины волн оличные от 400-700 нм. Правда это уже изврат, больным вряд ли понадобится.
Fakir> Ну, вообще-то вроде бы подобные методы давно известны, даже для здоровых людей.

Ну дык, здоровым людям придется специальную аппаратуру носить, в повседневной жизни это неудобно. А тут аппаратура нужна по определению, так что тот же УФ получится чем-то вроде бонуса.

russo>> 4) Лечение хронической боли путем нейростимуляции. Ну тут все понятно.
Fakir> Кстати, не совсем всё...

А что именно не понятно? Объясню в меру знания

Fakir> ИМХО, не только и не столько в статметодах дело. Определение активных нейронов по данным зондов - типичная обратная задача. Которая, вообще говоря, не имеет однозначного решения. А потому задача может решаться лишь статистически верно - если, конечно, электроды не настолько прецизионны, чтобы "прощупывать" отдельно взятые нейроны, либо какие там получаются "кванты", ответственные за процесс (причём не исключено, что сами электроды будут вносить существенные для данной задачи искажения).

Кроме стат.метода есть первоначальный отбор через так называемый refractory period-одиночный нейрон обязан иметь промежутки в несколько миллисекунд между активациями в силу свойств ионных каналов. Это для одиночного канала.

Стат. анализ используется для того чтобы понять отношение нейронов с разных записывающих каналов между собой (одна клетка может возбуждать/подавлять другую, обе могут активироватся одним и тем же третьим нейроном, и так далее). Стопроцентной точности конечно нет.

Fakir> А почему бы на крысах, скажем, не попробовать? ИМХО, вполне реалистично.

Пробуют конечно, у меня начальница уже шестой год крысок мучает. То что я еаписал выше о BCI-это в основном из публикации одной нашей профессорши. От 3Д контроля курсора макаками - прямой путь к искуственным органам. Но тут пара засад:

Первая: крыса(и даже обезьяна) - это не человек. Скажем небольшой пример из области биоматериалов: первые искуственные графты для замены кровеносных сосудов теряли функциональность в людях в первые же несколько месяцев (т.е. тромбы, стеносис искуственного сосуда и инфаркт до кучи). Между тем в животных они протестировались отлично. Сказалось различное строение артерий в человеке и в животных. И это в сердечно-сосудистой физиологии, которая очень схожа; человеческий же мозг намного сложней по устройству. Так что тестирование на людях необходимо

Вторая: Именно с компасом я особых проблем не вижу: простейший output - усиливающаяся боль при движении "не туда". Можно и другие методы инофрмирования испоьзовать, как именно вы себе это представляете? Просто зачем для этого ложится под нож, можно просто купить компас в магазине за несколько долларов. А более сложные системы интерфейса трудно тестировать на животных: говорить макаки не умеют.

Fakir> Так наверняка можно: вон, у наших не столь дальних родственников есть вполне себе третья рука - хвост А у более дальних помимо хвоста еще и хоботы бывают Причём что у хвоста, что у хобота, степеней свободы поболе чем у руки или ноги (если пальцы не считать)! Отсюда можно предположить, что у млекопитающих мозг может много всяких манипуляторов контролировать

Запросто может. Единственное "но" - манипуляторы надо вставлять при рождении или в младенчестве, пластичность мозга падает с возрастом.

Вообще интересная тема: собака или кошка умственно контролирующая танк/вертолет как свое собственное тело. И страшноватая.

Fakir> P.S. А подборка весьма любопытная, да Спасибо

Пожалуйста

для создания интерфейса не обязательно
всаживать в мозг электроды : например
сейчас отрабатывается технология ,когда
слепые видят языком - специальная лента
подает на него сигналы (недавно даже
фильм по BBC можно было посмотреть)

russo> Глаукома-замутнение хрусталика. Лечится удалением хрусталика (придется носить очки или какие-нибудь искуственные линзы). Сейчас вроде исследуются методы нехирургического лечения, насколько успешно-не знаю

По-моему, ты её с катарактой спутал.

russo> russo>> 4) Лечение хронической боли путем нейростимуляции. Ну тут все понятно.
Fakir>> Кстати, не совсем всё...
russo> А что именно не понятно? Объясню в меру знания

Непонятно, как это делается

russo>> Глаукома-замутнение хрусталика. Лечится удалением хрусталика (придется носить очки или какие-нибудь искуственные линзы). Сейчас вроде исследуются методы нехирургического лечения, насколько успешно-не знаю
Fakir> По-моему, ты её с катарактой спутал.

Блин, точно. пардон. Новый год как-никак Глакома повреждает зрительный нерв высоким давлением, для лечения её все пытаются травку легализовать

Fakir> Непонятно, как это делается

Напишу после праздников. А то опять что напутаю

С новым годом всех!

> Вообще интересная тема: собака или кошка умственно контролирующая танк/вертолет как свое собственное тело. И страшноватая.

Те-кто-охотится-на-эльфов?

russo>> 4) Лечение хронической боли путем нейростимуляции. Ну тут все понятно.
Fakir> Кстати, не совсем всё...
- насчет имплантов для сей задачи не знаю, но метод лечения - воздействие электро/тепло/ик/игло-стимуляцией (или просто массаж пальцем) на БАТ(биологически активные точки), находящиеся на периферийных нервах для лечения спазмов, невралгий (напр, троичного или седалищного нерва), прочих болей и болезней - это практикую достаточно регулярно. (к сожалению, бо нет ничего приятного в болезнях родных людей)

Глаукома лечится сначала мед.препаратами, типа Азопта.
Если давление все равно выше 25 - лазером делается в радужке дырка (колобома), секунд за 15. для формирования доп. канала дренажа, если не помогает - фистула.
Если человек еще молодой и дырка зарастает - их лазером можно повторять.

Но вообще их несколько типов. Глауком. Открытоугольная. закрытоугольная и всякая прочая дрянь.

опять же, уважаемый russo!

А вот такой вопрос:
Здоровье - штука весьма субьективная. Один "Здоровый" человек может иметь сильно отличающиеся показатели от другого тоже "здорового".

Если речь идет не о нейроимплантантах а просто об имплантантах, или даже просто датчиках состояния организма. ЧСС - понятно, но положим в некоторой совокупности. Инсулин, ЧСС и чего-нибудь другое. Кто-нибудь разрабатывает такое и куда все движется? Не могли бы Вы, если вас не затруднит краткий обзор перспективных направлений.
Область применний - да тот же спорт, пожилые люди, люди с хрониескими заболеваниями или корректировка путем физкультуры общей физиологии? То есть устройства обьективного контроля с большим количеством функций?

ну и второй вопрос, персонально для меня.
Как Вы, наверное, поняли меня больше интересовала именно адаптивная способность мозга, вышеупомянутая вами. Не могли бы Вы перечислить основные работы в этой области за последние лет 5? Или просто обозначить тенденции и методы?