© pixabay.com

С каждым годом ученые подбираются чуть-чуть ближе к пониманию принципов работы мозга. Их знания помогают создавать новые технологии на стыке IT и нейронаук. Какие разработки сегодня ближе всего к тому, чтобы расширить возможности медиков, пациентов и просто людей, желающих сделать апгрейд головы? Анализ тысяч патентов в области нейротехнологий позволил выявить десять инновационных систем улучшения мозга на острие прогресса.

Лечение и диагностика на основе больших данных

Стоимость вычислительных мощностей, аппаратных датчиков и облачных хранилищ падает, так что в вопросах здоровья мозга системы уже скоро смогут использовать данные, полученные от гораздо большего числа пациентов, чем когда-либо прежде. Анализ таких данных поможет разобраться, в какой части шкалы «больной — здоровый» лежат показатели конкретного пациента, а также отследить изменения этих показателей во времени. Все это позволит ставить диагнозы и назначать эффективные методы лечения на основе наиболее похожих случаев.

Такие компании, как CNS Response и Advanced Brain Monitoring, уже внедряют системы, использующие потенциал больших данных.

График от компании NS Response, показывающий силу реакции пациента на раздражитель, — пример того, как выглядит отчет программы, выдаваемый на основе нейрометрических показателей

Интерфейс «мозг — компьютер»

Компьютерные мозговые интерфейсы связывают команды, подаваемые человеком мысленно, с различными аппаратами. Мировой рынок в области таких интерфейсов, скорее всего, к 2020 году разрастется до полутора миллиардов долларов, причем около 85% технологий, как ожидается, будут неинвазивными.

Такие компании, как Emotiv и NeuroSky, развивают технологию нейронных интерфейсов, а в это время другие организации уже разрабатывают комплексные экосистемы для взаимодействия с ней. У Philips есть патенты, описывающие системы чтения сигналов ЭЭГ, которые помогают пациентам, страдающим боковым амиотрофическим склерозом (БАС), управлять бытовой техникой через нейронный интерфейс.

Пример: система Philips, позволяющая контролировать бытовую технику силой мысли.

  • Пользователь мысленно посылает команды
  • Носимый дисплей отображает навигационный интерфейс
  • Приложение читает команды и подключает устройства
  • Смарт-устройства активируются

Нейромониторинг в режиме реального времени и средства роботизации

Многие компании, среди которых Medtronic, Neuropace и St. Jude Medical, разрабатывают системы мониторинга активности мозга и оказания адекватной медицинской помощи в режиме реального времени.

Эти системы могут распознавать симптомы, приводящие к нежелательным для мозга последствиям, например к эпилептическому припадку. Они принимают превентивные медицинские меры, смягчающие последствия или устраняющие опасность. Некоторые системы мониторинга сочетаются со вспомогательными устройствами — роботизированными средствами, позволяющими пациентам, страдающим неврологическими расстройствами, такими как БАС, восстановить утраченный контроль над моторно-двигательным аппаратом.



Изображение, взятое из патентного документа: стимуляция нейронной активности при застегивании пуговиц при помощи роботизированных инструментов

Системы управления транспортным средством на основе нейроинтерфейса

Сразу несколько патентов описывают системы, использующие датчики нейронной активности для отслеживания состояния пилота транспортного средства. В случае необходимости — критического снижения уровня внимания пилота — система примет меры по его стимуляции или переведет транспортное средство на автопилот.

Новые системы, интегрированные в механизмы автомобилей, в реальном времени следят за показателями водителя и заметят, если тот отвлечется (например, станет набирать СМС за рулем) или начнет засыпать. Вооруженные силы США, автомобильные гиганты вроде Toyota, стартапы вроде Freer Logic, производители медицинских устройств и страховщики — все патентовали изобретения, решающие эту проблему.


Система управления летательным аппаратом, обрабатывающая сигналы ЭЭГ пилота

Видеоигры для тренировки мозга

Программы, доступные онлайн и через мобильные устройства, на сегодня включают в себя игровые системы, ориентированные на развитие определенных когнитивных и эмоциональных систем мозга.

Такие компании, как Posit Science и Lumos Labs, уже зарегистрировали патенты в этой отрасли и сформировали значительную деловую активность. В качестве примера приведем патент, недавно зарегистрированный Lumos Labs. Речь в нем идет о системе развития подвижного интеллекта и рабочей памяти человека посредством упражнений с запоминанием разных объектов.

Системы, реагирующие на изменения мозговой активности

Как утверждает генеральный директор Microsoft Сатья Наделла, «из прошлого, где вычислительные мощности всегда были скудны, мы движемся в будущее, где они практически безграничны. По-настоящему редким товаром в будущем станет внимание со стороны человека».

Недавнее исследование, проведенное Microsoft, показало, что 68% людей, давно пользующихся компьютерными технологиями, и 67% активных пользователей социальных сетей испытывают трудности, когда необходимо сосредоточиться на выполнении какой-либо задачи. Гиганты IT уже сегодня патентуют системы повышения производительности труда, использующие, например, сигналы ЭЭГ для распознавания психического состояния пользователя.

Лечение в виртуальной реальности в сочетании с ЭЭГ и ТСПТ

Виртуальная реальность быстро набирает популярность как в вопросах лечения ПТСР и фобий, так и при оказании помощи хирургам в операционной.

Медицинские компании, такие как Medtronic и Brainlab, а также рыночные аналитики вроде компании Nielsen активно регистрируют патенты в этой отрасли. Патент Evoke Neuroscience, который мы приводим в качестве примера, иллюстрирует взаимодействие между системой виртуальной реальности, ЭЭГ и транскраниальной стимуляцией постоянным током (ТСПТ).

«Внимательные» аксессуары

Сегодня трекеры на запястье пригодятся для улучшения не только физического здоровья, но и умственного. Приложения для медитации, продаваемые вместе с портативными датчиками ЭЭГ, например система Muse от InteraXon, помогают пользователям в вопросах концентрации и саморегуляции.

Даже универсальные фитнес-трекеры начинают интегрировать приложения по охране психического здоровья и его укреплению. Компания Jawbone через дочернее предприятие BodyMedia зарегистрировала патенты на изобретения, учитывающие физиологические и контекстуальные факторы.

Изображение, взятое из патентного документа: приложения по охране психического здоровья на носимых аксессуарах

Совместная когнитивная симуляция

Речь идет о системах, которые позволяют улучшить процесс обучения и приобретения рабочих навыков на интерактивных онлайн-платформах, использующих модели совместной когнитивной симуляции. Организации, зависящие от человеческого капитала, такие как AT&T и Accenture, и стартапы вроде Applied Cognitive Engineering разрабатывают приложения в этой области и регистрируют соответствующие патенты.

Электрическая и магнитная стимуляция головного мозга

Существуют технологии, которые могут влиять на активность мозга посредством магнитных полей или электрических импульсов, и они становятся все более распространенными. В нескольких больницах и клиниках уже предлагаются процедуры, основанные на стимуляции мозга. DARPA размещает контракты на разработку систем улучшения памяти при помощи направленной электростимуляции, так что потребители скоро смогут купить смарт-аксессуары, вводящие мозг в ряд состояний — от экситации до расслабления.

Иллюстрация взята из патентного документа: носимое устройство кожной электронной стимуляции

Этот патент — собственность молодого стартапа Thync под эгидой KhoslaVentures. Среди иных компаний, развивающих технологии стимуляции мозга, можно перечислить St.Jude MedicalBrainlab и Neuronetics.

Узнать больше о нейротехнологиях для апгрейда головы можно тут.