О возможности внедрения электронных микросхем в человеческое тело говорят на протяжении последнего десятилетия. В большинстве своем такого рода улучшений боятся, ведь побочные эффекты от них еще не изучены. И если человечество только привыкает к возможности открывать замки или оплачивать покупки одним прикосновением руки с вшитым чипом, то в серьезных медицинских исследованиях микроустройства используются уже давно.

В конце прошлого года соучредитель нейротехнологической компании Neuralink Илон Маск на саммите Совета директоров The Wall Street Journal заявил о необходимости проведения испытаний по имплантации нейрочипов на людях. Опыты на свиньях и обезьянах прошли успешно — настало время человека. По словам миллиардера, первые нейрочипы будут вживляться в пациентов с тяжелыми травмами спинного мозга. Благодаря имплантации они смогут вновь ходить и двигать руками. Теоретически, чип будет фиксировать нейронную активность и стимулировать отделы мозга, тем самым помогая организму двигаться. Но это лишь в теории. На практике испытания инновационного стартапа уже дважды переносились. Причина — жестокое обращение с животными. Поэтому пока менеджеры Neuralink отбиваются от нападок зооактивистов, обвиняющих компанию в смертельных экспериментах над обезьянами, полномасштабные испытания по имплантации нейрочипов продолжат буксовать.

Возможно, человечество пока не готово к таким глобальным изменениям самого подхода к лечению, например, заболеваний опорно-двигательной системы, а вот к небольшим альтернативам — вполне.

Чипы для исследований

2022 год должен был стать началом массовых экспериментов по чипизации во многих странах мира, в том числе и в России. Так, согласно отечественной программе «Мозг, здоровье, интеллект, инновации на 2021–2029 годы», разработанной Российской академией наук совместно с МГУ, начиная с этого года добровольцам должны начать вживлять чипы в мозг. Правда, Минобрнауки опровергло решение масштабировать разработку, отметив ее нецелесообразность. Но это лишь сейчас. Факт остается фактом: после устранения законодательных барьеров, подготовки технологической базы и отработки методик на животных эксперимент будет проведен и на человеке. А пока страх перед насильственным вживлением имплантатов множится, ученые нашли безобидный и даже полезный способ приучить человека использовать чипы — через медицину, в качестве основы для исследований.

Немногие знают, но первые органы-на-чипах, или микрофизиологические системы — устройства для выращивания клеточных культур — появились более 10 лет назад. Еще до громких призывов улучшить функционал человеческого тела ученые научились создавать легкие, печень, почки, кишечник, зубы, плаценту, а совсем недавно и сердце. Об этом заявила группа американских ученых, напечатавшая на 3D-принтере сердечную мышцу со встроенными датчиками сокращений. Миниатюрное устройство копирует функции желудочка настоящего сердца, то есть перекачивает через себя воду как реальный желудочек перекачивает кровь. Преимуществ у устройства достаточно — начиная от возможности изучения влияния различных лекарственных средств на работу сердца, заканчивая «выращиванием» слоев ткани толщиной не менее четырех клеток. По сути, теперь ученым не нужно тратить бесценный человеческий орган на кардиологические исследования — достаточно его напечатать на принтере.

Наиболее успешные проекты моделирования органов тканей человеческого тела реализовывались также с использованием микрожидкостных чипов. Среди последних побед микроэлектронного устройства — создание модели иммунной системы человека.

По сути, разработка не нова: клетки или подопытных животных используют во многих медицинских экспериментах. Вот только их среды отличаются от человеческой. Поэтому методики лечения, успешно опробованные, скажем, на мышах, могут не подходить человеку. Поэтому ученые из Гарвардского института Висса решили культивировать человеческие В- и Т-клетки внутри чипа, имитирующего физические условия. В ходе эксперимента исследователям удалось создать функциональную модель, которая подойдет для изучения иммунной системы, в том числе реакций на различные патогены. Более того, по мнению ученых, именно эта модель, основанная на использовании микрожидкостных чипов, поможет ускорить разработку вакцин от смертельных вирусов.

Татуировки с микросхемами

Это открытие вполне может стать полезным трендом как среди молодежи, так и пожилых людей. На протяжении последних месяцев научное сообщество спорит: возможно ли масштабировать проект Техасского университета A&M по непрерывному измерению артериального давления с помощью татуировок-микросхем (e-tattoo). По заверениям создателей устройства, технология безопасна и проста в использовании. «Умная» татуировка наносится на запястье с помощью графена и клейкого вещества, фиксирующего мельчайшие датчики. Электроды посылают на кожу легкие импульсы электрического тока, а сенсоры анализируют реакцию организма на них. Для считывания данных об артериальном давлении разработчики создали нейросеть, регистрирующую реакцию организма на импульсы.

В отличие от манжетных тонометров электронная татуировка непрерывно отслеживает показатели артериального давления носителя на протяжении нескольких дней. Она не только дает подробную картину состояния здоровья человека (точность 0,2 ± 4,5 мм рт. ст. для диастолического давления, 0,2 ± 5,8 мм рт. ст. для систолического давления. — Прим. автора), но и удобна в эксплуатации. Датчики нанесены на эластичный материал, напоминающий силикон, благодаря липким свойствам он четко фиксируется на запястье, кроме того, оболочка защищает электронную татуировку от воды.

Дышите глубже

Вполне возможно, что в относительном будущем технологии на базе чипов будут использоваться для идентификации личности. Например, через органы дыхания. Об этом заявили японские исследователи, создав 16-канальное устройство по сбору данных о дыхании человека. Точность идентификации прибора невероятная — 97,8%.

В основе технологии лежит искусственный интеллект. Ученые проанализировали дыхание группы испытуемых, выявив 28 летучих соединений. На основе полученных данных инженеры разработали чип, состоящий из нескольких датчиков. Каждый датчик улавливал соединение определенной группы. Обученный на основе образцов дыхания ИИ обрабатывал полученную информацию и определял личность испытуемого. В отличие от прочих устройств биометрической идентификации личности, которые могут ошибаться (технологии основаны на физической уникальности каждого человека и не учитывают, например, изменения внешности из-за травм), обонятельные датчики более надежны. Они распознают дыхание человека, основываясь на огромном количестве индивидуальных для каждого из нас составов соединений. Потенциал у открытия невероятный — от полного отказа от материальных средств идентификации личности до диагностирования заболеваний пациентов.

Коммерческий успех предсказывают и методике идентификации личности по сердцебиению. В основе эксперимента — данные электрокардиограмм добровольцев. Ученые проанализировали результаты ЭКГ по пяти параметрам: динамике, ритму, тембру, высоте тона и тональности. Вместе эти показатели образуют уникальную для каждого человека комбинацию звуков. По заверениям инженеров, их алгоритм с точностью до 96,6% определяет сердцебиение добровольцев. Более того, искажение результатов практически невозможно — биосигнал невозможно подделать.

В ближайшее время ученые адаптируют алгоритм под частные особенности добровольцев, расширив спектр возможностей устройства для идентификации. Он будет включать такие факторы, как: наличие кардиостимуляторов, возрастные изменения, изменение сердечного ритма во время бега, стресса и прочие параметры.

Разумеется, к массовому использованию микроимплантов человечество не готово. Но при этом никто не спорит, что именно технологии на базе различных чипов и искусственного интеллекта позволили науке добиться небывалых возможностей. А если одно из этих устройств со сложным функционалом станет частью человеческого организма, можно ли говорить о бессмертии как таковом? Можно, но не сейчас. Сомнения вполне понятны: по данным Associated Press имплантированные чипы вызывают рак у сотен лабораторных животных. Не факт, что имплантат также вызовет рак у человека, и все же рисковать не хочется. А пока желание облегчить жизнь с помощью инородного тела не перевесило здравый смысл преимущественного большинства жителей планеты, микрочипы продолжают активно использовать в науке и, конечно, при идентификации домашних питомцев. Но это другая история.