Мы – электрические. Новая наука об электроме тела

У некоторых людей просто нет иного выбора (о некоторых из них я рассказывала в главе 5), и вживление электрода помогает ослабить тяжесть симптомов. Но это компромисс. Поскольку, как не крути, металлы – инородное тело для мозга. У этих двух материалов разный модуль Юнга – показатель упругости, характеризующий способность материала сопротивляться разрыву. В отношении мозга модуль Юнга описывает не только гибкость, но и способность возвращаться в предпочтительное состояние после деформации. Представьте, что у вас есть желатиновый шарик и карандаш и вы втыкаете карандаш в шарик и ходите с ним по дому. Поначалу вы не видите зазора между шариком и карандашом: они находятся в тесном контакте и в местах соединения не видно разрывов. Но через какое-то время вы обнаружите, что желатин начинает отходить от карандаша. Шарик страдает сильнее карандаша: кроме заметных разрывов между ними в желатине возникают иные структурные изменения, вызванные дестабилизирующим влиянием внедрения – боковые трещины, отходящие от разрыва, произведенного карандашом. Желатин постепенно теряет структурную целостность.

Понятное дело, никому не хочется, чтобы нечто подобное происходило у него в мозге. Умершие нейроны не восстанавливаются. Чтобы поддержать их и защитить, мозг использует вспомогательные клетки, называемые глией. Их традиционно считали защитниками и уборщиками, охраняющими нейроны и позволяющими им функционировать оптимальным образом. После вживления электрода эти клетки пытаются защитить остальные части мозга от разрыва, произведенного жестким и громоздким электродом и мертвыми нейронами. Чтобы сохранить целостность мозга, они облепляют имплантат толстой пленкой из белков и клеток. И это создает пространственный и механический барьер, который по мере разрастания изменяет электрические сигналы, посылаемые и получаемые электродом. Со временем сигналы теряют отчетливость, а через какое-то время имплантат перестает работать вовсе. На этом этапе его необходимо заменять, для чего требуется очередная операция на мозге и новый имплантат, и опять появляются мертвые нейроны и рассерженные клетки глии.

Однако и для карандаша в нашем примере ситуация не совсем благополучна. Прерывание сигналов – не единственная проблема для имплантата. Биологические ткани враждебны по отношению к таким материалам, как металл и кремний. Представьте себе, что наш желатиновый шарик – не безопасный сладкий десерт, а едкая смесь соли и уксуса. Карандаш может выглядеть нормально, но, если его оставить в этой смеси надолго, в нем начнут возникать повреждения. Ерунда, когда это карандаш стоимостью в один фунт, но чрезвычайно дорогой, чувствительный экспериментальный электрод – уже совсем другая история.

Инженеры проверяют продолжительность службы материалов для протезирования, погружая инструменты в теплую соленую воду на несколько недель, пытаясь получить приближение того, что будет происходить с ними за пару лет внутри человеческого тела[420]. Но мы почти ничего не знаем о том, что произойдет с имплантатом, который хотелось бы сохранить в голове на протяжении тридцати лет, поскольку у нас мало экспериментальных моделей: мыши живут не более трех или пяти лет.

Немного меняет представление обо всех этих так называемых телепатических мозговых имплантатах с искусственным интеллектом, не правда ли?

Для преодоления этих проблем прилагаются гигантские усилия, множество проектов прямо сейчас находятся на разных стадиях развития. Есть несколько условий, которые необходимо учитывать при создании нейронных протезов, проведении тканевой инженерии и заживлении ран. Но главных условий два, как рассказал мне Крис Беттингер, а он знает об этом по той причине, что его лаборатория в Университете Карнеги – Меллона в Питтсбурге занимается созданием материалов, которые не обязаны подчиняться этим условиям. “Основной подход к созданию протезов, не вызывающих иммунного ответа, заключается в том, чтобы делать их либо очень-очень маленькими, либо камуфлировать”.

С первым условием связаны те неимоверные усилия, которые прилагаются для изготовления устройств нанометрового размера. Теоретически крохотные проводки или зернышки должны быть настолько малы, чтобы мозг просто не замечал вторжения и не стимулировал иммунный ответ. Проблема в том, что такое крохотное устройство не позволит передать или принять большой объем информации. Чем меньше электрод, тем хуже он производит запись мозговых сигналов – в соответствии с основными законами физики[421]. Поэтому таких крохотных устройств придется встраивать огромное множество. И в результате мозг все же может заметить одно из них и запустить иммунный ответ.