Τα εμφυτεύματα εγκεφάλου βγαίνουν από την επιστημονική φαντασία – Τι μπορούν ήδη να κάνουν και πού μπορεί να φτάσουν
Ασθενείς χειρίζονται υπολογιστές με τη σκέψη, ερευνητές μετατρέπουν την «εσωτερική ομιλία» σε λέξεις και εμφυτεύματα επιχειρούν να αποκαταστήσουν την όραση – Η Neuralink του Μασκ, η είσοδος του Άλτμαν και η ταχύτατη ανάπτυξη της Κίνας
Για δεκαετίες, η ιδέα μιας άμεσης σύνδεσης του ανθρώπινου εγκεφάλου με μηχανές αποτελούσε κυρίως υλικό επιστημονικής φαντασίας. Σήμερα, όμως, άνθρωποι με σοβαρές αναπηρίες έχουν ήδη χρησιμοποιήσει τέτοιες τεχνολογίες για να μετακινούν έναν κέρσορα στην οθόνη μόνο με τη σκέψη τους, να χειρίζονται ρομποτικούς βραχίονες ή ακόμη και να μετατρέπουν ορισμένες σκέψεις τους σε γραπτό κείμενο.
σχετικά άρθρα
Πρόκειται για τις λεγόμενες διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή (Brain-Computer Interfaces ή BCIs), έναν κλάδο που αναπτύσσεται εδώ και δεκαετίες με στόχο να αποκαταστήσει λειτουργίες σε ανθρώπους με παράλυση, τύφλωση, απώλεια ακοής και άλλες σοβαρές παθήσεις.
Η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο. Μόλις μερικές εκατοντάδες άνθρωποι έχουν λάβει εμφυτεύματα, ενώ ελάχιστες εταιρείες έχουν εξασφαλίσει ρυθμιστική έγκριση για να περάσουν από τις κλινικές δοκιμές σε περιορισμένη εμπορική χρήση. Ωστόσο, οι ταχύτατες εξελίξεις τόσο στο hardware όσο και στα μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης που μπορούν να αποκωδικοποιούν τα νευρικά σήματα δημιουργούν προσδοκίες ότι ο κλάδος πλησιάζει σε κρίσιμο σημείο καμπής.
Το ενδιαφέρον έχει ήδη προσελκύσει μερικούς από τους ισχυρότερους επιχειρηματίες της τεχνολογίας, μεταξύ των οποίων ο Έλον Μασκ και ο Σαμ Άλτμαν. Ορισμένοι επενδυτές του χώρου θεωρούν μάλιστα ότι μακροπρόθεσμα οι συγκεκριμένες συσκευές δεν θα περιορίζονται στην ιατρική, αλλά θα μπορούσαν να μετατραπούν σε καταναλωτικά προϊόντα που θα ενισχύουν τις φυσικές δυνατότητες του ανθρώπου. Επικολλημένο κείμενο
Μια διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή συνδέει ουσιαστικά τον εγκέφαλο απευθείας με μια ηλεκτρονική συσκευή, όπως έναν υπολογιστή, παρακάμπτοντας το υπόλοιπο σώμα. Ανιχνεύει την εγκεφαλική δραστηριότητα, όπως τα ηλεκτρικά σήματα που παράγουν οι νευρώνες, και τη μεταφράζει σε εντολές για τον έλεγχο μηχανών.
Αυτό μπορεί να είναι ιδιαίτερα σημαντικό για ανθρώπους που έχουν υποστεί βλάβη στα νεύρα μεταξύ του εγκεφάλου και των μυών τους. Οι διεπαφές μπορούν, θεωρητικά και σε ορισμένες περιπτώσεις ήδη πειραματικά, να επιτρέψουν σε έναν άνθρωπο που δεν μπορεί να μιλήσει να επικοινωνήσει ή σε έναν παράλυτο ασθενή να χειριστεί εξωτερικές συσκευές με τη σκέψη του. Στις ομάδες που θα μπορούσαν να ωφεληθούν περιλαμβάνονται ασθενείς που έχουν υποστεί εγκεφαλικό και άνθρωποι με σοβαρές νευρολογικές παθήσεις όπως η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS).
Η επικοινωνία μπορεί να λειτουργήσει και προς την αντίθετη κατεύθυνση. Οι BCIs μπορούν να μεταφέρουν πληροφορίες από τον εξωτερικό κόσμο προς τον εγκέφαλο, ανοίγοντας τον δρόμο για τεχνολογίες που θα μπορούσαν να βοηθήσουν ανθρώπους με απώλεια όρασης ή ακοής.
Υπάρχει επίσης η δυνατότητα αποστολής σημάτων που μεταβάλλουν τη νευρική δραστηριότητα σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου. Εμφυτεύματα που παρέχουν στοχευμένους ηλεκτρικούς παλμούς μέσω της λεγόμενης «βαθιάς εγκεφαλικής διέγερσης» χρησιμοποιούνται εδώ και δεκαετίες, μεταξύ άλλων για τη μείωση του τρόμου σε ασθενείς με Πάρκινσον. Ωστόσο, θεωρούνται γενικά διαφορετική και λιγότερο εξελιγμένη μορφή νευροδιέγερσης από τις σύγχρονες BCIs.
Δεν απαιτούν όλες οι τεχνολογίες την ίδια επέμβαση. Ορισμένες διαθέτουν ηλεκτρόδια που εισέρχονται στον εγκέφαλο, άλλες τοποθετούνται πάνω στην επιφάνειά του αλλά μέσα στο κρανίο και υπάρχουν και μη επεμβατικές συσκευές που εφαρμόζονται εξωτερικά στο κεφάλι.
Οι ερευνητές εξετάζουν ακόμη και τη χρήση βιολογικών κυττάρων αντί καλωδίων. Η Science Corp. στην Καλιφόρνια αναπτύσσει μια «βιοϋβριδική» συσκευή που χρησιμοποιεί ένα στρώμα νευρώνων για να δημιουργήσει γέφυρα με τον εγκεφαλικό ιστό.
Άλλες εταιρείες πειραματίζονται με ηχητικά κύματα αντί για ηλεκτρικά σήματα. Στις ΗΠΑ σε αυτή την κατεύθυνση κινούνται η Merge Labs, συνιδρυτής της οποίας είναι ο Σαμ Άλτμαν, και η Nudge του δισεκατομμυριούχου των κρυπτονομισμάτων Φρεντ Έρσαμ. Στην Κίνα, η Gestala, που συνιδρύθηκε από τον επιχειρηματία Τσεν Τιαντσιάο, εμφανίστηκε φέτος ως η πρώτη κινεζική εταιρεία BCI με επίκεντρο τους υπερήχους.
Από τον κέρσορα με τη σκέψη στην «εσωτερική ομιλία»
Η πρόοδος μέσα σε λίγα χρόνια είναι σημαντική. Στα πρώτα στάδια της έρευνας θεωρούνταν εντυπωσιακό το γεγονός ότι ένας άνθρωπος μπορούσε να μετακινήσει έναν κέρσορα υπολογιστή χρησιμοποιώντας μόνο τη σκέψη του. Οι συσκευές ήταν ογκώδεις και συνδέονταν με φυσικά καλώδια στους υπολογιστές.
Σήμερα υπάρχουν πειραματικές ασύρματες συσκευές που επιτρέπουν τον χειρισμό υπολογιστών, tablets και συσκευών «έξυπνου σπιτιού» μέσω εγκεφαλικών σημάτων. Άλλοι ασθενείς έχουν καταφέρει να ελέγχουν ρομποτικούς βραχίονες για να πιάνουν και να μετακινούν αντικείμενα.
Ιδιαίτερα σημαντικές εξελίξεις έχουν καταγραφεί στην αποκατάσταση της επικοινωνίας και της ομιλίας.
Μία από τις πιο πρόσφατες τεχνολογικές κατακτήσεις αφορά την αποκωδικοποίηση της λεγόμενης «εσωτερικής ομιλίας». Μια BCI μπορεί να ανιχνεύσει τα εγκεφαλικά σήματα που παράγονται όταν ένας άνθρωπος σκέφτεται τι θέλει να πει και να τα μετατρέψει σε λέξεις που εμφανίζονται σε μια οθόνη.
Πρόκειται για βήμα πέρα από την αποκωδικοποίηση της «επιχειρούμενης ομιλίας», όπου η συσκευή αναγνωρίζει τα νευρικά σήματα που παράγονται όταν κάποιος προσπαθεί σωματικά να μιλήσει. Ερευνητικές ομάδες του Πανεπιστημίου Στάνφορντ και του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ βρίσκονται μεταξύ εκείνων που πρωτοπορούν στην ανάπτυξη BCIs για την αποκατάσταση της ομιλίας.
Πρόοδος σημειώνεται και στην όραση. Ασθένειες όπως η ηλικιακή εκφύλιση της ωχράς κηλίδας μπορούν να καταστρέψουν τα φωτοευαίσθητα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς. Η συγκεκριμένη πάθηση επηρεάζει περίπου 200 εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως.
Η Science έχει αναπτύξει ένα εξαιρετικά λεπτό, ασύρματο μικροτσίπ που επιχειρεί να αντικαταστήσει τη λειτουργία αυτών των φωτοϋποδοχέων. Το εμφύτευμα PRIMA, για το οποίο αναμένεται ρυθμιστική έγκριση για εμπορική χρήση, τοποθετείται στο πίσω μέρος του ματιού και λαμβάνει υπέρυθρα φωτεινά σήματα από ειδικά γυαλιά που καταγράφουν εικόνες του εξωτερικού κόσμου.
Το τσιπ μετατρέπει το φως σε ηλεκτρική διέγερση, επιτρέποντας σε ανθρώπους με προβλήματα όρασης να διακρίνουν σχήματα και ακόμη και να διαβάζουν. Προς το παρόν προσφέρει μόνο ασπρόμαυρη όραση, αλλά αποτελεί σημαντική πρόοδο σε σύγκριση με παλαιότερες τεχνολογίες που επέτρεπαν ουσιαστικά μόνο την αντίληψη φωτεινών αναλαμπών. Τον Μάρτιο η Science ανακοίνωσε χρηματοδότηση 230 εκατ. δολαρίων για την επέκταση των κλινικών δοκιμών και την προσπάθεια διάθεσης του PRIMA στην αγορά.
Το πιο αναγνωρίσιμο όνομα του κλάδου παραμένει η Neuralink, που συνιδρύθηκε από τον Έλον Μασκ το 2016. Το εμφύτευμά της, περίπου στο μέγεθος ενός αμερικανικού κέρματος των 25 σεντς, έχει τοποθετηθεί στον εγκέφαλο περισσότερων από 20 ασθενών, οι οποίοι μπόρεσαν να ελέγξουν υπολογιστή, να περιηγηθούν στο διαδίκτυο και να παίξουν διαδικτυακά παιχνίδια.
Οι φιλοδοξίες της εταιρείας είναι πολύ μεγαλύτερες. Σύμφωνα με έγγραφα που εξετάστηκαν από το Bloomberg, η Neuralink θέλει μέχρι το 2031 να τοποθετεί τα τσιπ της σε 20.000 ανθρώπους ετησίως και να δημιουργεί τουλάχιστον 1 δισ. δολάρια ετήσια έσοδα.
Η εταιρεία έχει απορροφήσει σημαντικό μέρος των περισσότερων από 2,75 δισ. δολαρίων που έχουν επενδυθεί μέχρι σήμερα στις μεγαλύτερες αμερικανικές εταιρείες BCI. Την προηγούμενη χρονιά άντλησε 650 εκατ. δολάρια, ενώ στοιχεία της PitchBook τοποθετούν την αποτίμησή της πάνω από τα 9,5 δισ. δολάρια.
Απέναντί της εμφανίζεται πλέον και η Merge Labs του Σαμ Άλτμαν, η οποία επιδιώκει να αναπτύξει μια συσκευή που δεν θα εμφυτεύεται στον εγκέφαλο και ανακοίνωσε τον Ιανουάριο ότι άντλησε 252 εκατ. δολάρια.
Δεν έχει ακόμη αποσαφηνιστεί τι είδους BCI θα κατασκευάσει τελικά. Σύμφωνα με άτομα που γνωρίζουν τα σχέδιά της και επικαλείται το Bloomberg, η εταιρεία έχει εξετάσει ακόμη και την γενετική τροποποίηση εγκεφαλικών κυττάρων, ώστε μια συσκευή να μπορεί ευκολότερα να εντοπίζει και να μεταβάλλει τη δραστηριότητά τους. Επιστήμονες μελετούν εδώ και χρόνια τη λεγόμενη «sonogenetics», εξετάζοντας πώς γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες ευαίσθητες στους υπερήχους μπορούν να μεταφερθούν σε κύτταρα-στόχους.
Η Blackrock Neurotech διαθέτει το μεγαλύτερο ιστορικό δοκιμών σε ανθρώπους, περίπου δύο δεκαετιών, με BCIs σε περισσότερους από 55 ασθενείς. Η Paradromics δοκίμασε τη συσκευή της στον πρώτο άνθρωπο τον Μάιο του προηγούμενου έτους και ξεκίνησε φέτος την πρώτη κλινική δοκιμή της.
Η Precision Neuroscience έχει αναπτύξει μια διάταξη μικροηλεκτροδίων λεπτότερη από ανθρώπινη τρίχα, η οποία τοποθετείται πάνω στον εγκεφαλικό ιστό χωρίς να τον διαπερνά. Τον Μάρτιο του 2025 έλαβε άδεια από τον FDA για εμπορική χρήση διάρκειας μικρότερης των 30 ημερών για καταγραφή, παρακολούθηση και διέγερση της εγκεφαλικής δραστηριότητας. Μέχρι το τέλος Απριλίου, η συσκευή είχε τοποθετηθεί σε περισσότερους από 85 ασθενείς, αν και η εταιρεία δεν διαθέτει ακόμη εμπορικά το BCI της και συνεχίζει τις κλινικές μελέτες.
Η Synchron, την οποία υποστηρίζουν ο Τζεφ Μπέζος και ο Μπιλ Γκέιτς, ακολουθεί ακόμη λιγότερο επεμβατική προσέγγιση. Έχει δημιουργήσει μια συσκευή που μοιάζει με stent και εισάγεται από τη σφαγίτιδα φλέβα μέχρι να φτάσει σε αιμοφόρο αγγείο πάνω από τον εγκέφαλο, από όπου καταγράφει την ηλεκτρική δραστηριότητα. Έχει δοκιμαστεί μέχρι στιγμής σε δέκα ανθρώπους και η εταιρεία αναπτύσσει πιο προηγμένη έκδοση.
Την ίδια στιγμή, η Κίνα επιταχύνει σημαντικά. Οι κινεζικές εταιρείες μπήκαν αργότερα στον τομέα των επεμβατικών BCIs και έχουν πραγματοποιήσει λιγότερα εμφυτεύματα από τους Αμερικανούς ανταγωνιστές τους. Η σύγκριση των επιδόσεων παραμένει δύσκολη λόγω της περιορισμένης δημοσιευμένης έρευνας, όμως η πρόοδός τους είναι γρήγορη.
Η StairMed Technology έγινε τον Μάρτιο του προηγούμενου έτους η πρώτη κινεζική εταιρεία που δοκίμασε επεμβατικό εμφύτευμα σε κλινική μελέτη, περίπου 14 μήνες μετά τη Neuralink. Η εταιρεία αναφέρει ότι παραπληγικός ασθενής κατάφερε να παίξει ηλεκτρονικό παιχνίδι μόνο με τη σκέψη του και σχεδιάζει εμφυτεύματα σε ακόμη 40 ανθρώπους φέτος.
Τον Δεκέμβριο η NeuroXess Technology έγινε η πρώτη κινεζική εταιρεία που εμφύτευσε ασύρματη συσκευή με ενσωματωμένη μπαταρία. Τον Μάρτιο του τρέχοντος έτους, οι κινεζικές αρχές ενέκριναν BCI της Neuracle Technology για περιορισμένη εμπορική χρήση. Η ασύρματη συσκευή, μεγέθους κέρματος, απευθύνεται σε ανθρώπους με τραυματισμούς του νωτιαίου μυελού και τους επιτρέπει να χειρίζονται ρομποτικό χέρι που μπορεί να πιάνει και να κρατά αντικείμενα.
Η ανάπτυξη υποστηρίζεται και από το κινεζικό κράτος. Το τελευταίο πενταετές σχέδιο της χώρας εντάσσει τις BCIs στις τεχνολογίες που θα μπορούσαν να αποτελέσουν μελλοντικές πηγές οικονομικής ανάπτυξης και προβλέπει μεγαλύτερη χρηματοδότηση του κλάδου.
Το 2025, η χρηματοδότηση από venture capital προς τον κινεζικό τομέα BCI υπερδιπλασιάστηκε, ξεπερνώντας τα 1,8 δισ. γουάν, περίπου 264 εκατ. δολάρια. Η αμερικανική Axoft έγινε επίσης τον Απρίλιο η πρώτη εταιρεία εγκεφαλικών εμφυτευμάτων των ΗΠΑ που γνωστοποίησε ότι δοκίμασε τη συσκευή της στην Κίνα, με τον διευθύνοντα σύμβουλό της να αναφέρει ως έναν από τους λόγους την ταχύτητα με την οποία μπορούσαν να πραγματοποιηθούν οι δοκιμές εκεί.
Από την ιατρική στις «υπεράνθρωπες» δυνατότητες – Οι κίνδυνοι και τα μεγάλα ερωτήματα
Παρά την πρόοδο, η τεχνολογία απέχει ακόμη αρκετά χρόνια από την ευρεία διάθεση.
Ορισμένα εμφυτεύματα είναι ασύρματα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο σπίτι, αλλά άλλα παραμένουν συνδεδεμένα με υπολογιστές ή λειτουργούν αποκλειστικά σε εργαστηριακό περιβάλλον.
Τα επεμβατικά εμφυτεύματα μπορούν να προσφέρουν λεπτομερέστερη καταγραφή της νευρικής δραστηριότητας, όμως η εγχείρηση στον εγκέφαλο συνοδεύεται από σημαντικούς κινδύνους. Η εισαγωγή ξένου υλικού μπορεί να προκαλέσει σχηματισμό ουλώδους ιστού, επηρεάζοντας τη σύνδεση ανάμεσα στη συσκευή και τον εγκέφαλο.
Παραμένει επίσης ασαφές για πόσο χρονικό διάστημα μπορούν να παραμείνουν τα εμφυτεύματα, εάν θα υποβαθμίζονται με την πάροδο του χρόνου και πότε ή αν θα πρέπει να αντικαθίστανται και να αναβαθμίζονται. Συσκευές που προεξέχουν από το κεφάλι δημιουργούν επιπλέον κίνδυνο μόλυνσης στο σημείο όπου συναντώνται το δέρμα και το εμφύτευμα, κάτι που θα μπορούσε να απαιτήσει νέα χειρουργική επέμβαση.
Υπάρχει και το κόστος. Σε παρουσίαση προς επενδυτές, η Neuralink εκτίμησε συντηρητικά ότι θα μπορούσε να έχει έσοδα 50.000 δολαρίων από κάθε χειρουργική επέμβαση. Το τελικό κόστος για έναν ασθενή θα μπορούσε να είναι ακόμη υψηλότερο εάν συνυπολογιστούν η νοσηλεία και οι υπόλοιπες δαπάνες, ανάλογα με την ασφαλιστική ή δημόσια κάλυψη.
Το μεγαλύτερο ερώτημα, ωστόσο, αφορά το τι θα συμβεί εάν οι BCIs ξεπεράσουν τα όρια της ιατρικής.
Σήμερα ο βασικός στόχος είναι η αποκατάσταση χαμένων ανθρώπινων λειτουργιών. Ορισμένοι επιχειρηματίες και επενδυτές πιστεύουν όμως ότι στο μέλλον οι ίδιες τεχνολογίες θα μπορούσαν να δώσουν στον άνθρωπο δυνατότητες πέρα από τα φυσικά βιολογικά του όρια.
Ένα πιο ρεαλιστικό σενάριο προβλέπει ότι οι BCIs θα εξελιχθούν σε προϊόντα μαζικής κατανάλωσης ενσωματωμένα σε ακουστικά και γυαλιά, αλλάζοντας τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι επικοινωνούν, αντιλαμβάνονται τον κόσμο και καταναλώνουν ψυχαγωγικό περιεχόμενο.
Ο πρόεδρος της Neuralink, DJ Seo, έχει δηλώσει ότι η εταιρεία ελπίζει μέχρι το 2030 να τοποθετήσει συσκευή σε έναν κατά τα άλλα υγιή άνθρωπο. Έχει επίσης περιγράψει ένα μέλλον στο οποίο τα εγκεφαλικά εμφυτεύματα θα επιτρέπουν στους ανθρώπους να κάνουν ερωτήσεις σε chatbot τεχνητής νοημοσύνης με τη σκέψη τους και να ακούν τις απαντήσεις μέσω ακουστικών.
Άλλες προβλέψεις φτάνουν πολύ μακρύτερα, με ορισμένους να οραματίζονται τηλεπαθητικές δυνατότητες, μεγαλύτερη χωρητικότητα μνήμης και πολύ ταχύτερη μάθηση. Επιστήμονες, ωστόσο, αντιμετωπίζουν με σκεπτικισμό την ιδέα ότι θα μπορούσε κάποιος να «φορτώσει» άμεσα γνώσεις στον εγκέφαλό του, όπως συμβαίνει στον κινηματογραφικό κόσμο του «Matrix».
Υπάρχει επίσης στρατιωτικό ενδιαφέρον. Μια BCI θα μπορούσε, για παράδειγμα, να επιτρέψει σε στρατιώτες να ελέγχουν drones και άλλα μη επανδρωμένα οπλικά συστήματα με τη σκέψη τους. Η DARPA, η υπηρεσία έρευνας και ανάπτυξης του αμερικανικού υπουργείου Άμυνας, έχει χρηματοδοτήσει προγράμματα για την εξέλιξη των BCIs, μεταξύ των οποίων και τεχνολογίες που αργότερα συνέβαλαν στη δημιουργία της Neuralink.
Όσο η τεχνολογία περιορίζεται κυρίως στην ιατρική, οι υφιστάμενοι κανόνες για τις ιατρικές συσκευές προσφέρουν ένα ρυθμιστικό πλαίσιο. Η κατάσταση θα γίνει πολύ πιο περίπλοκη εάν αρχίσει να εξαφανίζεται η διαχωριστική γραμμή ανάμεσα σε ιατρικά εμφυτεύματα και καταναλωτική τεχνολογία.
Και τότε προκύπτει ένα ακόμη μεγαλύτερο ζήτημα: σε ποιον ανήκουν τα δεδομένα που παράγει ο ανθρώπινος εγκέφαλος.
Οι BCIs δημιουργούν σημαντικές ανησυχίες για την ιδιωτικότητα και τη δεοντολογία. Εάν η τεχνολογία εξαπλωθεί, πληροφορίες που σχετίζονται ακόμη και με τις σκέψεις ενός ανθρώπου θα μπορούσαν να μετατραπούν σε δεδομένα εκτεθειμένα σε παρακολούθηση, κυβερνοεπιθέσεις ή εκμετάλλευση για εταιρικούς και πολιτικούς σκοπούς. Πολιτείες των ΗΠΑ, μεταξύ των οποίων η Καλιφόρνια και το Κολοράντο, έχουν ήδη θεσπίσει μέτρα για την προστασία των νευρωνικών δεδομένων.
Παραμένει, τέλος, άγνωστο πόσο μεγάλη θα είναι η πραγματική ζήτηση από το ευρύ κοινό, ιδιαίτερα εάν για την αποτελεσματική χρήση των συσκευών απαιτείται χειρουργική επέμβαση στον εγκέφαλο. Η προοπτική ενισχυμένης όρασης ή ακόμη και επικοινωνίας με άλλον χρήστη μέσω μιας BCI μπορεί να είναι ελκυστική. Η εγχείρηση στον εγκέφαλο μόνο και μόνο για να μπορεί κάποιος να παίζει βιντεοπαιχνίδια ή να στέλνει email με τη σκέψη του είναι μια πολύ διαφορετική υπόθεση.
