Введение

Технология, взаимодействующая с нервной системой для мониторинга или изменения нейронной функции. Нейротехнология охватывает любой метод или электронное устройство, которое взаимодействует с нервной системой для мониторинга или модуляции нейронной активности. Типичные цели разработки нейротехнологий включают использование данных о нейронной активности для управления внешними устройствами, такими как нейропротезы, изменение нейронной активности посредством нейромодуляции для восстановления или нормализации функций, нарушенных неврологическими расстройствами, или усиление когнитивных способностей. Помимо терапевтического или коммерческого применения, нейротехнологии также являются мощными исследовательскими инструментами для расширения фундаментальных знаний в области нейронауки. Примеры нейротехнологий включают глубокую стимуляцию мозга, фотостимуляцию на основе оптогенетики и фотофармакологии, транскраниальную магнитную стимуляцию, транскраниальную электрическую стимуляцию и интерфейсы «мозг-компьютер», такие как кохлеарные и сетчаточные имплантаты.

Предыстория

Область нейротехнологий существует уже почти полвека, но созрела лишь за последние двадцать лет. Изобретение методов визуализации мозга произвело революцию в этой области, позволив исследователям напрямую наблюдать за активностью мозга во время экспериментов. Применение нейротехнологий можно найти в таких областях, как фармацевтика – от препаратов для лечения депрессии, расстройств сна, СДВГ и антипсихотиков до сканирования рака и реабилитации после инсульта и т.д. Многие специалисты в этой области стремятся контролировать и использовать больше возможностей мозга, а также понимать, как он влияет на образ жизни и личность. Распространенные технологии уже пытаются это делать: игры, такие как BrainAge, и программы, такие как Fast ForWord, направленные на улучшение работы мозга, также являются нейротехнологиями. В настоящее время современная наука способна визуализировать практически все аспекты мозга и в определенной степени контролировать его функции. Это позволяет купировать депрессию, чрезмерную активность, нарушения сна и многие другие состояния. В терапевтических целях это помогает улучшить двигательную координацию пациентов после инсульта, повысить когнитивные функции, уменьшить количество эпилептических приступов (см. эпилепсию), улучшить состояние пациентов с дегенеративными заболеваниями двигательной системы (болезнь Паркинсона, болезнь Хантингтона, БАС) и даже облегчить восприятие фантомных болей. Достижения в этой области обещают множество новых усовершенствований и методов реабилитации для пациентов с неврологическими проблемами. Революция в нейротехнологиях привела к появлению инициативы «Десятилетие разума», запущенной в 2007 году. Она также открывает возможность раскрыть механизмы, посредством которых разум и сознание возникают из мозга.

Глубокая стимуляция мозга

Глубокая стимуляция мозга в настоящее время применяется у пациентов с двигательными расстройствами для повышения качества их жизни.

Транскраниальная магнитная стимуляция

Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) — это метод воздействия на мозг магнитными полями для изменения электрической активности в определенных участках мозга. Эта область исследований в настоящее время привлекает значительное внимание благодаря потенциальным преимуществам, которые может принести более глубокое понимание этой технологии. Транскраниальное магнитное перемещение частиц в мозге демонстрирует перспективность в отношении направленной доставки лекарственных препаратов, поскольку исследования показали, что это не оказывает инвазивного воздействия на физиологию мозга. Транскраниальная магнитная стимуляция — относительно новый метод изучения функций мозга, который используется во многих исследовательских лабораториях, занимающихся изучением поведенческих расстройств, эпилепсии, посттравматического стрессового расстройства, мигрени, галлюцинаций и других заболеваний.

Транскраниальная стимуляция постоянным током

Транскраниальная стимуляция постоянным током (ТСПД) – это форма нейростимуляции, использующая постоянный, слабый ток, подаваемый через электроды, расположенные на коже головы. Механизмы, лежащие в основе эффектов ТСПД, до сих пор изучены не полностью, однако недавние достижения в области нейротехнологий, позволяющие проводить оценку электрической активности мозга in vivo во время ТСПД, дают надежду на углубление понимания этих механизмов. Исследования применения ТСПД у здоровых взрослых показали, что ТСПД может повышать когнитивные способности при решении различных задач, в зависимости от области мозга, подвергаемой стимуляции. ТСПД применяется для улучшения языковых и математических способностей (хотя одна из форм ТСПД также была обнаружена как подавляющая обучение математике), концентрации внимания, навыков решения проблем, памяти, координации, а также для облегчения симптомов депрессии и хронической усталости.

Электрофизиология

Электроэнцефалография (ЭЭГ) – это метод неинвазивного измерения активности мозговых волн. На голове и коже головы размещают ряд электродов для измерения электрических сигналов. В клинической практике ЭЭГ используется для изучения эпилепсии, а также для выявления инсульта и наличия опухолей в мозге. Электрокортикография (ЭКоГ) основана на схожих принципах, но требует инвазивной имплантации электродов на поверхность мозга для более чувствительного измерения локальных полевых потенциалов или потенциалов действия. Магнитоэнцефалография (МЭГ) – это еще один метод измерения активности мозга путем регистрации магнитных полей, возникающих в результате электрических токов в мозге. Преимущество МЭГ перед ЭЭГ заключается в высокой локализации этих полей, что позволяет лучше понять, как конкретные участки мозга реагируют на стимуляцию или переактивируются (например, при эпилептических приступах). Существуют потенциальные области применения ЭЭГ и МЭГ, такие как мониторинг реабилитации и восстановления после травм, а также тестирование нейронной проводимости в определенных областях мозга у пациентов с эпилепсией или расстройствами личности. ЭЭГ сыграла фундаментальную роль в понимании активности мозга в состоянии покоя во время сна. Кроме того, в настоящее время исследуется возможность использования функциональной МРТ в режиме реального времени для терапии боли путем изменения восприятия боли, если пациенту предоставляется информация о работе его мозга во время болевых ощущений. Обеспечивая прямую и понятную обратную связь, исследователи могут помочь пациентам с хронической болью уменьшить выраженность симптомов.

Имплантаты

Нейротехнологические имплантаты могут использоваться для регистрации и использования активности мозга для управления другими устройствами, которые предоставляют обратную связь пользователю или замещают утраченные биологические функции. Наиболее распространенными нейроустройствами, применяемыми в клинической практике, являются стимуляторы глубоких структур мозга, имплантируемые в субталамическое ядро пациентам с болезнью Паркинсона.

Фармацевтические препараты

Фармацевтические препараты играют жизненно важную роль в поддержании стабильной биохимии мозга и являются наиболее распространенной нейротехнологией, используемой широкой публикой и в медицине. Такие препараты, как сертралин, метилфенидат и золпидем, выступают в роли химических модуляторов в мозге, позволяя многим людям с нарушениями в работе мозга функционировать нормально в физиологических условиях. Несмотря на то, что фармацевтические препараты часто не упоминаются как таковые и имеют собственную область исследований, их роль, пожалуй, наиболее масштабная и повсеместная в современном обществе. Перемещение магнитных частиц в целевые области мозга для доставки лекарств – это развивающаяся область исследований, не вызывающая обнаруживаемых повреждений нейронных цепей.

Личность

Идентичность в данном контексте относится к личной преемственности, определяемой как телесная и психическая целостность и их сохранение во времени. Иными словами, это индивидуальный самонарратив и концепция себя. Хотя разрушение идентичности не является распространенной целью нейротехнологий, некоторые методы могут вызывать нежелательные сдвиги различной степени выраженности. Например, глубокая стимуляция мозга обычно применяется для лечения болезни Паркинсона, но может иметь побочные эффекты, затрагивающие концепцию идентичности, такие как потеря контроля над модуляцией голоса, повышенная импульсивность или чувство отчуждения от себя. В случае нейронных протезов и интерфейсов мозг-компьютер сдвиг может проявляться в расширении чувства собственного «Я», потенциально включая устройство как неотъемлемую часть себя или расширяя диапазон сенсорных и когнитивных каналов, доступных пользователю сверх традиционных чувств. Сложность определения того, какие изменения представляют угрозу для идентичности, коренится в ее динамичном характере: поскольку личность и концепция себя ожидаемо меняются со временем под влиянием эмоционального развития и жизненного опыта, трудно установить четкие критерии и провести границу между допустимыми сдвигами и проблемными изменениями. Это становится еще сложнее применительно к нейротехнологиям, направленным на воздействие на психологические процессы, например, к тем, что предназначены для уменьшения симптомов депрессии или посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) путем модуляции эмоциональных состояний или значимости воспоминаний для облегчения страданий пациента. Даже помощь пациенту в восстановлении памяти, что, казалось бы, способствует сохранению идентичности, может быть деликатным вопросом: «Забывание также важно для ориентации человека в мире, поскольку оно дает возможность избавиться от неловких или болезненных воспоминаний и сосредоточиться на деятельности, направленной в будущее. Таким образом, попытки укрепить идентичность посредством сохранения памяти могут непреднамеренно повредить ценный, хотя и менее осознаваемый когнитивный процесс». Агентность обычно понимается как способность индивида сознательно принимать и выражать решения или выбор. Хотя идентичность и агентность различны, нарушение агентности может, в свою очередь, подорвать личную идентичность: субъект может утратить способность существенно изменять свой самонарратив и, следовательно, потерять возможность участвовать в динамическом процессе формирования идентичности. Это также может быть парадоксально для нейротехнологий, предназначенных для восстановления агентности пациентов, таких как нейронные протезы и вспомогательные технологии, управляемые через интерфейс мозг-компьютер, например, инвалидные коляски или средства доступа к компьютеру. Поскольку эти устройства часто работают путем интерпретации сенсорных сигналов или нейронных данных пользователя для оценки его намерений и реагирования соответствующим образом, погрешности в оценке могут приводить к неточным или нежелательным реакциям, которые могут угрожать агентности: «Если намерение пользователя и выходное действие устройства расходятся (например, как функция автозамены в текстовых сообщениях иногда неправильно интерпретирует намерение пользователя и отправляет нежелательный текст), чувство агентности пользователя может быть подорвано». Этот термин важен во многих этических дискуссиях, касающихся состояния и целей прогресса в области нейротехнологий (см. нейроэтику). Современные разработки, такие как «мозговые отпечатки» или детекция лжи с использованием ЭЭГ или фМРТ, могут привести к формированию устойчивых нейронных связей и эмоциональных отношений в мозге, хотя эти технологии еще далеки от полного применения. Важно учитывать, как все эти нейротехнологии могут повлиять на будущее общества, и предлагается организовать политические, научные и общественные дебаты о внедрении этих новых технологий, которые потенциально открывают доступ к огромному объему ранее конфиденциальной информации. Некоторые этики также выражают обеспокоенность по поводу использования транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) и опасаются, что эта техника может быть использована для изменения пациентов способами, нежелательными для них.

Когнитивная свобода

Когнитивная свобода — это предполагаемое право человека на самостоятельное определение и контроль над своими ментальными процессами, познавательными способностями и сознанием, в том числе посредством использования различных нейротехнологий и психоактивных веществ. Это право имеет значение для реформирования и развития соответствующего законодательства.