Decennier av forskning och höga ambitioner att koppla ihop sinnen med datorer

Det var inte den första lilla enheten som implanterades i en mänsklig hjärna. Ändå väckte Elon Musks tillkännagivande i måndags uppståndelse bland det lilla samhället av forskare som har arbetat i decennier för att behandla vissa funktionsnedsättningar och sjukdomar genom att direkt komma åt kroppens nervsystem.

“Att sätta en enhet i en person är inte en lätt uppgift”, säger Robert Gaunt, 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 årtionden av forskning och beprövad förmåga inom neurovetenskap.”

Musks tillkännagivande kom plötsligt och gav lite information utöver själva nyheterna: “Den första människan fick ett implantat från @Neuralänk igår och återhämtar sig bra. De första resultaten visar lovande upptäckt av neuronspik.”

Många forskare välkomnade Neuralinks tillkännagivande, men noterade försiktigt att företagets kliniska prövning fortfarande är i sitt mycket tidiga skede och inte mycket information har släppts offentligt. Fortfarande fann forskarna att Neuralink har gjort betydande framsteg och gör precis det som startups är bra på: att ta det som har lärt sig genom grundforskning och att försöka utveckla en verklig, livskraftig produkt.

Det är fortfarande 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-datorgränssnitt är kända – för att återställa motorisk kontroll och fokuserade funktioner som människors känsel.

Han sa att Neuralinks nya milstolpe ökar en bransch som redan har gjort snabba framsteg under de senaste 15 åren.

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

Tanken var att dessa enheter skulle kunna utnyttja de hjärnkretsar som förblir intakta efter skada för att utföra grundläggande rörelser och funktioner. Till exempel, när en person funderar på att röra sina händer eller ser någon annan röra sin hand, är många av samma nervceller i hjärnan aktiva som om de själva gjorde rörelsen, säger Jennifer Collinger, docent vid institutionen i fysik Medicin och rehabilitering från University of Pittsburgh.

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

År 2004 implanterades en liten enhet som heter Utah Array i en människa för första gången, vilket gjorde att en förlamad man kunde använda sina nervimpulser för att styra en datormarkör. Enheten, som uppfanns av Richard Normann vid University of Utah, ser ut som ett litet chip med tunna spetsar som faktiskt är dussintals små elektroder. Arrayen är utformad för att fästa vid skallen genom en öppning i huden.

Utah-arrayen har tillåtit forskare att visa 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 dechiffrera handskrift och tal.

“Det här 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 möjliggöra för patienter med förlamning inte bara rörliga lemmar, utan också använda dem. manipulera föremål och utföra skickligare rörelser som involverar taktila signaler och andra former av sensorisk feedback. Tanken är att möjliggöra ett bredare utbud av funktioner som är nödvändiga för det dagliga livet.

Ange Neuralink. Musks startup, tillsammans med andra liknande privata företag som Synchron och Precision Neuroscience, utnyttjar i huvudsak insikter som erhållits under decennier för att göra hjärn-datorgränssnitt mer praktiska för fler patienter.

Neuralink fick godkännande från Food and Drug Administration förra året för att genomföra sin första humana kliniska prövning. Detaljer om vem som valdes ut och hur enheten implanterades, som Musk sa i söndags ägde rum, var få och långt mellan, men företaget har utvecklat ett hjärnimplantat som skulle göra det möjligt för människor, som patienter med svår förlamning, att kontrollera en dator. Telefon eller annan extern enhet som använder sina tankar.

Startupen har redan gjort flera stora framsteg.

Till skillnad från Utah-arrayen är Neuralinks enhet helt implanterbar, vilket innebär att patienter kan möta mindre restriktioner – de flesta implantat kräver att människor utför aktiviteter i en kontrollerad laboratoriemiljö.

“Det var en stor teknisk utmaning,” sa Gaunt. “Det var något som akademiker och andra människor hade gjort riskfritt i många decennier, men det krävdes verkligen en svår och samlad ingenjörsinsats att faktiskt bygga.”

Det var några gupp längs vägen. Företaget blev indraget i kontroverser efter att aktivistgrupper och interna klagomål från anställda hävdade att Neuralink misshandlade några av djuren som användes i experiment. Enligt Reuters fann en federal utredning inga bevis för kränkningar utöver en “ogynnsam kirurgisk händelse” 2019 som företaget självrapporterat.

Neuralink är inte först med att infoga 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 istället för en specialiserad neurokirurg för att implantera enheten.

“Detta 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 Lab.

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

“Du kan distribuera fler av dem, du kan distribuera dem snabbt, du kan undvika blodkärl,” sa han, “men det är också bara svårt och nytt, och du måste visa att roboten är säker.”

Att bevisa säkerhet kommer att vara en av huvuduppgifterna i Neuralinks kliniska prövning. Under de kommande månaderna måste startupen bevisa att dess enhet fungerar utan allvarliga funktionsnedsättningar.

Det återstår också att se om implantatet kommer att fungera som det är tänkt. I sitt tillkännagivande den

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

“I grund och botten betyder det att det fungerar, åtminstone på något sätt,” sa han.

Musk sa att de första kliniska prövningarna skulle syfta till att behandla människor med förlamning eller ryggmärgsskador. Om enheten fungerar kan den en dag användas för att behandla en rad åkommor.

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

När det gäller medicinska behov kan hjärn-dator-gränssnitt ha en enorm inverkan, sa han, inklusive för strokeöverlevande och patienter med ryggmärgsskador, förlamning och amyotrofisk lateralskleros (ALS).

Utöver kliniska tillämpningar är det lätt för fantasin att engagera sig i science fiction-idéer inom bioteknik. Musk själv har underblåst dessa fantasier genom att säga att han 2022 planerar att en dag skaffa ett av Neuralinks implantat.

Många forskare anser dock att detta sätt att tänka ligger för långt i en avlägsen framtid – och inte särskilt praktiskt.

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

Och medan idén med hjärnkontrollerade enheter antyder potentialen för att utöka mänskliga förmågor, är forskare överens om att det ännu inte finns några bevis för att dessa implantat kan förbättra funktioner jämfört med vad en arbetsför person kan uppnå.

“Tanken att dessa enheter skulle tillåta oss att få övermänskliga förmågor av alla slag är för närvarande bara science fiction,” sa Gaunt.

Ändå representerar Neuralinks kliniska prövning en stor utveckling för området neurovetenskap och bioteknik. Och i stället för att överskugga sina egna ansträngningar, sa Gaunt och andra att det är naturligt för industrin att gå in och bygga vidare på det som nådde den akademiska världen.

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

Till exempel, när hjärnimplantat visade verklig förmåga, började privata företag gå in med resurser och kapital som överskred vad som var tillgängligt genom forskningsanslag för att utveckla en kommersiellt gångbar produkt, tillade han.

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

Däremot kan det vara svårare att förutsäga var utvecklingen i branschen leder dem inom den akademiska världen.

Stavisky sa att det är upp till forskarvärlden att utforska nästa gränser inom området, likna processen med att surfa på vågen och utveckla vetenskapen på ett sätt som i sin tur kan påverka kommersiell utveckling i framtiden.

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

“Då och då, när saker som det här händer, vaknar jag upp med en existentiell kris”, sa han, “men då sätter verkligheten in och jag tänker på det faktum att det alltid kommer att finnas utmaningar och grundläggande vetenskap som måste lösas .” löst.”

Denna artikel publicerades ursprungligen på NBCNews.com

Leave a Reply

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