Илон Маск: искусственное зрение от робота-хирурга может превзойти обычное

Офтальмология развивается стремительно. Только в прошлом году было одобрено 12 инновационных методов лечения разнообразных нарушений зрения: от синдрома сухого глаза и географической атрофии до ретинопатии новорожденных.

«Я думаю, что никогда еще офтальмолог не работал в столь благоприятное время, как сейчас», – говорит Питер МакДоннелл, директор Института глаза имени Уилмора и главный редактор журнала Ophthalmology Times.

Но, разумеется, самая важная и горячая тема в офтальмологии – восстановление зрения, как у тех, кто утратил его из-за болезни или травмы, так и из-за врожденной слепоты.

Один из самых интересных проектов по восстановлению зрения разворачивается под управлением всемирно известного визионера, инженера и миллиардера Илона Маска.

Обезьянки довольны

Весной 2024 года интернет облетело видео: 29-летний Нолан Арбо, парализованный почти полностью, после установки электронного имплантата под названием Telepathy (телепатия) исключительно силой мысли смог играть в шахматы и даже писать сообщения в соцсети.

Чип-имплантат был разработан в компании Илона Маска Neuralink и позволяет частично восстановить функции организма, утраченные в результате травм или заболеваний, поражающих мозг.

И вот новая разработка Илона Маска – Blindsight (англ. «слепое зрение»): этот чип придуман, чтобы преодолеть слепоту. «Должен отметить, что имплантат уже работает у обезьян. Разрешение пока что низкое, как самая ранняя компьютерная графика у Nintendo, но со временем оно станет, возможно, даже лучше, чем при нормальном зрении человека. Ни одна обезьянка не погибла и не пострадала от серьезной травмы в результате установки чипа Neuralink», – написал Маск. Последнее замечание было обращено к защитникам животных, у них к миллиардеру масса претензий.

Чипы вставляются в мозг при помощи робота-хирурга. Проводки, идущие от чипа, настолько тонки, что руки человека с этой работой не справляются, тем более, что она должна быть произведена с высочайшей точностью. В случае чипа Telepathy все сработало отлично, и Маск считает, что проект по возвращению человеку зрения тоже должен быть успешен.

Честолюбие и вызовы

Все знают, что Илон Маск ставит перед собой и своими компаниями амбициозные цели – чего стоит полет на Марс, который пока что не осуществился, и, не исключено, останется в ближайшие десятилетия лишь мечтой. Но во многих случаях то, на что скептики смотрели как на причуду миллиардера, претворялось в жизнь.

Маск считает, что коллективам исследователей и инженеров под его управлением по силам со временем сделать парализованного человека почти независимым: он сможет самостоятельно взаимодействовать со средой и общаться. Для этого «всего лишь» нужно установить ему в мозг имплантаты, которые позволят выполнять двигательные функции силой мысли.

Задача восстановить зрение – гораздо более серьезный вызов, чем вернуть телу возможность двигаться.

При движении командует мозг, а руки, ноги и другие части тела реагируют на его команды. Иными словами, внутренний сигнал инициируется в границах тела и в тех же границах воспринимается «исполнителем» – рукой, ногой, позвоночником, а точнее, соответствующими мышцами и суставами.

Со зрением все иначе: мозг должен принять внешний сигнал, посылаемый глазом через оптический нерв. Если Neuralink сможет миновать и глаз, и оптический нерв, то такой чип позволит миллионам слепых людей во всем мире стать зрячими.

Пока же заявления Маска вызывают у ученых массу вопросов.

С какими обезьянами экспериментировала группа исследователей Neuralink – слепыми от рождения или с теми, кто утратил зрение позже? Были ли животные полностью слепыми или остаточное зрение сохранилось? Это важно, потому что сегодня уже есть некоторый опыт восстановления зрения после его утраты, но не у тех, кто никогда его не имел. То есть речь о работе с нуля или требовалось только восстановить сигнальные цепочки от глаз к мозгу, которые ранее имелись, но в результате травмы были нарушены?

Не зная, как именно работает новый девайс, остается только строить догадки.

Ученые Вашингтонского университета не верят

Йон Файн, профессор психологии Вашингтонского университета и ведущий автор недавно опубликованного исследования, весьма скептически относится к затее Neuralink. Он считает, что проект базируется на неверной посылке: если имплантировать миллионы крохотных электродов в визуальную зону коры мозга, то она, обрабатывая сигналы извне, сгенерирует «картинку» с высоким разрешением.

Группа Файна разработала программу, в основу которой положены данные большого количества исследований коры головного мозга. Симуляция видео, главным героем которого стала кошка, при разрешении в 45 000 пикселей дает абсолютно четкую картинку. Но когда исследователи произвели модель, симулирующую восприятие человека с 45 000 электродами в зрительной коре, кошечка получилась расплывчатой, туманной.

Этот пример демонстрирует, что один электрод не равен одному пикселю и, скорее всего, стимулирует один-единственный нейрон. В отличие от крошечной точки на экране, нейрон информирует мозг о картинке в небольшой области пересечения зрительной зоны и зоны под названием «рецептивная область». Таким образом при естественном зрении одно-единственное маленькое пятнышко света активирует не один нейрон, а сложную нейронную сеть. Четкость картинки зависит от того, как информация обрабатывается тысячами нейронов, и это довольно сложно воспроизвести при помощи мозгового имплантата.

«Инженеры часто считают, что электроды производят пиксели. Но биология так не работает. Мы надеемся, что наши симуляции на основе простой модели визуальной системы могут дать информацию о том, как эти имплантаты будут выполнять свою функцию. Эти симуляции очень сильно отличаются от интуитивных представлений инженера, если он мыслит в пикселях, как на компьютерном экране», – говорит Файн.

Инженерные достижения команды Маска и правда значительны, но остается проблема: как воспроизвести нейронный код (комплексный паттерн передачи сигналов многими тысячами клеток), который дает четкое изображение?

«Даже чтобы получить обычное человеческое зрение, нужно не только подогнать электроды к каждой клетке в визуальной коре, но стимулировать их соответствующим кодом. Это очень сложно, потому что каждая отдельная клетка имеет свой код. Вы не можете стимулировать по очереди каждую из 44 000 клеток у слепого человека и просить: нарисуй, что ты видишь, когда я стимулирую эту клетку. Потребуются годы, чтобы выполнить эту работу для каждой клетки», – говорит Файн.

Нолан Арбо верит и надеется

Совсем недавно появился подкаст 8-часового интервью американского ученого Лекса Фридмана с Илоном Маском и его коллегами под названием «Neuralink и будущее человечества». Об усилиях компании, направленных на восстановление зрения, в интервью рассказывает соучредитель Neuralink Донджин Сео. Судя по его словам, ученые и инженеры вполне осознают огромную сложность задачи, о которой говорит и пишет Йон Файн, и, тем не менее, принимают этот вызов.

По словам Сео, система Blindsight не претендует на восстановление зрения, близкого естественному, в скором времени. Лишенный зрения пациент будет носить очки со вшитыми в них алгоритмами распознавания наличия объектов, затем их границ, так что внешняя среда станет для него более безопасной. «Расплывчатая кошечка» из симуляции Файна – первый этап, откуда можно двигаться дальше.

Сео считает, что искусственное зрение, когда внешняя камера, прикрепляемая к голове пациента, через электроды стимулирует мозг, может иметь одно важное преимущество. В то время, как наш глаз в силу своего устройства видит лишь в узком диапазоне волн, камера не имеет таких ограничений. Именно это имел в виду Илон Маск, говоря, что у нового девайса есть потенциал в чем-то превзойти обычное зрение.

Еще в интервью участвовал тот самый Нолан Арбо, которому посчастливилось получить имплантат системы Telepathy.

«Даже само пребывание в компании Neuralink в течение нескольких месяцев, общение с этими людьми, когда я мог заглянуть им в глаза, услышать, что они говорят о своей мотивации, очень меня вдохновило», – сказал он.

Пока есть люди, движимые благородной целью помочь тем, кто сейчас ограничен в своих физических возможностях, у Нолана остается надежда.

Коллажи Дмитрия ПЕТРОВА