Развитие технологий интерфейса «мозг — компьютер» выходит на новый этап благодаря использованию функционального ультразвука. В отличие от систем компании Илона Маска Neuralink, которые требуют внедрения датчиков непосредственно в ткани мозга, новый подход предполагает размещение сенсоров под черепной коробкой или работу через небольшое костное «окно».
Новый тип интерфейса мозг-компьютер использует ультразвук для чтения мыслей
Калифорнийский технологический институт совместно с экспертами стартапа Merge Labs разрабатывает метод связи с мозгом, использующий высокочастотные звуковые волны вместо традиционных вживляемых электродов. Ученые создали менее инвазивную систему, которая способна не только считывать мысли человека, но и воздействовать на нейроны, открывая новые возможности в лечении психических расстройств и управлении техникой. Одним из главных инвесторов проекта является разработчик ChatGPT компания OpenAI. Компания Merge Labs уже привлекла более 250 миллионов долларов.
Изображение нервов в головном мозге на основе данных магнитно-резонансной томографии. Thom Leach/Science Photo Library
Функциональный ультразвук «слышит» не сами мысли (электрические сигналы), а их «эхо» в кровеносной системе. В мозге нет мышц, но есть сосуды, которые расширяются в ответ на работу нейронов. Этот процесс называется нейроваскулярным сопряжением. Хотя это происходит не мгновенно, ультразвук видит детали размером до 0,2 миллиметра, что намного точнее обычного МРТ-сканера. Это позволяет различать активность даже в крошечных участках мозга, отвечающих за сложные движения.
Это значительно снижает риск повреждения нейронов и позволяет охватывать мониторингом гораздо большие области коры. Технология опирается на анализ кровотока: когда клетки мозга проявляют активность, им требуется больше кислорода, что фиксируется ультразвуковыми волнами. Такой метод позволяет создавать детализированные карты активности с высоким пространственным разрешением.
Несмотря на очевидные преимущества, специалисты указывают на серьезные ограничения. Ультразвуковой мониторинг работает медленнее, чем электрические датчики, так как изменение кровотока происходит с некоторой задержкой относительно самой мысли, которая реализуется как электрический сигнал.
Нейробиолог Эльза Фураньян из Плимутского университета, сотрудничающая с разработчиками, отмечает: «Ультразвук создаст карту, которая окрашивается в красный цвет при наличии активности и остается пустой при ее отсутствии». Тем не менее, ученые уверены, что интеграция системы с алгоритмами искусственного интеллекта от OpenAI поможет компенсировать эти задержки и позволит эффективно декодировать сложные человеческие намерения, такие как желание совершить движение или произнести слово.
Потенциал звуковой терапии
Анатомические плоскости записи и поведенческие задачи.
Применение звуковых волн не ограничивается простым наблюдением. Фокусируя несколько лучей в одной точке, исследователи могут изменять давление вокруг нейронов, регулируя частоту их импульсов. Это открывает путь к лечению депрессии, зависимостей и расстройств пищевого поведения без глубокой стимуляции мозга электродами.
Кроме того, компания изучает методы соногенетики — генетической модификации отдельных клеток для повышения их чувствительности к ультразвуку. Такой подход позволит точечно воздействовать на конкретные группы нейронов, что в будущем может помочь даже в восстановлении зрения или борьбе с опухолями. Проект Merge Labs рассматривается как долгосрочное исследование, результаты которого могут фундаментально изменить взаимодействие человека и машин в ближайшие десятилетия.