Я — киборг. Вживление микросхем — это пока только протезирование

Согласно данным социологического опроса, проведённого немецкой ассоциацией IT-компаний BITKOM, каждый четвёртый немец готов вживить себе под кожу микрочип. Часть опрошенных выражала готовность пойти на этот шаг, если чип будет содержать личные данные и медицинскую информацию, которая поможет быстро опознать человека и оказать ему помощь в случае опасного для жизни инцидента.

Другая часть соблазнилась причинами куда более легкомысленного характера: если RFID-чип будет содержать информацию о балансе банковского счёта, его можно будет использовать в качестве кредитной карты во время похода в магазин.

Впрочем, пока киборгизация человека является не каким-то привлекательным способом улучшения его природы, а всего лишь частью протезирования утраченных органов, хотя внедряемая в тело человека электроника сейчас намного сложнее, чем изготавливавшиеся ещё в древности деревянные ноги или стеклянные глаза. Препятствия развитию новой прикладной дисциплины связаны с поиском совместимых с живыми тканями материалов, из которых можно было бы делать микросхемы и электрические цепи, высокой затратностью новых проектов, а также вопросами этического характера.

Едва ли не каждый второй зарубежный автор заметки про электронное протезирование вспоминает искусственную руку Люка Скайуокера, которую приделали ему взамен утраченной в пятом эпизоде «Звёздных войн»: мол, фантастика скоро станет реальностью. Трудно поверить, но эксперименты по созданию такого рода конечностей едва ли не древнее самого фильма: в США они проводились с конца 1970-х. Однако технологии того времени не позволяли обеспечить ни скорость, ни точность движений, ни уж тем более возможность соединения электродов с нервной тканью.

Лишь в 1990-х годах эксперименты увенчались успехом: чикагскому Институту реабилитации инвалидов удалось провести серию успешных экспериментов по приживлению механических рук. В отличие от разработанной ещё в 1990-е годы искусственной ноги С-Leg (созданный немецкой фирмой Otto Bock протез управляется микропроцессорами, имеет встроенный гироскоп и способен обеспечить приближённые к естественным движения конечности), эти механические руки не пристёгивались к культе, а раз и навсегда соединялись с телом.

На сегодняшний день это наиболее совершенная искусственная конечность, однако, несмотря на высокую точность движений и удобство, у неё есть ряд недостатков. Во-первых, необходимость периодически подзаряжать аккумулятор питания. Во-вторых, ощущения далеки от естественных: если сразу после их приживления инвалид ощущает пальцы механической руки и их прикосновение к предметам, то через несколько лет мозг разгадывает иллюзию — владельцы роботизированных конечностей начинают чувствовать, что ощущения рождаются в груди, там, где отрезанные нервы соединены с датчиками, посылающими им сигналы. Словом, есть над чем поработать.

Другой успешный и перспективный эксперимент по электронному протезированию был проведён командой медиков из университетов Аахена, Марбурга и Эссена, сумевших при помощи умного импланта частично вернуть зрение пациентам, страдающим пигментным ретинитом — заболеванием, при котором происходит отмирание палочек и колбочек сетчатки. Болезнь считалась неизлечимой: пациенты постепенно утрачивали способность различать цвета и видеть в темноте. При дальнейшем развитии недуга они полностью утрачивали зрение.

Врачи поместили прямо в глазное яблоко комплекс из электродов, позволяющий стимулировать уцелевшие светочувствительные клетки таким образом, что они берут на себя функции отмерших. Поскольку электроды должны работать не постоянно, а лишь время от времени, собственный аккумулятор им не нужен: питание подаётся путём концентрации создаваемого внешним прибором магнитного поля за счёт электромагнитной индукции. Пациенты, получившие имплантат, смогли вновь видеть крупные предметы и различать интенсивность света.

Сейчас учёные работают над имплантатом нового поколения, который был бы соединён с внешней камерой. В этом случае возможность видеть предметы появится и у людей, ослепших по другим причинам: специальная электронная камера сможет делить образы окружающей реальности на контуры и линии, а затем передавать эту информацию на сетчатку, создавая простую картинку. Такое схематическое зрение будет сильно отличаться от настоящего, но это сможет вернуть способность уверенно передвигаться и манипулировать предметами тем, кто полностью утратил зрение.

Столь смелые проекты требуют создания принципиально новых микросхем и электрических цепей.

Обычные электронные схемы инкорпорировать в живую ткань невозможно: межклеточная жидкость агрессивно действует на поверхность металлов. К тому же используемые материалы должны обладать биосовместимостью, чтобы не отторгаться организмом: схемы можно либо спрятать в подложку из биосовместимого материала, либо найти электропроводящий и при этом биологически инертный материал.

На роль такого, похоже, годится кремний, но не в виде обычных чипов, а в виде тончайших, наноразмерных нитей. Помимо широко известных свойств кремния, сделавших его королём вычислительной электроники, у таких нитей будет ещё одно, в данном случае немаловажное, — гибкость и растяжимость. Изначально схема из кремниевых нитей печатается на подложке из шёлка, затем шёлк растворяется в организме, а напечатанные на нём кремниевые микросхемы остаются в органах. Придуманные профессором материаловедения и машиностроения института Бекмана Джоном Роджерсом миниатюрные устройства уже опробованы на мышах. По своей производительности растяжимые кремниевые микросхемы не уступают своим жёстким собратьям. Однако, чтобы создать полноценную микросхему, потребуются ещё металлические контакты, и традиционно используемая для этих целей в электронике медь тут не подойдёт — она легко окисляется. Самые вероятные кандидаты на роль материала контактов — это биосовместимые и биологически инертные титан и золото.

Шёлково-кремниевые микросхемы тем привлекательней, что медики смогут вводить их непосредственно в головной мозг. Их удивительная гибкость позволит размещать их прямо на поверхности больших полушарий мозга, повторяя контуры извилин коры. Подавая ток на электроды в определённом порядке, врачи смогут стимулировать недоступные ранее зоны мозга, успешно подавляя симптомы таких тяжёлых болезней, как синдромы Паркинсона или Альцгеймера.

Другая функция схем совсем не медицинская: снабжённые микроскопическими передатчиками радиоволн, они смогут выполнять роль дистанционных пультов различных устройств — буквально силой мысли человек сможет передавать команды компьютеру, автомобилю и любым другим машинам. «Пока что нет стопроцентной точности управления внешними устройствами, — говорит руководитель лаборатории физиологии сенсорных систем Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии академик РАН Игорь Шевелёв, разработчик единственного в России brain interface — системы из электродов, позволяющих парализованному человеку управлять компьютером. — Инвалиды могут набирать тексты, передвигая курсор и выбирая им буквы. Но чтобы управлять инвалидной коляской, нужен стопроцентный контроль над ней, иначе это будет опасным». Наконец, третья функция миниатюрных имплантов вновь возвращает их в лоно протезирования: новые материалы позволят обеспечить полную совместимость с телом и высокую точность движений искусственным конечностям.

Совсем недавно учёные заговорили о том, что человеческое тело можно оснастить и собственным генератором электричества. Вместо того чтобы периодически менять питающую кардиостимулятор батарейку, можно внедрить в ткани материал, позволяющий преобразовывать механическую энергию движений тела в электрический ток. Пьезоэлектрические нанонити цирконат-титаната свинца, генерирующие ток при деформации, учёные интегрировали в подложку из силиконовой резины, прекрасно совместимой с живой тканью. Такой материал можно будет вшить в руку, ногу или даже укрепить на грудной клетке. Толщина нитей, разработанных сотрудником Принстонского университета Майклом Мак-Альпином, составляет около 1/50 000 ширины человеческого волоса, так что они не только не будут мешать движениям, но и вообще не будут нами ощущаться.

При явной перспективности всех этих проектов киборгизация человека развивается не столь быстрыми темпами, как этого можно было бы ожидать. «Пока что бурно растущим является только рынок невживляемых протезов. Что касается вживляемых, то обычно они используются лишь по жизненно важным показаниям и обычно стоят огромных денег, — отмечает директор Института биомедицинских технологий Игорь Артюхов. — Широкого их распространения нет как по чисто техническим, так и по этическим соображениям». Даже упомянутые в самом начале статьи вживляемые чипы обществом принимаются неоднозначно: многие боятся, что такого рода электронно-биологические паспорта станут средством тотального контроля государства над индивидом.