Медицинские имплантаты — это сложные интерфейсы между головным мозгом и машиной. Последние события, объединяющие машины и человеческое тело с одной стороны имеют большой потенциал, а с другой могут привести к крупным этическим проблемам. В новом обзоре, ученые из Технологического института Карлсруэ (англ. Karlsruhe Institute of Technology; KIT) обсудили состояние дел в области исследований, возможностей и рисков, связанных с имплататами, сообщает mindbrain.ru.
Мы знаем о них из научно-фантастических фильмов — технически модифицированные организмы с экстраординарными навыками, известные как киборги. Это название происходит от английского термина «cybernetic organism» (кибернетический организм). На самом деле, киборги, которые сочетают технические системы с живыми организмами — уже реальность. KIT исследователи профессор Кристоф М. Нимейер и доктор Стефан Гизельбрехт из Института биологических интерфейсов 1 (англ. Institute for Biological Interfaces 1; IBG 1) и доктор Бастиан Е. Рапп из Института микроструктурных технологий (англ. Institute of Microstructure Technology; IMT), указывают, что они непосредственно относится к медицинских имплантатам.
В последние годы медицинские имплантаты на основе «умных материалов», которые автоматически реагируют на изменяющиеся условия, поддержанные компьютерным проектированием и изготовленные на основе набора данных магниторезонансной томографии или поверхностной модификации для улучшения интеграции тканей, позволили добиться значительного прогресса. Для успешной интеграции тканей и предотвращения воспалительных реакций, в Технологическом институте Карлсруэ были разработаны специальные поверхностные покрытия благодаря междисциплинарной программе Гельмгольца под названием «BioInterfaces».
Прогресс в области микроэлектроники и полупроводниковой технологии стал основой электронных имплантатов, контролирующих восстановление или улучшение функции человеческого тела, например, кардиостимуляторы, имплантаты сетчатки, слуховые имплантаты или имплантаты для глубокой стимуляции головного мозга. В настоящее время, биоэлектронные разработки сочетаются с робототехническими системами для разработки очень сложных нейропротезов. Ученые работают над нейро-компьютерным интерфейсом (НКИ) для прямого физического контакта с головным мозгом. Среди всего прочего, НКИ используются для управления протезами и сложными движениями, такими как захват. Более того, они являются важными инструментами в неврологии, так как дают представление о функционировании головного мозга. Помимо электрических сигналов, поступающих от имплантированных микро-и нанофлюидных систем, нейро-компьютерный интерфейс может быть использован для взаимосвязи между техническими устройствами и телом.
НКИ зачастую считается поставщиком данных. Тем не менее, он также может использоваться для подачи сигналов в головной мозг, что является весьма спорным с этической точки зрения.
«Имплантированные НКИ, которые посылают сигналы к нервам, мышцам или непосредственно в мозг уже используются на регулярной основе, например, в кардиостимуляторах или имплантатах для глубокой стимуляции мозга», — объяснил профессор Кристоф М. Нимейер. «Но эти сигналы не могут контролировать весь организм, поскольку головной мозг большинства живых организмов слишком сложный».
К примеру, мозг насекомых является менее сложным. Как только подан сигнал, запускается некая программа движения, такая как бег или полет. Так называемые BioBots, т. е. крупные насекомые с имплантированными электронными и микрофлюидными блоками управления, используются в новом поколении инструментов, таких как небольшие летающие аппараты для мониторинга и спасательных операций. Кроме того, они применяются в качестве модельных систем в нейронауке, чтобы понять основные отношения.
Электрически активные медицинские имплантаты, которые используются на более длительное время зависят от надежного энергоснабжения. В настоящее время ученые работают над методами использования собственной тепловой, кинетической, электрической или химической энергии тела.
В своем обзоре исследователи подвели итог, что события, объединяющие технические устройства с телом, имеют огромный и захватывающий потенциал. Они могут значительно улучшить качество жизни многих людей. Тем не менее, во внимание всегда должны приниматься этические и социальные аспекты.