Публичный аналитический доклад по направлению нейротехнологии

Обновлено: 04.05.2024

Изучение нейронной организации и связанных с ней психических функций – ключевое направление фундаментальных нейронаук (нейробиологии, нейроинформатики, нейропсихологии). Для его успешного развития необходимо усовершенствование методов регистрации метаболической и электрической активности нейронов как в лабораторных условиях, так и в обычной жизни. Разработки нейротехнологий на основе полученных данных позволяют решать серьезные задачи в области управления мозговыми функциями и расширять возможности мозга, в первую очередь у больных с неврологическими и психическими заболеваниями. При повреждении мозга и при разрушении его структурных элементов (у больных, перенесших инсульт или травматическое повреждение тканей мозга) возникает другая потребность – в замещении нервной ткани. Для реабилитации таких больных актуальны разработки нейроинженерии по генерации новых тканей мозга путем их моделирования, конструирования и синтеза.В настоящем выпуске представлены технологии записи нейрональной активности, сделавшие возможным исследование особенностей когнитивной функции человека на клеточном уровне и причинно-следственных отношений наблюдаемых связей. Наиболее передовые нейротехнологии управления функциями мозга позволят вывести на новый уровень терапию нейродегенеративных заболеваний и разработку интерфейсов взаимодействия человека со средой. Особый интерес представляют разработки в области биоинженерии нервной ткани. Ожидается, что именно это направление кардинальным образом изменит эффективность мероприятий по нейрореабилитации.

Версия для печати:

Прогрессивные системы регистрации мозговой активности

Решить проблему интерпретации нейрональной активности можно путем применения интегрированных вычислительных моделей, использующих техники обучения с подкреплением – новые статистические подходы к обработке данных томографии. Интерпретировать частные корреляции кластеров нейронной активации и осуществлять картирование мозга помогают методы машинного обучения. Новым шагом в развитии систем прямой регистрации мозговой активности стала так называемая нейронная пыль (neural dust) – наноразмерные сенсоры, способные не только считывать электрическую активность нейронов, но и транслировать ее на внешние, в том числе портативные устройства записи и декодирования сигналов мозговой активности.

Эффекты


Разработка гибких и точных методов биологической обратной связи на уровне отдельных нейронов (от клетки к клетке)

Оценки рынка

$1,46 млрд

к 2020 году достигнет объем глобального рынка мозговых компьютерных интерфейсов (ожидаемый среднегодовой темп прироста объема рынка в период с 2014 по 2020 гг. – 11,5%). В 2013 году доля рынка неинвазивных мозговых компьютерных интерфейсов составила 85% от общего объема рынка мозговых компьютерных интерфейсов, и она продолжает расти.

Драйверы и барьеры


Реализация технологических инициатив и объединенных исследовательских программ (BRAIN Initiative, Human Connectome Project, Humane Brain Project)


Развитие сенсорных технологий


Развитие рынка нейроигровых приложений


Запрос на технологии двойного назначения


Низкий уровень междисциплинарности в исследовательских программах

Международные
научные публикации

Международные
патентные заявки

Уровень развития
технологии в России

Гибкое управление функциями мозга

Управление функциями мозга экспериментальных животных традиционно опирается на использование имплантируемых металлических электродов. При глубокой стимуляции мозга они позволяют неспецифично контролировать мозговую активность и у человека (например, при болезни Паркинсона). Однако распространение этой технологии и ее широкое клиническое применение ограничено риском развития реакций иммунного отторжения, формирования рубцовой ткани, активации нецелевых нейрональных групп. Интерес к технологиям управления функциями мозга связан и с перспективами их возможного использования в немедицинских практиках, в частности в брейн-фитнесе.

Новые разработки в области малоинвазивных гибких электронных устройств регистрации мозговой активности позволяют успешно решать задачи целевого (на уровне нейронных сетей) и продолжительного по времени кодирования нейронального сигнала, а также терапевтической стимуляции мозга на основе получаемой информации. Однако действительный прорыв в изучении функций мозга и разработке способов контроля над ними должны обеспечить гибридные технологии, базирующиеся на использовании генно-инженерно-модифицированных нейронов, чувствительных к свету (оптогенетика), ультразвуку (соногенетика), магнитным полям (технология Magneto). Уже сейчас рассматриваются возможности применения этих технологий для восстановления зрения и контроля сердечной активности.

Эффекты


Переход к неинвазивным и беспроводным технологиям модуляции нейрональной активности

Прорывы в изучении функций нейронов в условиях повседневной жизнедеятельности

Усиление функций мозга при функционировании в особых условиях

Повышение эффективности в лечении болезней периферической и центральной нервной системы

Использование устройств электрической импульсации для неинвазивного лечения

Оценки рынка

$19,5 млрд

составят ожидаемые среднегодовые темпы прироста объема рынка стимуляторов крестцового нерва в период с 2014 по 2020 гг. В 2013 г. объем рынка технологий стимуляции спинного мозга достигал 2 млрд долларов, а общий объем рынка нейростимулирующих устройств –
3,44 млрд долларов.

Драйверы и барьеры


Развитие сенсорики на основе нанотехнологий


Запрос на новые методы лечения нейродегенеративных заболеваний


Развитие рынка нейроигровых приложений


Запрос на технологии двойного назначения


Этические ограничения широкого применения технологий управления функциями мозга

Международные
научные публикации

Международные
патентные заявки

Уровень развития
технологии в России

Вернуть утраченное: трансплантация ткани мозга

Сегодня уже возможна трансплантация печени, почек, сердца, легких человеку, находящемуся в критическом состоянии. Однако мозг как управляющая система высшего порядка пока не подлежит замене. Пересадке донорских тканей мозга препятствуют высокая дифференцированность нервных клеток, иммунная несовместимость с чужеродными тканями, невозможность функциональной интеграции донорской нервной ткани. Попытки трансплантации отдельных клеток оказались малоэффективными ввиду низкой выживаемости нейронов. Решение было найдено в области тканевой инженерии (нейроинженерии).

Доставка и интеграция в тканевое окружение будущих нервных клеток с целью повышения их выживаемости была реализована благодаря применению технологии 3D-микропечати структурного аналога мозговой ткани с использованием собственных стволовых клеток, генетически перепрограммированных в нейроны. Эта трансформация стволовых клеток осуществляется с помощью различных технологий, наиболее перспективная из которых – редактирование генома. Накопление нейронов с последующим послойным формированием целевого фрагмента мозга позволяет воссоздать жизнеспособный и иммунологически нейтральный имплант. В результате имплантации новой ткани удается добиться воссоздания поврежденной ткани мозга, а значит, решить задачу лечения травматических повреждений мозга и таких не излечимых на сегодняшний день заболеваний, как боковой амиотрофический склероз, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз.

Эффекты


Разработка новых методов лечения нейродегенеративных болезней и травм

Клиническое применение технологий прицельного соединения целевых нейронов

Снижение инвалидизации населения трудоспособного возраста

Более эффективная инклюзия в общество людей с биологическими имплантами

Развитие клеточных технологий, позволяющих развивать способности человека

Оценки рынка

$ 5 млрд

к 2022 г. достигнет объем рынка тканевой инженерии в США. В 2014 г. он составлял около 2,5 млрд долларов, или половину объема глобального рынка.

Драйверы и барьеры


Развитие технологий нейропротезирования и тканевой инженерии, их широкое клиническое применение


Этический кодекс, ограничивающий тестирование новых методов клеточной трансплантации у человека


Недостатки биосовместимых материалов, являющиеся причиной отторжения нейроимплантов

Международные
научные публикации

Международные
патентные заявки

Уровень развития
технологии в России

Мордвинцева Татьяна Геннадиевна

Технологии, которые оказывают фундаментальное влияние на то, как люди понимают мозг и различные аспекты сознания, мыслительной деятельности, высших психических функций.

ВложениеРазмер
neyrotehnologii.docx 24.55 КБ

Предварительный просмотр:

Нейротехнологии — это любые технологии, которые оказывают фундаментальное влияние на то, как люди понимают мозг и различные аспекты сознания, мыслительной деятельности, высших психических функций. Включают в себя также технологии, которые предназначены для улучшения и исправления функций мозга и позволяют исследователям и врачам визуализировать мозг.

Понимание устройства и принципов работы головного мозга человека — одна из главных проблем мировой науки. Организация Объединенных Наций назвала первое десятилетие XXI века декадой изучения мозга.

Отрасль Нейротехнологии насчитывает полувековой возраст, однако своей зрелости достигла только в последние 20 лет. Ключевым событием стало появление нейровизуализации, которая позволила учёным наблюдать работу мозга прямо во время экспериментов. Нейротехнологии оказали существенное влияние на общество, хотя их присутствие является настолько незаметным, что немногие замечают их вездесущность. От фармацевтических препаратов до сканирования мозга, нейротехнологии прямо или косвенно затрагивают почти всё население развитых стран, будь то препараты от депрессии, бессонницы, cиндрома дефицита внимания и гиперактивности, антиневротические средства или сканирование на наличие рака, восстановление после инсульта и многое другое.

По мере развития отрасли она позволит обществу контролировать и использовать многие из возможностей мозга, влияющих на личность и образ жизни. Довольно распространённые технологии уже пытаются делать это; игры вроде Brain Age и программы типа Fast ForWord, целью которых является улучшение функций мозга, принадлежат к разряду нейротехнологий.

В настоящее время наука способна изобразить почти все аспекты строения и функционирования мозга. Это помогает контролировать депрессию, гиперактивность, бессонницу и многое другое. В терапии это может помочь жертвам инсульта в улучшении координации движений, может способствовать улучшению функционирования мозга, снижению числа приступов эпилепсии, может помочь пациентам с расстройствами двигательных функций (болезни Паркинсона, Хантингтона, БАС) и даже помогает облегчить фантомную боль. Достижения в области нейротехнологий обещают множество новых методов реабилитации больных, испытывающих неврологические проблемы. Нейротехнологическая революция вызвала к жизни инициативу Десятилетие мышления, стартовавшую в 2007 году. Также она даёт возможность выявить механизмы, посредством которых в мозге рождаются разум и сознание.

Область применения нейротехнологии

Среди областей, где применение нейротехнологий имеет практическое значение уже сейчас, можно указать следующие:

Магнитно-резонансная томография (МРТ) применяется для сканирования топологических и знаковых структур мозга, а также для визуализации мозговой активности. Применение МРТ имеет далеко идущие последствия в нейронауках. Это краеугольный камень в изучении мышления, в особенности после появления функциональной МРТ (фМРТ). Функциональная МРТ измеряет зависимость активизации участков мозга от повышения уровня кислорода. Технология даёт возможность строить карту ассоциативных связей между различными участками и областями мозга, в том числе выявлять новые участки и области. Благодаря фМРТ пациенты могут в режиме реального времени видеть, как их мозг реагирует на раздражители, тем самым получать визуальную обратную связь [6] .

Компьютерная томография (КТ) является другой технологией сканирования мозга, используемой с 1970-х годов. Хотя в академической среде многие из функций КТ сегодня переходят к МРТ, первая по-прежнему используется в учреждениях здравоохранения для обнаружения активности и повреждений мозга. Используя рентген, учёные фиксируют в мозге радиоактивные метки, которые указывают на точки активности как инструмент для установления связей в мозге, а также выявляют множество травм/болезней, которые могут причинить мозгу долговременный ущерб (такие, как аневризма или рак).

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) это ещё один метод визуализации, который настроен на фиксацию маркёров, являющихся источниками позитронного излучения (таких, как глюкоза). ПЭТ применяется всё чаще, потому что позволяет выявлять процессы метаболизма: проблемные участки мозга потребляют больше глюкозы.

Микрополяризация это форма нейростимуляции, использующая постоянный ток низкого напряжения, который подаётся непосредственно в интересующую зону мозга через небольшие электроды. Первоначально была разработана для помощи пациентам с повреждениями мозга, такими, как инсульты. Тем не менее, исследования по использованию микрополяризации на здоровых взрослых людях показали, что методика может увеличить когнитивные способности для решения различных задач, в зависимости от стимулируемой области мозга. Микрополяризация использовалась для улучшения языковых и математических способностей (хотя одна из её форм способна затормозить обучение математике), развития внимания, улучшения памят и и координации.

Измерения на поверхности черепа

Электроэнцефалография (ЭЭГ) является неинвазивным методом измерения волновой активности мозга. Вокруг головы размещаются ряд электродов, которые улавливают электрические сигналы. Обычно ЭЭГ используется при работе в состоянии сна, так как существуют характерные волновые структуры, связанные с различными стадиями сна. Электроэнцефалография имеет основополагающее значение в исследовании того, как отдыхает мозг. В клинических целях ЭЭГ используются для изучения эпилепсии, а также инсульта и опухолей мозга.

Магнитоэнцефалографией (МЭГ) называется другой метод измерения активности мозга, он замеряет магнитные поля, образуемые электрическими токами в мозге. Преимущество МЭГ перед ЭЭГ заключается в том, что магнитные поля более локализованы, что позволяет лучше отслеживать реакцию различных участков мозга, а также выявлять перевозбуждение (как в случае эпилептических припадков).

Нейроимплантаты это любые устройства, используемые для контроля или регулирования деятельности мозга. В настоящее время существует несколько имплантатов, доступных для клинического применения при лечении болезни Паркинсона. Наиболее распространёнными нейроимплантатами являются глубокие стимуляторы мозга ( DBS ), которые используются для электростимуляции в парализованных участках мозга. Как известно, болезнь Паркинсона вызывается параличом базальных ганглий , и недавно DBS стали более предпочтительной формой для её лечения, хотя по-прежнему актуальны вопросы исследования эффективности DBS.

Нейромодулирование сравнительно новое направление, которое сочетает в себе использование нейроимплантатов и нейрохимию. В основе этого метода лежит представление о том, что мозг может регулироваться с помощью различных факторов (метаболических, физиологических, электростимуляции), действие которых способны промодулировать устройства, имплантированные в нейронную сеть. В настоящее время данный метод находится ещё в стадии исследований. Для его применения успешного необходимо создание устройств, которые вызывают как можно меньшую негативную реакцию со стороны организма. Этим занимается химия поверхности нейронных имплантатов .

Будущее нейротехнологий заключается не столько в том, какие новые методы появятся, а в том, каковы будут сферы применения технологий. Так, в настоящее время фМРТ исследуется как метод противоболевой терапии. Получая обратную связь о функционировании мозга во время приступов боли, пациенты могут уменьшать болевые симптомы. Проведены исследования по тестированию эффективности фМРТ для распознавания лжи. С той же самой целью изучались возможности ЭЭГ. ТМС испытывается для создания возможных методов лечения пациентов с расстройствами личности, эпилепсией, посттравматическим стрессом , мигренью и другими расстройствами мозга. Помимо этого, сканирование с помощью ПЭТ показало 93 % точности в обнаружении болезни Альцгеймера .

Что касается стволовых клеток, исследования показали, что подавляющая часть мозга не восстанавливается либо восстанавливается очень тяжел о , но в то же время некоторые части мозга обладают хорошими регенеративными способностями (особенно гиппокамп и обонятельные луковицы). Большая часть исследований центральной нервной системы посвящена поиску способов улучшить регенеративные качества мозга. Существуют методы, которые улучшают познавательные функции и способствуют увеличению количества нейронных путей, однако они не дают быстрого распространения нервных клеток в мозге. Многие учёные пытаются вживлять пациентам с травмой спинного мозга каркасы, которые способствуют росту аксонов (порций нервных клеток, способных к передаче электрических сигналов), так что у пациентов начинает возвращаться способность передвигаться или чувствовать. Потенциал технологий очень широк, в то же время многие из технологий пока пребывают в стадии лабораторных исследов ании . Некоторые учёные остаются скептически настроенными в отношении возможностей стволовых клеток, полагая, что у электрических протезов больше шансов на решение медицинских проблем вроде потери слуха или паралича.

Системы доставки лекарственных веществ изучаются в целях улучшения жизни тех, кто борется с расстройствами мозга и при этом не может лечиться с помощью иных методов. Мозг обладает очень сильным барьером, который предотвращает попадание в него из крови некоторых препаратов от перехода из крови в мозг. Такие заболевания, как менингит , требуют от врачей необходимости вводить лекарство напрямую в спинной мозг, потому что соответствующие препараты не могут преодолеть гемато-энцефалический барьер . Ведутся исследования новых способов проникновения препаратов в мозг через кровоснабжение, так как препарат гораздо легче впрыснуть в кровь, чем в позвоночник. Исследуются новые технологии вроде нанотехнологий с целью селективной доставки лекарств, однако они не лишены недостатков. Если частицы лекарств слишком большие, они будут утилизироваться печенью; в то же время маленькие порции не дадут лечебного эффекта. Помимо этого, необходимо учитывать размер капиллярной поры, потому что слишком крупные частицы могут заткнуть отверстие, предотвращая достаточное поступление препарата в мозг. Другим направлением является создание рецептор-опосредованного транспорта, который нейтрализует рецепторы в мозге, поддерживающие гемато-энцефалический барье р . Имеется предположение, что указанный барьер можно устранить за счёт ультразвука. Конечной целью для систем доставки лекарств является разработка метода, который максимизирует количество получаемого целевыми участками мозга препарата с минимально возможным его разрушением по пути в кровеносном русле.

Нейромодуляция используется сейчас для пациентов с двигательными нарушениями, хотя проводятся исследования в направлении того, чтобы применять эту технологию и для лечения других расстройств. Недавно было проведено исследование на тот предмет, что если DBS может помочь при депрессии, то она имеет также потенциал для терапии нескольких расстройств в мозге. Пока что распространение DBS ограничивается его высокой стоимостью. Создаётся новая версия DBS, которая развилась в новое направление под названием оптогенетика . Оптогенетика предполагает глубокую стимуляцию мозга, соединяя волоконную оптику и генотерапию . Волоконно-оптические кабели предназначены для освещения под действием электрического тока, и белок может добавляться к нейрону под влиянием световых стимулов. Нейромодуляция имеет широкий спектр применения, однако эффект от её применения часто является временным. Цель состоит в максимальном увеличении срока действия эффекта от применения DBS. Другим способом применения нейромодуляции стало бы создание нейро-компьютерных интерфейсов , позволяющих парализованным людям передавать свои мысли на экран компьютера .

Аналитический центр Redmadrobot разобрался, что такое нейронаука, нейротехнологии и подготовил обзор российских и международных кейсов использования сервисов и хард-решений на основе нейротехнологий.


Обзор в формате PDF можно скачать тут.

Нейронаука находится на экспериментальной стадии развития нейротехнологий. Стартапы и технологические компании разрабатывают хард- и софт-решения с применением нейротехнологий для упрощения жизни людям. Среди таких компаний есть и российские игроки.

На 2019 год новаторы тестируют технологию в основном в здравоохранении и образовании, на социальных проектах. Но уже сегодня есть первые попытки принести технологию в бизнес.

Интеграция нейротехнологий с ИИ и носимыми устройствами может создать новый формат коммуникации между людьми, сервисами и техникой.

Далее по обзору предлагается разобрать, что же такое нейронаука и нейротехнологии и рассмотреть некоторые кейсы применения технологии в компаниях для решения бизнес-задач.

Neuroscience (нейронаука) делится на две составляющие: нейронауки и нейротехнологии.

Нейронауки — область, посвященная изучению работы мозга и нервной системы.

Нейроученые развивают понимание природы человека, предлагая гипотезы и концепции для объяснения механизма работы мышления, эмоций, поведения и других феноменов человеческой психики. Здесь заключается теоретическая часть.

Нейротехнологии решают практические задачи. Такие технологии влияют на понимание нейронной активности мозга человека, его считывания, управления нейронами. Сегодня они используются для решения задач в социальной сфере: это медицина, медтех, образование. Для бизнеса нейротехнологии — это способ выявления неосознанных и скрытых реакций человека на интерфейс приложения, продукт, качество предоставления услуги. При работе с нейротехнологиями используются хард-решения: датчики IoT, носимые устройства; и софт-решения (Рис. 1).


Нейротехнологии позволяют человеку взаимодействовать с цифровым решением или технологией без посредников — клавиатуры, уведомления на экране, голоса и любой другой физической активности. Мозговые активности человека сразу взаимодействуют с сервисом для выполнения необходимого действия.

Нейротехнологии — это беспосреднический коммуникационный интерфейс. (Рис.2)


С технической точки зрения нейротехнологии сегодня решают задачи:

  • регистрации и мониторинга мозговой активности. Это знакомые всем томографы: МРТ, КТ, ПЭТ;
  • управления функциями нейронов. Например, с целью обеспечения возможности парализованному человеку управлять курсором на экране компьютера;
  • нейроинженерии. Трансплантация и восстановление тканей мозга, связывание нейронов.

Нейроботикс (Россия)
Образование, медицина, маркетинг, дизайн UX/UI
Производство оборудования, систем и интерфейсов в области нейронаук, физиологии и поведения, в том числе системы трекинга глаз.

I-Brain (Россия)
Медицина
Нейроинтерфейс с применением ИИ для восстановления и улучшения нарушенных моторных функций мозга в игровой форме.

Нейротренд (Россия)
Маркетинг
Резидент Сколково. Разрабатывают нейромаркетинговые технологии для изучения потребительского поведения — тестирование кино, компьютерных игр, рекламы и видеоконтента, онлайн-сайтов, упаковки и торгового пространства.

Компания вошла в мировую нейромаркетинговую ассоциацию (NMSBA).
Весной 2019 года провели первое тестирование НейроБарометра. Приборы комплекса НейроБарометра могут одновременно снимать данные с группы из нескольких человек, получая синхронизированные результаты.

Deloitte проводили эксперимент и оценивали восприятие человека
на сайт банков, оффлайн отделение и маркетплейсы. Составлялись тепловые карты при помощи eye-tracking, составлялся психоэмоциональный анализ при помощи индикатора психоэмоциональных реакций.

INFI (Израиль)
HR, страхование, e-commerce, финансы, образование, путешествие, кибербезопасность
Разрабатывают систему, считывающую поведение и черты характера человека. Эти данные обрабатываются ИИ с заложенными в него психологическими теориями и знаниями для понимания психологии отдельного человека. Собрали SDK, которое интегрирует EmpathAI в сторонние приложения компаний и позволяет анализировать данные.

Где и как используется?
Используется для гипер-персонализации, оценки и прогнозирования рисков и возможностей.

E-commerce. Полученные психологические инсайты можно легко перевести в стратегии персонализации.

Кибербезопасность. Сгенерированные модели личности человека добавляются к расчетам оценки угроз для прогноза вероятности реализации вредоносных действий.

Финансы. Система оценивает психологические характеристики такие как жадность и честность. Результаты анализа дополняют существующие цифровые банковские решения, снижая мошенничество и невозвраты по кредитам.

HR. Выявляет личностные черты и состояние человека, что дает точные прогнозы поведения человека и рекомендации сотрудникам HR-служб.

Здравоохранение. Личностные знания о пациенте позволяют гипер-персонализировать рекомендации врачей на всех этапах здравоохранения: обследование, диагностика, лечение.

Neurable (США)
HR, обучение, дизайн и проектирование
Используется неинвазивное устройство считывания нейронных сигналов. Дополнительно могут использоваться VR-шлем и eye-tracking система. Комплекс позволяет идентифицировать когнитивные реакции на цифровой контент и измерять уровень стресса в онлайне, повышая эффективность UX- и маркетинговых исследований.

Где и как используется?
HR. Инструменты когнитивной аналитики Neurable’s Cognitive Analytics могут помочь оптимизировать маркетинг, рекламу и дизайнерскую работу.

Обучение. Измерение стресса в тренажерном процессе VR для улучшения результатов и повышения эффективности тренинга. Можно получить аналитику и провести объективный биометрический анализ взаимодействия пользователь-пользователь, пользователь-эксперт и пользователь-группа пользователей. Сложность операций в приложении может динамически регулироваться для поддержания оптимальной производительности.

Дизайн и проектирование. С помощью платформы когнитивного анализа пользователи могут просматривать и измерять реакции людей на различные проекты, варианты или идеи. Компания может использовать VR составляющую Neurable для создания окружения, персонажей или ситуаций, которые отвечают душевному состоянию пользователя, для получения более эффективных вычислений.

Bitbrain (Испания)
Нейромаркетинг и UX-исследования, медицина
Разрабатывают хард- и софт-решения для мониторинга мозговой активности. Среди устройств компания предлагает:

  • ЭЭГ для считывания нейронных импульсов мозга;
  • браслет для отслеживания кожно-гальванических реакций, пульса и передвижения человека;
    - надеваемый на шею сенсор, отслеживающий передвижения человека для оценки поведения и характера передвижений;
  • eye-tracker в виде сенсора и отдельно очков.

Решения компании помогают сформировать портрет клиента и его потребностей на основе анализа его бессознательных реакций.

Решение для медицинских задач позволяет оптимизировать функционирование мозговых зон, связанных с когнитивной деятельностью. Причем может быть использовано как для людей с болезнями, так и для здорового человека с целью поддержать форму мыслительных процессов.

Отдельно компания разрабатывает платформу для разработки приложений для нейротехнологий.

Нейроматикс (Россия)
Масс-маркет, образование, медицина
Компания специализируется на продаже нейроконтроллеров массового и профессионального применения и предлагают развивающие и образовательные программы.

Novel Software Systems (Россия)
Медицина, фармацевтика, образование
BioIT-компания, которая специализируется на глубокой аналитике биомедицинских данных и разработке наукоемких программных продуктов с применением ИИ и машинного обучения.

BrainCo (США)
Спорт, медицина, образование
Компания специализируется на носимых нейрокомпьютерных интерфейсах. Основной продукт — носимые повязки для игр и фитнеса. Есть еще роботизированная протезная рука, которой пользователь может управлять разумом.

Synchron (США)
Медицина
Комплекс продуктов, для считывания нейронных импульсов мозга для определения точного диагноза и коррекции расстройств: паралича, нарушения речи, эпилепсии, нарушения двигательных функций и др. Решение было впервые успешно применено в клинике в сентябре 2019 года.

Paradromics (США)
Медицина
Разрабатывают имплантируемые чипы и нейропротезы для пациентов с ОВЗ.

NextMind (Франция)
Масс-маркет (игры и управление электроникой)
Разрабатывают нейрокомпьютерный интерфейс. Есть датчик, который позволяет пользователям отправлять команды на устройства. Стартап привлек $4,6 млн от инвесторов.

Cognixion (США)
Медицина
Разрабатывают продукты, которые помогают людям с речевыми патологиями. Также работают над интерфейсами управления мозгом.

  • Понимание устройства и принципов работы головного мозга человека — одна из главных проблем мировой науки. Организация Объединенных Наций назвала первое десятилетие XXI века декадой изучения мозга.
  • Объем рынка нейротехнологий составляет 180 млрд долларов США.
  • Многие государства готовы вкладывать деньги в научно-исследовательские проекты по изучению мозга. Самые крупные из них:
    – BRAIN Initiative — США, 3 млрд долларов;
    – Human Brain Project — ЕС, 1 млрд. 190 млн. евро;
    – Blue Brain — Швейцария, 100 млн. евро.
  • По данным Российской венчурной компании, областями, где нейроразработки уже сегодня находят практическое применение, являются:
    – медицина (кохлеарные импланты — электронные устройства, возвращающие слух, протезы);
    – военное применение (управление сложной техникой, включая дистанционное управление боевыми роботами);
    – индустрия развлечений (создание нейроигр).

Согласно Национальной технологической инициативе — программе мер по формированию новых рынков и созданию условий для глобального технологического лидерства России к 2035 году — развитие нейротехнологий становится на ближайшие 20 лет одним из приоритетов государственной политики РФ.

Наиболее перспективные отрасли:

  • Нейрофармакология. Развитие генной и клеточной терапии, ранняя персонализированная диагностика, лечение и предотвращение нейродегенеративных заболеваний (старческое слабоумие, болезнь Альцгеймера и т. д.), а также улучшение умственных способностей у здоровых людей.
  • Нейромедтехника. Развитие нейропротезирования органов, включая искусственные органы чувств, разработка средств для реабилитации с применением нейротехнологий, которые помогают разрабатывать утратившую подвижность конечность.
  • Нейрообразование. Развитие нейроинтерфейсов и технологий виртуальной и дополненной реальности в обучении, разработка образовательных программ и устройств, создание устройств для усиления памяти и анализа использования ресурсов мозга.
  • Нейроразвлечения и спорт. Развитие брейн-фитнеса — упражнений для мозга, создание игр с использованием нейрогаджетов, в том числе нейроразвивающих игр.
  • Нейрокоммуникации и маркетинг. Развитие технологий нейромаркетинга (комплекса методов изучения поведения покупателей, возможностей воздействия на него, а также реакций на подобное воздействие с использованием нейротехнологий), прогнозирование поведения на основе нейро- и биометрических данных.
  • Нейроассистенты. Развитие технологии понимания естественного языка, разработка глубокого машинного обучения (машинного обучения, основанного на нейросетях, которые помогают усовершенствовать такие алгоритмы, как распознавание речи, компьютерное зрение и обработка естественного языка), создание персональных электронных ассистентов (веб-сервисов или приложений, исполняющих роль виртуального секретаря) и гибридного человеко-машинного интеллекта.

Несмотря на то, что нейротехнологии — довольно новая область, наши эксперты выделили следующие тренды:

Новые материалы

Мнение экспертов

Видео

Статьи

Профессии

Специалист по машинному/глубокому обучению

Составляет алгоритмы, по которым программы учатся анализировать полученную информацию, выстраивать причинно-следственные связи, делать логические заключения и выводы.
Рынок машинного обучения сейчас оценивается в 50 миллиардов долларов, а специалист по машинному обучению (data scientist) относится к одной из наиболее востребованных и высокооплачиваемых профессий 21 века.

  • Необходимые интересы: математика, IT, нейробиология.
  • Необходимые личностные качества: аналитические способности, системное мышление, способность к обучению в течение жизни.

Разработчик нейроинтерфейсов

Создает инвазивные (вживляющиеся в мозг) и неинвазивные (прикрепляющиеся к коже головы) интерфейсы — системы для обмена информацией между мозгом и электронным устройством.

  • Необходимые интересы: биология, информатика, физика, математика, механика, электроника, английский язык.
  • Необходимые личностные качества: умение работать в команде, хорошие коммуникативные навыки, системное мышление, способность к межотраслевому взаимодействию.

Нейромаркетолог

Изучает, как люди воспринимают различную маркетинговую продукцию (тексты, рекламные ролики и т. д.), какие чувства она вызывает у потребителя.

  • Необходимые интересы: биология, математика, психология, английский язык.
  • Необходимые личностные качества: аналитическое мышление, критическое мышление, хорошие коммуникативные навыки, умение работать в команде, способность к обучению в течение жизни, ответственность.

Рынок нейротехнологий относительно новый, но очень активно развивается. На сегодняшний день в этой отрасли можно условно выделить два типа работодателей.

Ко второму типу работодателей можно отнести коммерческие компании, разрабатывающие нейроустройства для последующей реализации на рынке.

В настоящее время можно выделить следующие наиболее востребованные области применения нейротехнологий:

Newtonew — просветительский медиа-проект об образовании, посвящённый самым актуальным и полезным концепциям, теориям и методикам, технологиям и исследованиям, продуктам и сервисам.

Neuroscience For Kids — нейронауки для самых маленьких: англоязычный сайт с играми для детей, благодаря которым они смогут лучше узнать о работе мозга.

The Brain Geek — блог о нейронауках, предназначенный для детей и взрослых, автор которого не только объясняет базовые вещи, необходимые для того, чтобы ориентироваться в работе мозга, но также занимается развенчанием популярных научных мифов.

Backyard Brains — сайт американского стартапа Backyard Brains, на котором компания выкладывает свои курсы, записи экспериментов и даже собственное оборудование. На сайте можно бесплатно скачать схему какого-либо устройства и воспроизвести прибор в домашних условиях.

Neuroscience News — научно-популярный сайт о нейро- и других когнитивных науках.

SharpBrains — независимая компания, которая отслеживает и публикует отчеты о работе различных нейроразработок, собирающих биологические данные с тела человека.

Человек придумал самолеты, вышел в космос и объединил большую часть планеты единой сетью, создав целый виртуальный мир. Мы долгое время не решались экспериментировать с мозгом, но сейчас вступаем в новый этап развития, когда наука способна вновь перевернуть наше представление о реальности и даже о самих себе. Нейротехнологии перестали быть темой для научных СМИ, завоевав внимание широкой общественности и инвесторов. Но так ли существенны те блага, путь к которым они открывают?

Глобальный интерес

Если говорить о нейротехе как о сфере деятельности, то интерес к ней растет со стороны инвесторов. Увеличивается и число разработок, готовящихся к выходу на рынок. По данным экспертов, сегодня этот рынок оценивается примерно в $9 млрд, но уже в 2024 году достигнет отметки в более чем $15 млрд. Главный двигатель этой индустрии — медицина, прорывы в которой обещают сделать излечимыми заболевания, до сих пор считавшиеся приговором.

Одно из наиболее перспективных направлений здесь — искусственные органы и части тела. Например, кохлеарные импланты (устройства, возвращающие слух) нового уровня, посылающие импульс непосредственно в слуховой нерв, или бионические протезы. Только в США число людей с потерей руки достигает около 100 тыс. человек — это целая индустрия. Современные протезы позволяют этим людям вести вполне достойную жизнь.

Развитие и контроль

Сфера нейротеха — это не только про медицину, но и про развитие когнитивных способностей, а также взаимодействие с окружением. Эта сфера привлекает игроков со всех сторон рынка технологий и по своей медийности не уступает прикладным решениям для лечения.

Один из многообещающих проектов в этом направлении — Neuralink, компания по разработке нейроинтерфейсных компьютеров, созданная основателем SpaceX и Tesla Илоном Маском. Идея миллиардера заключается в том, чтобы в буквальном смысле вырезать кусок черепа человека и соединить его с искусственным чипом, который сможет взаимодействовать с любым участком мозга.

Тесты технологии Маскауже начались. Имплант, по задумке инженеров, даст человеку возможность контролировать компьютеры и прочее умное окружение. Технология также позволит парализованным взаимодействовать с людьми — например, печатать текст, задействуя только свой мозг, или управлять элементами окружения, а также поможет людям, страдающим от шизофрении и аутизма.

Нейротехнологии также планируется широко применять в образовании. Более того, первый опыт использования нейротех-решений уже есть. Так, в школах городского округа Цзиньхуа китайской провинции Чжэцзян технологии уже стоят на страже успеваемости. Система работает через считывающее устройство в виде обруча, надеваемого на головы учеников.

Девайс в реальном времени отслеживает активность мозга и дает учителю понять, сосредоточен ребенок или нет. Если учащийся активно вовлечен, то индикатор на приборе светится зеленым, если частично — желтым. А когда сигнал становится красным, педагог понимает, что ученик занят чем-то иным. Система позволяет максимизировать положительный эффект от образования и показать учителю, насколько он эффективен в рамках выполнения своей работы.

Похожее, но направленное на другой аспект обучения решение предлагает канадский стартап Muse. Надеваемое на голову устройство также считывает активность мозга, как и применяемая в Китае технология. В случае с Muse работа ведется не только с возможностью сфокусироваться, но и с фактором релаксации и отдыха. К примеру, когда пользователь понимает, что ему нужна пауза в работе, система дает ему советы по медитации с учетом медицинских показателей. Активность мозга стимулируется посредством звука: в случае, если выбран режим медитации, устройство предлагает спокойные звуки, а когда нужно сосредоточиться — наоборот. Но пока таким девайсам есть куда расти.

Есть варианты и более направленной стимуляции мозга, решение на основе этого представила американская компания Thync. Носимое устройство Thync Relax Pro прикрепляется на шее и обеспечивает стимуляцию нервных окончаний.

Минусы технологии

При всех перспективах нейротехнологии могут быть использованы и во вред, чем вызывают опасения ряда экспертов. К примеру, уже упомянутым китайским гаджетом для контроля вовлеченности ребенка в образовательный процесс, довольны не все. Эксперты отмечают, что технология может негативно сказаться на детской психике из-за постоянного контроля, а также мотивировать местные власти для внедрения похожих технологий в прочие сферы жизни, нарушая гражданские права населения.

С другой стороны, сохраняется опасность вмешательства в мозг. Если сейчас взломать можно компьютер, автомобиль или электростанцию, то перспектива взлома чипа, имплантированного в мозг человека, выведет киберпреступления на новый уровень, напрямую грозящий как личным свободам человека, так и его физической безопасности.

Пока же нейротех остается сферой, с которой связаны большие надежды, главное в пути к которым — не забыть, кто мы.

Читайте также: