Stanoviti Michel Roccati je prije sedam godina ostao oduzet nakon što je motorom sletio s ceste u okolici Torina. Činilo se da više nikad neće moći stajati, a kamoli hodati, no onda su ga neurokirurzi u Lausannei 2020. podvrgnuli pionirskoj operaciji. Duž njegove leđne moždine provukli su ožičenje za aktivaciju elektroda koje mu pomažu da ponovno korača.

Novi rekord

Roccati je jedan od još uvijek malog broja ljudi podvrgnutih radikalno novim oblicima neurotehnoloških zahvata koji koriste kompjutorizirane implantate za interakciju s ljudskim mozgom i središnjim živčanim sustavom. Ova sučelja između mozga i računala (BCI) omogućavaju bolesnima i unesrećenima da ponovno pokreću udove, a onima koji ne mogu govoriti ili rukovati tipkovnicom da komuniciraju. 

Riječ je o tržištu potencijalno vrijednom milijarde dolara, tvrdi Michael Mager, izvršni direktor Precision Neurosciencea, tvrtke koja je upravo ovih dana u ljudski mozak ugradila rekordnih 4096 elektroda koje omogućavaju prijenos podataka u mozak i iz njega. 

Novi val neuralnih implantata

Elektrode se već desetljećima ugrađuju u ljudski mozak kao lijek za Parkinsonovu bolest i druge poremećaje kretanja; više od 160.000 pacijenata dosad je primilo "duboku moždanu stimulaciju" koja smiruje nepravilnu električnu aktivnost, odgovornu za neke simptome bolesti. 

No novi val neuralnih implantata daleko je sofisticiraniji i omogućava dvosmjernu komunikaciju između mozga i uređaja uz pomoć dva implantata u mozgu i kralježnici koji bežično komuniciraju putem "digitalnog mosta".

Spora implementacija

Zbog sporog procesa dokazivanja njihove sigurnosti i učinkovitosti, dosad je implementirano relativno malo medicinskih BCI sustava. Vanjski uređaji postavljeni na kožu ili vlasište mogu detektirati i modulirati neuralnu aktivnost u određenoj mjeri, ali njihova se efikasnost ne može mjeriti s uređajima koji se kirurški postavljaju ispod lubanje.

Od početka kliničkih istraživanja prije 20 godina dugotrajna protetička moždana kompjutorska implantacija primijenjena je na samo pedesetak pacijenata iz cijelog svijeta, procjenjuje Leigh Hochberg, ravnatelj Centra za neurotehnologiju u Općoj bolnici Massachusetts i istraživačkog programa BrainGate. Kako bi ubrzao stvari, Hochberg je s američkim kolegama pokrenuo zajednicu istraživača sučelja mozak-računalo iBCI-CC koju podržava i tamošnja Agencija za hranu i lijekove. 

Europski projekti

Veliku ulogu u razvoju BCI implantata imaju i europske tvrtke, naročito one švicarske, poput Onward Medicala i Neurosoft Bioelectronicsa, proizašlih iz École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), vodećeg europskog centra za neurotehnološka istraživanja koji stoji i iza implantata ugrađenog u Rocattijev mozak. Njihove ultratanke, meke elektrode nanose se na silikon i omotava preko nabora na površini mozga.

Istovremeno, katalonski InBrain Neuroelectronics razvija implantate od grafena, listova ugljika debljine samo jednog atoma. Grafensko sučelje namijenjeno oboljelima od Parkinsonove bolesti sjedi "na korteksu poput komada celofana bez probijanja", čime konkurira uređajima za dubinsku stimulaciju mozga "niske gustoće, niske rezolucije" koje nude Boston Scientific i Medtronic.

Neuralink i konkurenti

Kolo ipak vode Amerikanci jer je, kažu, tvrtke lakše pokrenuti i financirati u SAD-u. Tamo se nalazi više menadžera s više iskustva u komercijalizaciji projekata, tamo je dostupno više novca, a poduzetnicima na ruku idu i tamošnji regulatorni režimi.

Među pola tuceta američkih tvrtki koje testiraju BCI implantate, Muskov Neuralink je medijski najvidljivija neurotehnološka tvrtka, ali istovremeno i najmanje transparentna jer komunicira uglavnom putem povremenih tvitova i postova na blogu. Tako smo saznali i da je Neuralinkov prvi ljudski pacijent, 30-godišnji paraplegičar Noland Arbaugh, početkom godine dobio svoj implantat na Barrow Neurological Institutu u Arizoni. Oni su mu, pohvalio se u video zapisima i blogovima koje je objavio Neuralink, omogućili da opet mnoge stvari radim sam, bez potrebe za danonoćnom pomoći obitelji.

U tjednima nakon operacije olabavili su se mnogi od 64 fleksibilna vodiča provučenih kroz Arbaughov mozak pa su Neuralinkovi inženjeri to kompenzirali reprogramiranjem uređaja da bude osjetljiviji na neuronsku aktivnost. Tvrtka trenutno bira drugog dobrovoljca koji će, možda već ovih dana, primiti poboljšanu verziju Linka s elektrodama koje se sigurnije uklapaju u mozak.

BrainGate

Konkurentske neurotehnološke tvrtke u mozgove ugrađuju drugačije elektrode, a najčešće takozvani Utah niz, kruti sklop od 96 elektroda koje već 20 godina koristi akademski konzorcij BrainGate. Studija u časopisu Nature, opisala je proces kojim su dva niza veličine male tablete aspirina s ukupno 128 elektroda ugrađena u moždanu koru pacijentice s amiotrofičnom lateralnom sklerozom koji su izgubili sposobnost govora.

AI algoritam dekodira njezinu neuronsku aktivnost i uči razlikovati obrasce povezane s njezinom formulacijom pojedinačnih fonema, građevnih blokova govornog engleskog. Jezični model zatim pretvara tok fonema u slijed riječi koje se mogu prikazati na zaslonu računala ili izgovoriti sintetičkim glasom brzinom od oko 60 riječi u minuti s razumnom točnošću. To bi joj trebalo omogućiti da sama kupuje stvari, naručuje hranu, ide u banku, razgovora, izražavanje ljubav, zahvalnost ili se svađa. 

Cijena implantata

Američki Synchron najbliži je tome da BCI implantat stavi na tržište. Njihov uređaj umeće se u krvnu žilu poput stenta i nalazi se iznad motoričkog korteksa, dijela mozga koji kontrolira kretanje. Dosad je testiran na 10 pacijenata, a objava rezultata očekuje se uskoro, kao i veća klinička studija te u konačnici odobrenja FDA.

Takvi uređaji imat će i svoju cijenu: Matt Angle, izvršni direktor teksaškog Paradromicsa koji razvija BCI s više elektroda od standardnog implantata, predviđa da će prvi uređaji koštati "više od 100.000 dolara. Cilj im je spustiti cijenu sučelja mozak-računalo da koštaju poput dubokih moždanih stimulatora, oko 30.000 dolara.

Etika i neuro-prava

Pomaci ovise o kontinuiranom poboljšanju senzora i mikroelektronike potrebne za hvatanje i prijenos moždanih signala, ali i na širem napretku, od računalstva u oblaku do primjene AI u tumačenju moždanih signala. Klinička ispitivanja podatke obrađuju lokalno, ali istraživači žele sve te informacije o mozgu imati u oblaku kako bi mogli trenirati veliki jezični model i stvoriti GPT mozga. Tada će, kažu, moći učiti iz sati i sati moždane aktivnosti mnogih ljudi.

Sve to privlači pažnju etičara i zagovornika "neuro-prava" koji strahuju od zlouporabe neuralnih podataka prikupljenih iz BCI-ja. UNESCO je stoga sazvao panel 24 stručnjaka kako bi izradili preporuke o etici neurotehnologije, što je dovelo do dokumenta koji bi države članice UN-a trebale usvojiti sljedeće godine.