Эпоха киборгов. Вживление имплантатов

Эпоха киборгов. Вживление имплантатов

Медицинские имплантаты представляют собой крайне сложные интерфейсы взаимодействия между мозгом и машиной или дистанционно-управляемыми насекомыми: недавние разработки, объединяющие машины и организмы, обладают большим потенциалом, но и ведут к большим этическим проблемам.

Они известны из фантастических романов и кинофильмов — технически модифицированные организмы с невероятными навыками, так называемые киборги. Данное название берёт начало от английского термина «кибернетический организм». Кино стало реальностью: киборги, сочетающие технические системы и живую материю, уже являются реальностью. Особо верно это в отношении медицинских имплантатов.

В последние годы значительное развитие получили медицинские имплантаты на основе «интеллектуальных» материалов, автоматически реагирующих на меняющиеся условия среды, и поддерживаемые компьютером системы на основе наборов данных магниторезонансной томографии или модификации поверхностей для улучшения интеграции тканей. Для успешной интеграции ткани и профилактики воспалительных реакций созданы специальные покрытия, например, в Технологическом Институте Карлсруэ (KIT), в рамках междисциплинарной программы «Биоинтерфейсы».

Технический прогресс в сфере полупроводниковой технологии и микроэлектроники — основа для создания электронных имплантатов, контролирующих, восстанавливающих или улучшающих функции человеческого организма. К их числу относятся кардиостимуляторы, имплантаты сетчатки, слуха или имплантаты глубокой стимуляции мозга или при терапии болезни Паркинсона. Биоэлектронные разработки идут нога в ногу с робототехническими системами для создания сложнейших нейропротезов. Учёные работают над машинно-мозговыми интерфейсами (ММИ) для непосредственного физического подключения к мозгу. ММИ используются, среди прочего, для контроля протезов и сложных движений, вроде захвата. Также они применяются в неврологии, предоставляя сведения о процессе функционирования мозга. Кроме электрических сигналов, вещества, поступающие из имплантированных микро- и нано-жидкостных систем на основе пространственного или временного контроля, могут использоваться для связи между техническими устройствами и организмами.

ММИ часто считаются поставщиками данных. Однако они также могут подавать сигналы в головной мозг. Правда, с этической точки зрения это спорное занятие. «Имплантированные ММИ, поставляющие сигналы в нервы, мышцы или прямо в мозг, уже регулярно используются в имплантатах глубокой стимуляции мозга или кардиостимуляторах», говорит профессор Кристоф М. Нимейер из KIT. «Но эти сигналы не планируется использовать для контроля всего организма, да это и невозможно — слишком сложен для этого мозг большей части живых существ».

Мозг низших организмов, таких как насекомые, являются менее сложным. Как только подается сигнал, происходит запуск какой-либо программы движения, такого как бег или полёт. Так называемые БиоБоты, т.е. большие по размерам насекомые с встроенными в них электронными и микрофлюидными блоками управления, задействованы в новом поколении инструментов, вроде небольших летательных объектов для мониторинга и спасательных операций. Также они находят применение в качестве модельных систем в нейронауках, для понимания базовых взаимосвязей.

Электрически активные медицинские имплантаты, используемые более длительные сроки, должны получать надёжное энергоснабжение. Сейчас учёные работают над методами использования собственный кинетической, электрической тепловой или химической энергии организма пациента.

В своём обзоре исследователи из KIT приходят к выводу, что разработки, объединяющие технические устройства с организмами, обладают интересным потенциалом. Они обладают возможностью улучшить качество жизни множества людей, применяясь, в частности, в медицинском секторе. Тем не менее, нельзя забывать об этических и социальных аспектах.

  • Prev Post
  • Next Post