Имплантаты для мозга: технологии и перспективы.

Введение

Устройство, подключаемое к мозгу.

Имплантаты мозга, часто называемые нейронными имплантатами, – это технологические устройства, которые напрямую подключаются к мозгу биологического объекта, обычно размещаемые на поверхности мозга или прикрепляемые к коре головного мозга. Основная цель современных имплантатов мозга и направление многих текущих исследований – создание биомедицинского протеза, обходящего поврежденные участки мозга после инсульта или других черепно-мозговых травм. Это включает в себя сенсорную замену, например, в случае нарушения зрения. Другие имплантаты мозга используются в экспериментах на животных исключительно для регистрации мозговой активности в научных целях. Некоторые имплантаты мозга предполагают создание интерфейсов между нервной системой и компьютерными чипами. Эта работа является частью более широкой области исследований, называемой интерфейсами «мозг – компьютер». (Исследования в области интерфейсов «мозг – компьютер» также включают в себя такие технологии, как ЭЭГ-массивы, которые обеспечивают взаимодействие между сознанием и машиной, но не требуют непосредственной имплантации устройства.) Нейронные имплантаты, такие как глубокая стимуляция мозга и стимуляция блуждающего нерва, все чаще применяются в клинической практике для лечения пациентов с болезнью Паркинсона и клинической депрессией соответственно.

Цель

Имплантаты мозга электрически стимулируют, блокируют или регистрируют (или одновременно регистрируют и стимулируют) сигналы от отдельных нейронов или групп нейронов (биологических нейронных сетей) в мозге. Это возможно только при условии, что функциональные связи этих нейронов приблизительно известны. Сложность нейронной обработки и отсутствие доступа к сигналам, связанным с потенциалами действия, с помощью нейровизуализации серьезно ограничивали применение имплантатов мозга до недавних достижений в нейрофизиологии и вычислительной мощности. Значительные исследования также посвящены поверхностной химии нейронных имплантатов с целью разработки продуктов, минимизирующих все негативные эффекты, которые активный имплантат может оказывать на мозг, а организм – на функцию имплантата. Исследователи также изучают различные способы доставки, например, с использованием вен, чтобы доставлять эти имплантаты без трепанации черепа; сохраняя целостность черепа, пациенты могут получать нейронные имплантаты с меньшим риском возникновения приступов, инсультов или стойких неврологических нарушений, которые могут быть вызваны открытой операцией на мозге.

Исследования и применения

Исследования в области сенсорной замены добились значительного прогресса с 1970 года. Особенно в сфере зрения, благодаря пониманию работы зрительной системы, имплантаты глаз (часто включающие в себя имплантаты мозга или мониторинг) успешно применяются на практике. Для восстановления слуха используются кохлеарные имплантаты, непосредственно стимулирующие слуховой нерв. Лицевой нерв является частью периферической нервной системы, однако интерфейс его подключения схож с интерфейсом настоящих имплантатов мозга. Многочисленные проекты продемонстрировали успешную запись сигналов из мозга животных в течение продолжительных периодов времени. Еще в 1976 году исследователи из NIH под руководством Эдварда Шмидта осуществили регистрацию потенциалов действия от моторной коры макак-резусов с помощью неподвижных электродов типа "шпилька", включая запись с отдельных нейронов в течение более 30 дней и стабильную регистрацию с лучших электродов на протяжении более трех лет. Электроды типа "шпилька" изготавливались из чистого иридия и изолировались париленом – материалами, которые в настоящее время используются при создании массива Юта в рамках проекта Cyberkinetics. Эти же электроды или их модификации, с использованием тех же биосовместимых материалов, применяются в лабораториях, занимающихся разработкой визуальных протезов, изучением нейронных основ обучения, а также в подходах к моторной протезике, отличных от зондов Cyberkinetics. Другие исследовательские группы разрабатывают собственные имплантаты для обеспечения уникальных возможностей, недоступных в коммерческих продуктах. Среди значительных достижений: исследования процесса функциональной перестройки мозга в процессе обучения сенсорной дискриминации, управление физическими устройствами с помощью мозга крыс, управление роботизированными руками обезьянами, дистанционное управление механическими устройствами обезьянами и людьми, дистанционное управление движениями тараканов, первое зарегистрированное применение массива Юта у человека для двунаправленной передачи сигналов. В настоящее время ряд групп проводят предварительные имплантации моторных протезов людям. Эти исследования пока ограничены несколькими месяцами из-за срока службы имплантатов. Массив теперь является сенсорным компонентом системы Braingate. Также активно ведутся исследования в области поверхностной химии нейронных имплантатов с целью разработки продуктов, минимизирующих негативное воздействие активного имплантата на мозг и влияние организма на функционирование имплантата. Другим типом нейронных имплантатов, находящихся в стадии экспериментальной разработки, являются протезные кремниевые чипы памяти, имитирующие обработку сигналов функционирующими нейронами, что позволяет мозгу создавать долговременные воспоминания. Для имплантатов, включая потенциальные имплантаты мозга, органические устройства могут быть перспективными благодаря своей биосовместимости. Если органические нейроморфные устройства достигнут необходимого уровня развития, "имплантаты смогут позволить людям управлять экзоскелетами", например. Ведутся исследования потенциально имплантируемых физических искусственных нейронов. Изучаются возможности имплантатов для доставки лекарственных препаратов в мозг. В 2016 году ученые из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн объявили о разработке миниатюрных сенсоров мозга для послеоперационного мониторинга, которые растворяются после завершения использования. В 2020 году ученые из Университета Мельбурна, основавшие в 2016 году компанию Synchron, опубликовали клинические данные, касающиеся разработки Stentrode – устройства, имплантируемого через яремную вену без необходимости проведения открытой операции на мозге. Технология позволила двум пациентам управлять компьютером исключительно силой мысли. В перспективе она может помочь в диагностике и лечении различных заболеваний мозга, таких как эпилепсия и болезнь Паркинсона. В 2023 году исследователи сообщили об отсутствии серьезных побочных эффектов в течение первого года у всех четырех пациентов, использовавших устройство для управления компьютером.

Research in sensory substitution has made significant progress since 1970. Especially in vision, due to the knowledge of the working of the visual system, eye implants (often involving some brain implants or monitoring) have been applied with demonstrated success. For hearing, cochlear implants are used to stimulate the auditory nerve directly. The vestibulocochlear nerve is part of the peripheral nervous system, but the interface is similar to that of true brain implants. Multiple projects have demonstrated success at recording from the brains of animals for long periods of time. As early as 1976, researchers at the NIH led by Edward Schmidt made action potential recordings of signals from rhesus monkey motor cortexes using immovable "hatpin" electrodes, including recording from single neurons for over 30 days, and consistent recordings for greater than three years from the best electrodes. The "hatpin" electrodes were made of pure iridium and insulated with parylene, materials that are currently used in the cyberkinetics implementation of the Utah array. These same electrodes, or derivations thereof using the same biocompatible electrode materials, are currently used in visual prosthetics laboratories, laboratories studying the neural basis of learning, and motor prosthetics approaches other than the cyberkinetics probes. Other laboratory groups produce their own implants to provide unique capabilities not available from the commercial products. Breakthroughs include: studies of the process of functional brain re wiring throughout the learning of a sensory discrimination, control of physical devices by rat brains, monkeys over robotic arms, remote control of mechanical devices by monkeys and humans, remote control over the movements of roaches, the first reported use of the Utah Array in a human for bidirectional signaling. Currently a number of groups are conducting preliminary motor prosthetic implants in humans. These studies are presently limited to several months by the longevity of the implants. The array now forms the sensor component of the Braingate. Much research is also being done on the surface chemistry of neural implants in effort to design products which minimize all negative effects that an active implant can have on the brain, and that the body can have on the function of the implant. Another type of neural implant that is being experimented on is prosthetic neuronal memory silicon chips, which imitate the signal processing done by functioning neurons that allows peoples' brains to create long term memories. For implants, potentially including brain implants, all organic devices could be advantageous because they could be biocompatible. If organic neuromorphic devices reach that point, "implants could allow humans to control powered exoskeletons" for example. There also is research of potentially implantable physical artificial neurons. There is research of potential implants for drug delivery to the brain. In 2016, scientists at the University of Illinois at Urbana–Champaign announced development of tiny brain sensors for use postoperative monitoring, which melt away when they are no longer needed. In 2020, scientists out of the University of Melbourne, who formed the company Synchron in 2016, published clinical data related to a discovery for Stentrode, a device implanted via the jugular vein, without the need for open brain surgery. The technology was shown to enable two patients to control a computer using thought alone. It may ultimately help diagnose and treat a range of brain pathologies, such as epilepsy and Parkinson's disease. In 2023, researchers reported no serious adverse events during the first year in all four patients who used the device to operate a computer.

Военный

DARPA объявила о своем интересе к разработке "киборгов-насекомых" для передачи данных от датчиков, имплантированных в насекомых на стадии куколки. Движением насекомого будет управляться микроэлектромеханическая система (МЭМС), и теоретически оно сможет проводить разведку местности или обнаруживать взрывчатые вещества и газ. Аналогично, DARPA разрабатывает нейронный имплантат для дистанционного управления движением акул. Уникальные органы чувств акулы будут использованы для получения данных о перемещении вражеских кораблей или подводных взрывчатых устройствах. В 2006 году исследователи из Корнелльского университета изобрели новую хирургическую процедуру для имплантации искусственных структур в насекомых в процессе их метаморфоза. Те же исследователи продемонстрировали первых киборгов-насекомых – мотыльков с интегрированной электроникой в груди. Первоначальный успех этих разработок привел к увеличению объема исследований и созданию программы под названием Hybrid Insect MEMS (HI MEMS). Согласно заявлению отдела микросистемных технологий DARPA, цель программы – разработка "тесно интегрированных интерфейсов между машиной и насекомым путем размещения микромеханических систем внутри насекомых на ранних стадиях метаморфоза". Недавно с успехом были проведены испытания по использованию нейронных имплантатов на тараканах. На насекомое были хирургически установлены электроды, дистанционно управляемые человеком. Результаты, хотя и не всегда совпадали, в основном показали, что тараканом можно управлять посредством импульсов, поступающих через электроды. DARPA финансирует эти исследования в связи с их очевидной пользой для военных и других областей.

В 2009 году на конференции Института инженеров электротехники и электроники (IEEE) по микроэлектромеханическим системам (MEMS) в Италии исследователи продемонстрировали первого "беспроводного" летающего жука-киборга. Инженеры из Калифорнийского университета в Беркли разработали "жука с дистанционным управлением" при финансировании программы DARPA HI MEMS. Позже в том же году была продемонстрирована беспроводная система управления киборгом-мотыльком с "поддержкой подъема". В конечном итоге исследователи планируют разработать HI MEMS для стрекоз, пчел, крыс и голубей. Для того чтобы кибернетическое устройство HI MEMS считалось успешным, оно должно взлететь с начальной точки, управляться компьютером и совершить контролируемую посадку в пределах заданной конечной точки. После посадки кибернетическое устройство должно оставаться на месте. Доктор Томас Оксли, нейроинтервенционист из больницы Маунт-Синай в Нью-Йорке, разработал технологию, получившую название Stentrode. Группа Оксли в Австралии была единственной, не базирующейся в США, получившей финансирование от DARPA в рамках программы Reliable Neural Interface Technology (RE NET). Эта технология – первая попытка создания нейронных имплантатов с помощью минимально инвазивной хирургической процедуры, не требующей разреза черепа. А именно, электродная матрица, установленная на саморасширяющемся стенте, имплантируется в мозг через церебральную ангиографию. Этот путь обеспечивает безопасный и легкий доступ, а также позволяет получать сильный сигнал для различных показаний, помимо лечения паралича, и в настоящее время проходит клинические испытания на пациентах с тяжелым параличом, стремящихся восстановить способность к общению. В 2015 году сообщалось, что ученые из Лаборатории нейротехнологий восприятия и распознавания Южного федерального университета в Ростове-на-Дону предложили использовать крыс с микрочипами, имплантированными в мозг, для обнаружения взрывных устройств. В 2016 году появилась информация о том, что американские инженеры разрабатывают систему, которая превратит саранчу в "дистанционно управляемый детектор взрывчатых веществ" с электродами в мозге, передающими информацию об опасных веществах операторам.

In 2009 at the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Micro electronic mechanical systems (MEMS) conference in Italy, researchers demonstrated the first "wireless" flying beetle cyborg. Engineers at the University of California at Berkeley pioneered the design of a "remote controlled beetle", funded by the DARPA HI MEMS Program. This was followed later that year by the demonstration of wireless control of a "lift assisted" moth cyborg. Eventually researchers plan to develop HI MEMS for dragonflies, bees, rats and pigeons. For the HI MEMS cybernetic bug to be considered a success, it must fly from a starting point, guided via computer into a controlled landing within of a specific end point. Once landed, the cybernetic bug must remain in place. to Dr. Thomas Oxley, a neurointerventionist at Mount Sinai Hospital in New York City, for a technology that became known as Stentrode. Oxley's group in Australia was the only non US based funded by DARPA as part of the Reliable Neural Interface Technology (RE NET) program. This technology is the first to attempt to provide neural implants through a minimally invasive surgical procedure that does not require cutting into the skull. That is, an electrode array built onto a self expanding stent, implanted into the brain via cerebral angiography. This pathway can provide safe, easy access and capture a strong signal for a number of indications beyond addressing paralysis, and is currently in clinical trials in patients with severe paralysis seeking to regain the ability to communicate. In 2015 it was reported that scientists from the Perception and Recognition Neuro technologies Laboratory at the Southern Federal University in Rostov on Don suggested using rats with microchips planted in their brains to detect explosive devices. In 2016 it was reported that American engineers are developing a system that would transform locusts into "remote controlled explosive detectors" with electrodes in their brains beaming information about dangerous substances back to their operators.

Реабилитация

Нейростимуляторы используются с 1997 года для облегчения симптомов таких заболеваний, как эпилепсия, болезнь Паркинсона, дистония и, в последнее время, депрессия. Быстрый прогресс в технологиях нейростимуляции обеспечивает облегчение беспрецедентного числа пациентов, страдающих изнурительными неврологическими и психиатрическими расстройствами. Терапии нейростимуляции включают инвазивные и неинвазивные подходы, предполагающие применение электрической стимуляции для управления нейронной функцией в пределах нейронной цепи. Имплантаты мозга также изучаются DARPA в рамках программы Reliable Neural Interface Technology (RE-NET), запущенной в 2010 году, для непосредственного решения задачи создания высокопроизводительных нейронных интерфейсов, необходимых для управления точными функциями, реализованными в продвинутых протезах DARPA. Цель состоит в создании высокоскоростного, интуитивно понятного интерфейса управления для этих конечностей. К лицам и компаниям, занимающимся разработкой интерфейсов мозг-компьютер, относятся: Илон Маск, Билл Гейтс, Марк Цукерберг, Джефф Безос, Neuralink, CTRL Labs и Synchron. Современные имплантаты мозга изготавливаются из различных материалов, таких как вольфрам, кремний, платина-иридий или даже нержавеющая сталь. В будущем имплантаты мозга могут использовать более экзотические материалы, такие как наноструктурированные углеродные волокна (нанотрубки) и поликарбонатный уретан. Почти для всех имплантатов требуется открытая операция на головном мозге, однако в 2019 году компании Synchron удалось успешно имплантировать интерфейс мозг-компьютер через кровеносные сосуды. Достигнут ряд успехов в технологическом лечении травм спинного мозга, включая использование имплантатов, обеспечивающих «цифровой мост» между мозгом и спинным мозгом. В исследовании, опубликованном в мае 2023 года в журнале Nature, исследователи из Швейцарии описали такие имплантаты, которые позволили 40-летнему мужчине, парализованному ниже пояса в течение 12 лет, встать, ходить и подниматься по крутому склону, используя только ходунки. Спустя более года после имплантации он сохранил эти способности и мог ходить с костылями даже при выключенном имплантате.

Neurostimulators have been in use since 1997 to ease the symptoms of such diseases as epilepsy, Parkinson's disease, dystonia and recently depression. Rapid advancements in neurostimulation technologies are providing relief to an unprecedented number of patients affected by debilitating neurologic and psychiatric disorders. Neurostimulation therapies include invasive and noninvasive approaches that involve the application of electrical stimulation to drive neural function within a circuit. Brain implants are also being explored by DARPA as part of the Reliable Neural Interface Technology (RE NET) program launched in 2010 to directly address the need for high performance neural interfaces to control the dexterous functions made possible by DARPA's advanced prosthetic limbs. The goal is to provide high bandwidth, intuitive control interface for these limbs. Individuals and companies exploring brain–computer interface include: Elon Musk, Bill Gates, Mark Zuckerberg, Jeff Bezos, Neuralink, CTRL Labs, and Synchron. Current brain implants are made from a variety of materials such as tungsten, silicon, platinum iridium, or even stainless steel. Future brain implants may make use of more exotic materials such as nanoscale carbon fibers (nanotubes), and polycarbonate urethane. Nearly all implants require open brain surgery, but, in 2019, a company called Synchron was able to successfully implant a brain–computer interface via the blood vessels. There have been a number of advances in technological spinal cord injury treatment, including the use of implants that provided a “digital bridge” between the brain and the spinal cord. In a study published in May 2023 in the journal Nature, researchers in Switzerland described such implants which allowed a 40 year old man, paralyzed from the hips down for 12 years, to stand, walk and ascend a steep ramp with only the assistance of a walker. More than a year after the implant was inserted, he has retained these abilities and was walking with crutches even when the implant was switched off.

Исторические исследования

В 1870 году Эдуард Хитциг и Густав Фрич продемонстрировали, что электрическая стимуляция мозга собак может вызывать движения. Роберт Бартолоу показал, что это справедливо и для людей в 1874 году. К началу XX века Федор Краузе начал систематически картировать области человеческого мозга, используя пациентов, перенесших операции на мозге. Значительные исследования были проведены в 1950-х годах. Роберт Г. Хит экспериментировал с психически больными, стремясь влиять на настроение испытуемых с помощью электрической стимуляции. Физиолог Йельского университета Хосе Дельгадо продемонстрировал ограниченный контроль над поведением животных и людей посредством электронной стимуляции. Он изобрел стимоприемник (или трансдермальный стимулятор) – устройство, имплантируемое в мозг для передачи электрических импульсов, изменяющих базовое поведение, такое как агрессия или ощущение удовольствия. Позже Дельгадо написал популярную книгу о контроле над разумом под названием «Физический контроль над разумом», в которой утверждал: «Возможность дистанционного управления деятельностью у нескольких видов животных была продемонстрирована [ ]. Конечная цель этих исследований – обеспечить понимание механизмов, участвующих в направленном контроле животных, и разработать практические системы, пригодные для применения у людей». В 1950-х годах ЦРУ также финансировало исследования в области техник контроля над разумом в рамках программ, таких как MKULTRA. Предполагается (но не доказано), что Дельгадо также получал поддержку от ЦРУ, возможно, из-за финансирования некоторых его исследований Управлением военно-морских исследований США. В статье 2005 года в журнале Scientific American он опроверг это утверждение, назвав его лишь спекуляцией со стороны сторонников теорий заговора. Он заявил, что его исследования были последовательно мотивированы исключительно научным стремлением понять, как работает мозг. Современные исследования сосредоточены на том, чтобы позволить парализованным пациентам управлять внешними устройствами силой мысли, а также на создании возможности преобразования мыслей в текст для этой категории пациентов. В 2012 году в журнале Nature была опубликована знаковая работа под руководством Лейха Хохберга, доктора медицинских наук и доктора философии, которая показала, что два человека с тетраплегией смогли управлять роботизированными руками силой мысли, подключившись к нейронному интерфейсу BrainGate. Оба участника смогли дотянуться до предметов и схватить их в трехмерном пространстве, а один из участников впервые за почти 15 лет после паралича смог самостоятельно выпить чашку кофе с помощью этой системы. В октябре 2020 года два пациента смогли беспроводным способом управлять Surface Book 2 с Windows 10 для отправки текстовых сообщений, электронной почты, совершения покупок и банковских операций, используя только силу мысли через мозговой компьютерный интерфейс Stentrode. Это был первый случай, когда интерфейс мозг-компьютер был имплантирован через кровеносные сосуды пациента, что позволило избежать необходимости в открытой операции на мозге.

In 1870, Eduard Hitzig and Gustav Fritsch demonstrated that electrical stimulation of the brains of dogs could produce movements. Robert Bartholow showed the same to be true for humans in 1874. By the start of the 20th century, Fedor Krause began to systematically map human brain areas, using patients that had undergone brain surgery. Prominent research was conducted in the 1950s. Robert G. Heath experimented with mental patients, aiming to influence his subjects' moods through electrical stimulation. Yale University physiologist Jose Delgado demonstrated limited control of animal and human subjects' behaviours using electronic stimulation. He invented the stimoceiver or transdermal stimulator, a device implanted in the brain to transmit electrical impulses that modify basic behaviours such as aggression or sensations of pleasure. Delgado was later to write a popular book on mind control, called Physical Control of the Mind, where he stated: "the feasibility of remote control of activities in several species of animals has been demonstrated [ ] The ultimate objective of this research is to provide an understanding of the mechanisms involved in the directional control of animals and to provide practical systems suitable for human application." In the 1950s, the CIA also funded research into mind control techniques, through programs such as MKULTRA. Perhaps because he received funding for some research through the US Office of Naval Research, it has been suggested (but not proven) that Delgado also received backing through the CIA. He denied this claim in a 2005 article in Scientific American describing it only as a speculation by conspiracy theorists. He stated that his research was only progressively scientifically motivated to understand how the brain works. Current research is focused on enabling paralyzed patients to move external devices through thought as well as facilitating thought to text capability in this population. In 2012, a landmark study in Nature, led by pioneer Leigh Hochberg, MD, PhD, demonstrated that two people with tetraplegia were able to control robotic arms through thought when connected to the BrainGate neural interface system. The two participants were able to reach for and grasp objects in three dimensional space, and one participant used the system to serve herself coffee for the first time since becoming paralyzed nearly 15 years prior. In October 2020, two patients were able to wirelessly control a Surface Book 2 running Windows 10 to text, email, shop and bank using direct thought through the Stentrode brain computer interface. This was the first time a brain–computer interface was implanted via the patient's blood vessels, eliminating the need for open brain surgery.

Обеспокоенность и этические соображения

Этические вопросы включают в себя определение хороших кандидатов для получения нейронных имплантатов и допустимость их использования. Хотя глубокая стимуляция мозга все чаще становится стандартной процедурой для пациентов с болезнью Паркинсона, могут возникать поведенческие побочные эффекты. В научной литературе описаны такие возможные последствия, как апатия, галлюцинации, компульсивный азарт, гиперсексуальность, когнитивные нарушения и депрессия. Однако эти эффекты могут быть временными и связаны с правильным расположением и калибровкой стимулятора, что делает их потенциально обратимыми. Некоторые трансгуманисты, такие как Рэй Курцвейл и Кевин Уорвик, рассматривают мозговые имплантаты как следующий этап в прогрессе и эволюции человечества, в то время как другие, особенно биоконсерваторы, считают их неестественными и ведущими к утрате фундаментальных человеческих качеств. Это вызывает споры, аналогичные тем, что возникают в отношении других форм улучшения человека. Например, утверждается, что имплантаты технически превращают людей в кибернетические организмы (киборгов). Ожидается также, что все исследования будут соответствовать Хельсинкской декларации. Кроме того, применяются обычные юридические требования, такие как предоставление информации человеку с имплантатами и обеспечение добровольности их установки, за (очень) немногими исключениями. Другая проблема – уязвимость нейронных имплантатов к киберпреступности и несанкционированному наблюдению, поскольку имплантаты могут быть взломаны, использованы не по назначению или неправильно спроектированы. Саджа утверждает, что "важно защищать личные мысли" и не считает целесообразным возлагать эту ответственность исключительно на правительство или какую-либо компанию. Уолтер Гланнон, нейроэтик из Калгарийского университета, отмечает, что "существует риск взлома микрочипов третьими лицами" и что "это может помешать пользователю реализовать свои намерения, а также нарушить конфиденциальность путем извлечения информации из чипа". Это подчеркивает необходимость принятия действенного законодательства для защиты прав человека и основных гражданских свобод в условиях возможности злоупотребления и принудительной имплантации устройств контроля над разумом и устройств наказания, наносящих электрические удары в мозг несогласным, не желающим и не подозревающим жертвам, являющимся личными и политическими врагами влиятельных лиц, не проявляющих заботы о других, таких как социопатические психопаты, связанные с военными и имеющие высокий уровень допуска к секретной информации, независимо от того, являются ли их враги внутренними или внешними. Имплантация устройства в кровеносные сосуды человека без его согласия, желания и надлежащей юридической документации, подтверждающей соответствующую медицинскую историю, необходимую для данного устройства, влияющего на мозг и подлежащего имплантации в кровеносные сосуды после введения в состояние бессознательности и применения веществ для стирания памяти о периоде до, во время и после несанкционированной незаконной имплантации всех соответствующих устройств, должна рассматриваться как преступление, влекущее за собой значительное, неоспоримое и применимое наказание.

Ethical questions raised include who are good candidates to receive neural implants and what are good and bad uses of neural implants. Whilst deep brain stimulation is increasingly becoming routine for patients with Parkinson's disease, there may be some behavioural side effects. Reports in the literature describe the possibility of apathy, hallucinations, compulsive gambling, hypersexuality, cognitive dysfunction, and depression. However, these may be temporary and related to correct placement and calibration of the stimulator and so are potentially reversible. Some transhumanists, such as Ray Kurzweil and Kevin Warwick, see brain implants as part of the next step for humans in progress and evolution, whereas others, especially bioconservatives, view them as unnatural, with humankind losing essential human qualities. It raises controversy similar to other forms of human enhancement. For instance, it is argued that implants would technically change people into cybernetic organisms (cyborgs). It is also expected that all research will comply with the Declaration of Helsinki. Yet further, the usual legal duties apply such as information to the person wearing implants and that the implants are voluntary, with (very) few exceptions. Other concerns involve vulnerabilities of neural implants to cybercrime or intrusive surveillance as neural implants could be hacked, misused, or misdesigned. Sadja states that "one's private thoughts are important to protect" and does not consider it a good idea to just charge the government or any company with protecting them. Walter Glannon, a neuroethicist of the University of Calgary notes that "there is a risk of the microchips being hacked by third parties" and that "this could interfere with the user's intention to perform actions, violate privacy by extracting information from the chip". It brings up the need for enforceable legislation to protect the human rights and basic civil liberties of humans when it is possible and probable for misuse and unwilling implantation of mind control devices and punishment devices, producing electrical shocks to the brain in non consenting, unwilling, unwitting targets of personal and political enemies of influential people of power without a care for others, such as sociopathic psychopaths with military ties and high security clearances whether their enemies be domestic or foreign. It needs to be on the books as a crime with significant, undeniable enforceable punishments to implant a device into a person’s blood vessels without the person’s consent, willingness, and legal documentation for appropriate medical history needs for a relevant device that affects the brain and can be implanted in a person’s blood vessel after rendering them unconscious and administering substances to wipe their memory for the time before, during, and after the non consensual illegal implantation of all relevant, appropriate devices.

В художественной литературе и философии

Имплантаты мозга стали частью современной культуры, однако ранние философские размышления на эту тему восходят к Рене Декарту. В своих «Размышлениях» 1641 года Декарт утверждал, что невозможно определить, являются ли все наши кажущиеся реальными переживания результатом обмана злого демона. Современную интерпретацию аргумента Декарта представляет мысленный эксперимент «мозг в колбе», который описывает мозг, поддерживаемый вне тела в питательной среде и подключенный к компьютеру, способному стимулировать его таким образом, чтобы создавать иллюзию нормальной жизни. В XX веке популярная научная фантастика, затрагивающая темы имплантатов мозга и контроля над разумом, получила широкое распространение, зачастую в антиутопическом ключе. Литература 1970-х годов углубилась в эту тему, в частности, роман Майкла Крайтона «Терминальный человек», где мужчина с повреждением мозга получает экспериментальный хирургический имплантат для предотвращения приступов, которым он злоупотребляет, вызывая их ради удовольствия. Другой пример – произведения Ларри Нивена, в которых он описывает «проволочные головы» в своих рассказах цикла «Известное пространство». Более оптимистичный взгляд на имплантаты мозга, используемые для связи с компьютером в качестве формы расширенного интеллекта, можно увидеть в романе Альгиса Будриса 1976 года «Майклмас». Ранней темой стала боязнь злоупотребления технологией со стороны правительства и военных. В сериале BBC 1981 года «Человек кошмара» пилот высокотехнологичной мини-подводной лодки связан с аппаратом через имплантат мозга, но становится жестоким убийцей после его удаления. Пожалуй, самым влиятельным романом, исследующим мир имплантатов мозга, был роман Уильяма Гибсона 1984 года «Нейромант». Это был первый роман в жанре, получившем название «киберпанк». Он рассказывает о компьютерном хакере, действующем в мире, где наемники оснащены имплантатами мозга для усиления силы, зрения, памяти и т.д. Гибсон вводит термин «матрица» и концепцию «подключения» с помощью головных электродов или прямых имплантатов. Он также исследует возможные развлекательные применения имплантатов мозга, такие как «симстим» (симулированная стимуляция) – устройство для записи и воспроизведения переживаний. Работа Гибсона вызвала всплеск упоминаний об имплантатах мозга в популярной культуре. Его влияние ощущается, например, в ролевой игре 1989 года Shadowrun, которая позаимствовала его термин «datajack» для обозначения интерфейса мозг-компьютер. Имплантаты в романах и рассказах Гибсона послужили основой для фильма 1995 года «Джонни Мнемоник» и, позднее, для трилогии «Матрица». К произведениям художественной литературы с имплантатами или имплантатами мозга относятся серия «Тайперс», фильм «Человек-паук 2», сериал «Земля: Конечный конфликт» и многочисленные компьютерные и видеоигры. Цикл «Разрыв» (The Gap into): В серии романов Стивена Р. Дональдсона использование (и злоупотребление) технологией «зонных имплантатов» играет ключевую роль в нескольких сюжетных линиях. Аниме и манга «Призрак в доспехах»: в центре внимания технология нейронного усиления «кибермозга». Имплантаты мощных компьютеров обеспечивают значительно увеличенную емкость памяти, абсолютное воспоминание, а также возможность просматривать собственные воспоминания на внешнем устройстве. Пользователи также могут инициировать телепатическую беседу с другими пользователями «кибермозга», однако существуют и недостатки: взлом «кибермозга», злонамеренное изменение памяти и преднамеренное искажение субъективной реальности и опыта. В романе Ларри Нивена и Джерри Пурнелла «Клятва верности» (1981) частная компания строит аркологию с высоким уровнем наблюдения и феодальным обществом из-за беспорядков в Лос-Анджелесе. Её система управляется MILLIE – передовой компьютерной системой, при этом некоторые высокопоставленные руководители могут общаться с ней напрямую и получать всезнание о работе аркологии благодаря дорогим имплантатам в мозге.

Brain implants are now part of modern culture but there were early philosophical references of relevance as far back as René Descartes. In his 1641 Meditations, Descartes argued that it would be impossible to tell if all one's apparently real experiences were in fact being produced by an evil demon intent on deception. A modern twist on Descartes' argument is provided by the "brain in a vat" thought experiment, which imagines a brain, sustained apart from its body in a vat of nutrients, and hooked up to a computer which is capable of stimulating it in such a way as to produce the illusion that everything is normal. Popular science fiction discussing brain implants and mind control became widespread in the 20th century, often with a dystopian outlook. Literature in the 1970s delved into the topic, including The Terminal Man by Michael Crichton, where a man with brain damage receives an experimental surgical brain implant designed to prevent seizures, which he abuses by triggering for pleasure. Another example is Larry Niven's science fiction writing of wire heads in his "Known Space" stories. A somewhat more positive view of brain implants used to communicate with a computer as a form of augmented intelligence is seen in Algis Budrys 1976 novel Michaelmas. Fear that the technology will be misused by the government and military is an early theme. In the 1981 BBC serial The Nightmare Man the pilot of a high tech mini submarine is linked to his craft via a brain implant but becomes a savage killer after ripping out the implant. Perhaps the most influential novel exploring the world of brain implants was William Gibson's 1984 novel Neuromancer. This was the first novel in a genre that came to be known as "cyberpunk". It follows a computer hacker through a world where mercenaries are augmented with brain implants to enhance strength, vision, memory, etc. Gibson coins the term "matrix" and introduces the concept of "jacking in" with head electrodes or direct implants. He also explores possible entertainment applications of brain implants such as the "simstim" (simulated stimulation) which is a device used to record and playback experiences. Gibson's work led to an explosion in popular culture references to brain implants. Its influences are felt, for example, in the 1989 roleplaying game Shadowrun, which borrowed his term "datajack" to describe a brain–computer interface. The implants in Gibson's novels and short stories formed the template for the 1995 film Johnny Mnemonic and later, The Matrix Trilogy. Pulp fiction with implants or brain implants include the novel series Typers, film Spider Man 2, the TV series Earth: Final Conflict, and numerous computer/video games. The Gap Cycle (The Gap into): In Stephen R. Donaldson's series of novels, the use (and misuse) of "zone implant" technology is key to several plotlines. Ghost in the Shell anime and manga franchise: Cyberbrain neural augmentation technology is the focus. Implants of powerful computers provide vastly increased memory capacity, total recall, as well as the ability to view his or her own memories on an external viewing device. Users can also initiate a telepathic conversation with other cyberbrain users, the downsides being cyberbrain hacking, malicious memory alteration, and the deliberate distortion of subjective reality and experience. In Larry Niven and Jerry Pournelle's Oath of Fealty (1981) an arcology with high surveillance and feudal like society is built by a private company due to riots around Los Angeles. Its systems are run by MILLIE, an advanced computer system, with some high level executives being able to communicate directly with it and given omniscience of the arcology's workings via expensive implants in their brains.

Фильм

Мозговой штурм (1983): Военные пытаются взять под контроль новую технологию, способную записывать и передавать мысли, чувства и ощущения. Робокоп (1987) Научно-фантастический боевик. Полицейский Алекс Мерфи убит и возрождён в качестве сверхчеловеческого киборга-правоохранителя. Джонни Мнемоник (1995): Главный герой работает "мнемоническим курьером", используя имплант в мозге для хранения данных, что позволяет ему незаметно доставлять конфиденциальную информацию между сторонами. Маньчжурский кандидат (2004): С целью контроля над разумом, в голову президентского кандидата Реймонда Шоу незаметно имплантируют чип корпорация "Маньчжурская Глобал" – вымышленная геополитическая организация, стремящаяся превратить части правительства в спящие ячейки или марионеток для достижения своих финансовых целей. Hardwired (2009): Корпорация, стремясь вывести маркетинг на новый уровень, имплантирует чип в мозг главного героя. Терминатор: Спасение (2009): Персонаж по имени Маркус Райт обнаруживает, что он киборг, и должен выбрать, сражаться за людей или на стороне злого искусственного интеллекта.

Телевидение

"Клетка счастья" (1972) Немецкий ученый работает над способом подавления чрезмерной агрессии солдат, разрабатывая имплантаты, напрямую стимулирующие центры удовольствия в мозге. Также известен как "Похитители разума". "Человек на шесть миллионов долларов" (1974–1978) Стив Остин попадает в аварию и восстанавливается как киборг. "Бионическая женщина" (1976–1978) Джейми Соммерс попадает в аварию и восстанавливается как киборг. В сериале "Blake's 7" персонаж Олаг Ган получает имплантат мозга, призванный предотвратить будущую агрессию после осуждения за убийство офицера угнетающей Федерации. "Темный ангел": печально известная "Красная серия" использует нейроимплантаты, вводимые в ствол мозга в основании черепа, для усиления, гиперактивации и превращения их носителей в практически неудержимых. К сожалению, эффект от имплантата истощает их организм в течение шести месяцев – года, приводя к смерти. "Секретные материалы" (эпизод: "Дуэйн Барри", относящийся к основной мифологии сериала): агент ФБР Дана Скалли обнаруживает имплантат под кожей на затылке, способный считывать ее мысли и изменять память посредством электрических сигналов, влияющих на химию мозга. Франшиза "Звездный путь": члены коллектива Борг оснащены имплантатами мозга, соединяющими их с коллективным сознанием Борг. Франшиза "Звездные врата: SG-1": продвинутые репликаторы Асуран взаимодействуют с людьми, вводя свою руку в мозг. "Звездные врата: SG-1" (7 сезон), эпизод #705, "Ревизии". Компьютерная сеть, связанная со всеми мозгами жителей. Искусственный интеллект в интерфейсе способен стирать и переписывать историю, и он это делает. "Грань": Наблюдатели используют имплантат в виде иглы, который самостоятельно направляется и позволяет им читать мысли других, ценой потери эмоций. Имплантат также обеспечивает телепортацию на короткие расстояния и повышает интеллект. "Персона интереса", 4 сезон, эпизод 81 или 13, "Пропавший". "Один из многих невинных людей, над которыми оперативники "Самаритянина" проводят эксперименты с нейронными имплантатами". Имплантаты мозга появляются в нескольких эпизодах "Сумеречной зоны": в эпизоде "Прямой путь" студентов заставляют установить имплантаты мозга и контролируют их с их помощью. В эпизоде "Послание" персонаж по имени Дженнифер Уинтер получает имплантат мозга, чтобы слышать. В эпизоде "Ад на земле" персонаж по имени Бен Колер получает имплантат мозга, чтобы спасти свою жизнь. А в эпизоде "День суда" преступнику имплантируют чип в продолговатый мозг нижнего ствола мозга. Принудительно имплантированный чип вызывает невыносимую боль и дезориентацию с помощью пульта дистанционного управления в зоне действия. В эпизоде "Пробуждение", 3 сезон, эпизод 10, женщина с неврологическими нарушениями получает имплантат мозга, чтобы стать более похожей на обычного человека. В британском научно-фантастическом сериале-антологии "Черное зеркало" есть несколько эпизодов, в которых персонажи имеют имплантаты на голове, в мозге или в глазах, обеспечивающие видеозапись и воспроизведение, дополненную реальность и связь. "Земля: Последний конфликт", 1 сезон, эпизод 12, "Побег Сандовала": персонаж Сандовал испытывает сбой в работе своего имплантата мозга. "Земля: Последний конфликт", 4 сезон, эпизод 12, "Вершина": персонажу Лиаму имплантируют устройство нейронной слежки.

The Happiness Cage (1972) A German scientist works on a way of quelling overly aggressive soldiers by developing implants that directly stimulate the pleasure centers of the brain. Also known as The Mind Snatchers. Six Million Dollar Man (1974 to 1978) Steve Austin has an accident and is rebuilt as a cyborg. The Bionic Woman (1976 to 1978) Jaime Sommers has an accident and is rebuilt as a cyborg. Blake's 7: Olag Gan, a character, has a brain implant which is supposed to prevent future aggression after being convicted of killing an officer from the oppressive Federation. Dark Angel: The notorious Red Series use neuro implants pushed into their brain stem at the base of their skull to amp them up and hyper adrenalize them and make them almost unstoppable. Unfortunately the effects of the implant burn out their system after six months to a year and kill them. The X Files (episode:Duane Barry, relevant to the overreaching mytharc of the series. ): FBI Agent Dana Scully discovers an implant set under the skin at the back of her neck which can read her every thought and change memory through electrical signals that alter the brain chemistry. Star Trek franchise: Members of the Borg collective are equipped with brain implants which connect them to the Borg collective consciousness. Stargate SG 1 franchise: Advanced replicators, the Asuran interface with humans by inserting their hand into the brain of humans. Stargate SG 1 franchise: Stargate SG 1 (season 7). Episode #705. Title "Revisions". A computer network linked to all the brains of the inhabitants. The A. I. in the interface has the ability to erase and rewrite history and does so. Fringe: The Observers use a needle like, self guided implant which allows them to read the minds of others at the expense of emotion. The implant also allows for short range teleportation and increases intelligence. Person of Interest, Season 4. Episode 81 or 13. Title "M. I. A" "One of many innocent people who Samaritan operatives are experimenting on with neural implants." Brain implants appear in several episodes of The Outer Limits: in the episode "Straight and Narrow", students are forced to have brain implants and are controlled by them. In "The Message", a character named Jennifer Winter receives a brain implant to hear. In "Living Hell", a character named Ben Kohler receives a brain implant to save his life. And in "Judgment Day", a character who is judged a criminal has a chip implanted on the medulla oblongata of the lower brainstem The forcibly implanted chip induces overwhelming pain and disorientation by a remote control within range. In the episode "Awakening", season three, episode 10, a neurologically impaired woman receives a brain implant to help her become more like a typical human. Black Mirror, a British science fiction television anthology series, has several episodes in which characters have implants on their head or in their brain or eyes, providing video recording and playback, augmented reality, and communication. Earth: Final Conflict, in season 1, episode 12, named "Sandoval's Run", the character named Sandoval experiences the breakdown of his brain implant. Earth: Final Conflict, in season 4, episode 12, named "The Summit", the character named Liam is implanted with a neural surveillance device.

Видеоигры

В видеоиграх PlanetSide, PlanetSide 2 и Chrome игроки могут использовать имплантаты для улучшения прицеливания, скорости бега и зрения, а также для других улучшений. Серия видеоигр Deus Ex рассматривает природу и последствия улучшения человека, касаясь широкого спектра протезов и имплантатов мозга. Deus Ex: Human Revolution, действие которой происходит в 2027 году, подробно описывает влияние человеческой аугментации на общество и противоречия, которые она может вызвать. В игре несколько персонажей имеют имплантированные нейрочипы для помощи в их профессии (или по прихоти). Примеры включают пилота вертолета с имплантированными чипами для более точного управления летательным аппаратом и анализа траекторий полета, скорости и пространственной ориентации, генерального директора, получившего искусственную руку для лучшего броска бейсбольного мяча, а также хакера с интерфейсом мозг-компьютер, обеспечивающим прямой доступ к компьютерным сетям и позволяющим выступать в качестве «человеческого прокси», давая возможность человеку, находящемуся в удаленном месте, контролировать его действия. Игра поднимает вопрос об обратной стороне такого рода аугментации, поскольку те, кто не может позволить себе улучшения (или возражают против них), быстро оказываются в серьезном невыгодном положении по сравнению с людьми с искусственно улучшенными способностями. Исследуется и перспектива того, что человека могут заставить использовать механические или электронные улучшения только для получения работы. Сюжет затрагивает эффект отторжения имплантатов с помощью вымышленного препарата «Нейропозин», который разрушает глиальную ткань и вызывает сильную зависимость, оставляя людям с аугментациями мало выбора, кроме как продолжать покупать препарат у единственной биотехнологической корпорации, контролирующей его цену. Без этого препарата люди с аугментациями испытывают отторжение имплантатов (вместе с последующей потерей их функциональности), изнурительную боль и возможную смерть. В видеоигре AI: The Somnium Files используется прямой нейронный интерфейс для инвазивного соединения мыслей и снов двух людей, вплоть до того, что один человек может насильственно извлекать информацию из мозга другого. Хотя этические аспекты этого не особо обсуждаются, значительные опасения, связанные с этой технологией, такие как смешение сознания связанных людей или их торговля, а также принудительное инвазивное подключение, поднимаются и являются частью основной сюжетной линии. "Cyberpunk 2077", разработанная CD Projekt Red, является заметным изображением передовой технологии нейроинтерфейсов в жанре киберпанк. В игре нейроинтерфейсы представляют собой существенный отход от традиционных имплантатов мозга, изобретательно подключаясь к спинному мозгу вместо прямого взаимодействия с мозгом. Этот уникальный подход основан на понимании того, что спинной мозг поддерживает прямую связь с мозгом, снижая потенциальный ущерб и обеспечивая бесшовную нейронную интеграцию. Кроме того, в игре представлены нейронные имплантаты, предназначенные для прямого подключения к шее, предоставляя пользователям беспрецедентные возможности. Эти передовые имплантаты позволяют людям достигать выдающихся результатов, таких как освоение конкретных навыков, таких как боевые техники, или совершенствование практических навыков, таких как кулинарное искусство. Кроме того, пользователи могут использовать возможности нейронной связи для удаленного манипулирования и взлома имплантатов других, демонстрируя многогранное применение нейроинтерфейсов в киберпанк-повествовании. Как пример спекулятивной фантастики, "Cyberpunk 2077" предлагает увлекательное исследование потенциальных достижений в технологии нейроинтерфейсов, расширяя границы воображения и создавая повествование, подчеркивающее преобразующее влияние таких инноваций на индивидуальные возможности и общественную динамику.

In the video games PlanetSide, PlanetSide 2 and Chrome, players can use implants to improve their aim, run faster, and see better, along with other enhancements. The Deus Ex video game series addresses the nature and impact of human enhancement with regard to a wide variety of prosthesis and brain implants. Deus Ex: Human Revolution, set in 2027, details the impact on society of human augmentation and the controversy it could generate. Several characters in the game have implanted neurochips to aid their professions (or their whims). Examples are of a helicopter pilot with implanted chips to better pilot her aircraft and analyse flight paths, velocity and spatial awareness, a CEO getting an artificial arm to throw a baseball better, as well as a hacker with a brain–computer interface that allows direct access to computer networks and also to act as a 'human proxy' to allow an individual in a remote location to control his actions. The game raises the question of the downsides of this kind of augmentation as those who cannot afford the enhancements (or object to getting them) rapidly find themselves at a serious disadvantage against people with artificial enhancement of their abilities. The spectre of being forced to have mechanical or electronic enhancements just to get a job is explored as well. The storyline addresses the effect of implant rejection by use of the fictional drug 'Neuropozyne' which breaks down glial tissue and is also fiercely addictive, leaving people who have augmentations little choice but to continue buying the drug from a single biotech corporation who controls the price of it. Without the drug augmented people experience rejection of implants (along with ensuing loss of implant functionality), crippling pain, and possible death. In the video game AI: The Somnium Files, a direct neural interface is used to invasively interface the thoughts and dreams of two individuals to the extent that one person could forcibly extract information from another person's brain. Although the ethics of it are not discussed much, the significant concerns presented by this sort of technology, such as blending of the minds of connected individuals or trading thereof, and forced invasive interfacing are brought up and form part of the core narrative. "Cyberpunk 2077," developed by CD Projekt Red, serves as a notable portrayal of advanced neuralware technology within the cyberpunk genre. In the game, neuralware represents a distinct departure from conventional brain implants by ingeniously connecting to the spinal cord instead of directly interfacing with the brain. This unique approach is grounded in the understanding that the spine maintains a direct correlation with the brain, mitigating potential damage while still facilitating seamless neural integration. Furthermore, the game features neural implants designed to interface directly with the neck, providing users with unparalleled capabilities. These cutting edge implants enable individuals to achieve extraordinary feats, such as mastering specific skills like combat techniques or refining practices like culinary arts. Additionally, users can harness the power of neural connectivity to remotely manipulate and infiltrate the implants of others, showcasing the multifaceted applications of neuralware in the cyberpunk narrative. As a representation of speculative fiction, "Cyberpunk 2077" offers an intriguing exploration of the potential advancements in neuralware technology, pushing the boundaries of imagination while weaving a narrative that underscores the transformative impact of such innovations on individual capabilities and societal dynamics.