Справочник автора/Анатомия и медицина/Нейроинтерфейсы
Пишете про ближайшее будущее? Что ж, давайте посмотрим, что у нас уже есть на настоящий момент.
Основы
Возбуждённый нейрон генерирует импульсы, частота (не амплитуда) которых меняется по мере увеличения возбуждения. Соответственно, они передаются другим нейронам. Поскольку они носят электрохимический характер, их можно как зарегистрировать микровольтметром, так и сымитировать при помощи электрода.
Научно-исследовательское оборудование
Бионический глаз
Своего рода символ, веха. В нынешний момент существуют очень примитивные приближения. Часть из них вообще работает только при сохранившейся сетчатке и возбуждает её, более радикальные системы пытались внедрять прямо электродами в затылочную область (предположительно — в шпорную борозду, как было точно — автор не помнит).
Проблемы:
- Глазной нерв — по сути, часть мозга. Огромный нейронный жгут. Подключиться к такой наноконструкции крайне сложно, а число каналов в нём огромно. Электроды приходится раскидывать прямо по зрительной коре, где есть хоть какой-то простор для манёвра.
- Живые ткани на то и живые, чтобы «в штыки» воспринимать инородное тело. А рубцовая ткань, которой обрастают электроды, хорошей работе не способствует.
- Зрение — процесс с обратной связью. On- и Off-поля передают информацию при конкретном положении глаза, это почти что ничто. Глаз постоянно шевелится (этот процесс называется саккадами и микросаккадами), «сканируя» окружающий мир. Т. е. для хоть какой-то работы искусственного глаза необходимо как-то перехватывать информацию о саккадах (если сохранились мышцы глазного яблока, способные ворочать непосредственно камеру или стеклянный протез, положение которого легко оцифровать — то ещё куда ни шло; в противном случае придётся считывать сигналы с нервов, управляющих этими мышцами).
Учитывая то, что топовые системы имеют максимум пару сотен линий, а саккады вообще игнорируют — легко понять, почему человек с ними видит чуть лучше, чем сквозь печную заслонку. Максимум может отличить дверной проём от стены, если операция была очень удачной.
Перспективы, на заметку тем, кто хочет писать правдоподобно:
- Нанотехнологии. В конце концов, на линии по производству микросхем вполне можно изготовить SRAM с выходом непосредственно с каждой ячейки на танталовую площадку, напылить изоляцию оксидом кремния, протравить окошки напротив тантала и т. д., т. е. создать микроматрицу размером X на Y, к которой можно как-то прижать срез глазного нерва.
- Метаматериалы. Какой-то из них будет способен «обмануть» организм, чтобы тот не строил вокруг него стену из рубцовой ткани. Главное, чтобы он не оказался ещё и канцерогенным!
- Грязные хаки и прочие изобретения. В конце концов, частота возбуждения на электроде может задавать уровень яркости в искомом On-поле, а амплитуда — его размер (т. е. электрический сигнал ощущается одним ближайшим нейроном либо доходит до его соседей, главное — чтобы от чрезмерной амплитуды не поплохело самому ближнему). Мозг поймёт, мозг вообще невероятно гибкая адаптивная система. Месяц-два и «эти странные вспышки» сложатся в новое зрение.
- Модульные системы. Провода из башки — опасно и сложно. Микросхема, которая вживлена под кожу и преобразует принятый по беспроводной связи массив данных в набор сигналов на возбуждающих электродах (заодно и выступая файрволом от возможной подачи опасных напряжений от забарахлившего оборудования) — это безопасно, просто и оставляет возможность модернизировать систему обработки изображения, вынесенную за пределы организма (совершенствовать обратную трассировку тех же саккад, например).
Искусственная рука
TLDR: конечности, функционирующие как живые (плюс-минус), уже имеются в открытом доступе. Уровня супер-пупер-вундерваффе из сай-фай пока не достигли, но учёные работают над этим.