Будущее — за имплантацией!
Человек как-то инстинктивно не доверяет им. Немалая проблема с кардиостимуляторами: человек постоянно прислушивается, всё ли хорошо, пытается контролировать работу техники в своем теле. Но бывает, что выхода нет, или этот выход очень неудобный. И тогда мы начинаем немного по-другому смотреть на вещи.
Диабет
Иголки, тест-полоски, ежедневные ритуалы, подсчеты, которые все равно не избавляют от опасных колебаний уровня сахара… Пока доступный продвинутым диабетикам максимум, — это инсулиновая помпа. Но это лишь технические средства, управлять которыми все равно приходится человеку. А хочется, чтобы контроль уровня глюкозы и введение или выработка инсулина происходили примерно так же автоматически, как и у здоровых, чтобы не приходилось вручную контролировать процесс. Поэтому все диабетики и родители детей с диабетом с нетерпением ждут, когда же будет разработана искусственная (бионическая) поджелудочная железа.
Например, компания BetaBionics уже проводит клинические испытания своего полностью интегрированного девайса iLet, который позволяет с помощью программного алгоритма создать систему «закрытой петли»: мониторинг посылает измерения на помпу, а помпа в ответ на них вбрасывает столько инсулина и глюкагона, сколько нужно. Машинка самообучается, используя алгоритмы искусственного интеллекта, и сама приспосабливается к владельцу, который может выбросить все это из головы.
Фото с официального сайта betabionics.com
Имплантация вместо трансплантации
Человеческий организм хрупок. Стоит одному органу или даже маленькой его части выйти из строя — и сразу рушится всё. Издавна люди мечтали о том, чтобы заменять сломанные, изношенные или испорченные болезнью части тела, но до сих пор это оставалось по большей части мечтой.
Долгое время медицина шла по пути трансплантации. В первой половине XX века была сделана успешная пересадка почки, затем хирурги научились пересаживать донорское сердце, печень, лёгкие, поджелудочную железу и тонкий кишечник. Однако выживаемость, например, при пересадке сердца лишь в 50% случаев достигает 10 лет, и в последнее время эти операции делаются все реже. Очень трудно бороться с отторжением тканей, которое может возникнуть в любой момент.
При имплантации — вживлении искусственного органа — этого не происходит. Уже в пятидесятых годах появились искусственные клапаны сердца и кардиостимуляторы. Кохлеарный имплантат позволяет вернуть слух детям с нейросенсорной тугоухостью.
Важнейшим этапом развития имплантации стала 3D-печать. С 2012 года на 3D-принтерах печатаются позвонки и межпозвоночные диски из пластика и резины, а недавно хирургам удалось заменить имплантатом 75% черепа.
Развивается 3D-биопринтинг, то есть, использование собственных клеток человека (иногда — в сочетании с пластиком) для печати органов и их частей, которые организм точно не отторгнет. Органы, напечатанные путем биопринтинга, могут даже превосходить по своим свойствам изначальные. Например, кожа. В 2018 году канадские биологи создали 3D-принтер, который за две минуты печатает ткань кожи и сразу же располагает её на месте ожога. Трудно даже представить, какой революцией в ожоговой хирургии станет эта технология, когда её смогут удешевить и растиражировать. Также в прошлом году в Университете Ньюкасла напечатали на 3D-принтере роговую оболочку глаза из клеток стромы.
Бионический глаз
Ему уже несколько лет и зовут его Argus II. Правда, пока это только протез сетчатки, и стоит он сто тысяч долларов, и в России его вживили только двум больным. Argus II лучше всего подходит тем, кто лишился зрения из-за дегенерации фоторецепторам, и гораздо хуже подходит — тем, у кого зрительный нерв вообще не был развит (например, людям с врожденной слепотой). Впрочем, и такие люди могут развить зрительный нерв — ведь наш мозг обладает таким чудесным свойством как нейропластичность.
Есть и разработки, которые позволят человеку полностью воссоздать не только сетчатку, но и зрение вообще. Например, такой прототип пытаются создать в Иллинойском технологическом университете: внешняя система захвата и обработки изображения сочетается со специальными имплантируемыми в зрительную кору модулями, а информация от внешней системы к модулям передается по беспроводной связи. Исследования пока ведутся на животных.
И нейрон с нейроном говорит
Уже более десяти лет в медицине используются технологии DBS — глубокой стимуляции мозга, при которой к определенным участкам мозга подводятся электроды. Прежде всего, микрочипы монтируют при болезни Паркинсона (более 100 тыс пациентов успешно пользуются этой технологией), а также тяжелым обсессивно-компульсивным расстройством. На подходе лечение синдрома Туретта, тиков, эпилепсии, депрессии, но здесь DBS пока считаются экспериментальной технологией, требующей дополнительных исследований. Кроме того, DBS активно используется для разнообразных исследований, и даже не только диагностических.
Так, в ходе выявления локализации эпи-активности у пациентов было проведено отдельное исследование, позволяющее лучше понять, как человек учится на своих ошибках. Измеряя активность нейронов во время ошибки и её мгновенного исправления, они выявили конкретные нейроны, которые реагируют на ошибку немедленно — задолго до того как человек получает обратную связь о ней. Их назвали нейронами быстрой самопроверки.
Но есть штуки и поинтереснее DBS — это разработка так называемых нейроинтерфейсов, которые позволят восстанавливать парализованные конечности, записывая паттерны нейросигналов в волокнах спинного мозга, и имплантировать в мозг датчики, по беспроводной связи (!) передающие на конечность возбуждение участка коры.
Беспроводные нервы — уже не фантастика: подобные системы создаются как экспериментальные, благодаря им вполне реальные люди получили возможность ходить после травм позвоночника. Разрабатываются и бионические протезы, которые позволят не только двигать рукой или ногой (так же, как мы двигаем нашими биологическими конечностями), но и чувствовать её.
А вот нейроимпланты центральной нервной системы, которые позволят избавить человечество от шизофрении, биполярного расстройства, эпилепсии, депресии и прочих напастей, мы пока не получим: медики ещё слишком мало знают о человеческой психофизиологии, чтобы переходить к разработке конкретных технологий. Так что всеобщее счастье и гармония пока еще за горами.
Читайте также:
