Розум понад машиною: вражаючий злет інтерфейсів мозок-комп’ютер (BCI)

У 2004 році в дослідженні BrainGate використали Utah array (чип 4×4 мм зі 100 електродами), щоб дозволити паралізованому чоловікові рухати курсором і грати в Pong.
У 2012 році Кеті Гатчінсон, 58-річна паралізована жінка, керувала роботизованою рукою, щоб підняти пляшку і випити кави за допомогою імпланта в мозок.
У 2016 році волонтер із протезованою рукою під контролем BCI міг відчувати тактильні відчуття, коли протезовані пальці торкалися предметів.
До 2017 року дослідники продемонстрували бездротові BCI, усунувши громіздкі кабелі та роз’єми з попередніх систем.
У травні 2023 року бездротовий інтерфейс мозок-хребет дозволив 40-річному чоловікові, який був паралізований 12 років, стояти, ходити і підніматися сходами, причому результати залишалися стабільними понад рік.
У 2023 році декодери UCSF перекладали уявну мову в синтезований голос через імплант у мозок, досягаючи близько 78 слів за хвилину.
У 2022 році пацієнт з імплантом Synchron написав “Hello World” повністю через імплант — це був перший у світі твіт, створений безпосередньо думкою.
У 2021 році проєкт під керівництвом Стенфорда дозволив паралізованому чоловікові набирати 90 символів за хвилину (близько 18 слів за хвилину), уявляючи рукописний текст, використовуючи словник із 125 000 слів.
У травні 2023 року Neuralink отримала схвалення FDA на початок випробувань на людях, і до середини 2024 року імплантувала свій бездротовий пристрій N1 першому пацієнту, досягнувши п’яти імплантованих пацієнтів до середини 2025 року.
У травні 2023 року Paradromics провела перше в історії випробування на людині свого Connexus — прямого інтерфейсу з 1600 каналами — в Мічиганському університеті.

Інтерфейси мозок-комп’ютер — пристрої, які напряму з’єднують наш мозок із комп’ютерами — більше не є науковою фантастикою. Сьогодні, імпланти в мозок дозволяють людям рухатися, говорити й взаємодіяти з машинами лише силою думки worksinprogress.co. Хоча жоден BCI ще не отримав схвалення FDA для загального використання, експерти прогнозують, що перший може з’явитися протягом наступних п’яти років worksinprogress.co. Тим часом BCI вже допомагають паралізованим пацієнтам керувати комп’ютерами, управляти протезованими кінцівками й навіть відновлювати здатність говорити чи ходити. Цей докладний звіт пояснить, що таке BCI, як вони працюють, звідки з’явилися, що можуть робити сьогодні і як вони можуть змінити наше майбутнє — на краще чи на гірше.

Що таке BCI і як вони працюють?

Інтерфейс мозок-комп’ютер (BCI) — також званий інтерфейсом мозок-машина — це система, яка дозволяє людині керувати зовнішнім пристроєм за допомогою мозкових сигналів gao.gov. По суті, BCI перетворює електричну активність нейронів (клітин мозку) на команди, які можуть керувати комп’ютерами, роботами, протезами чи іншими машинами worksinprogress.co. Це забезпечує прямий канал зв’язку між мозком і пристроєм, оминаючи звичайні шляхи нервів і м’язів тіла.

Як мозок надсилає команди машині? Більшість BCI працюють за схожим принципом. Спочатку система реєструє активність мозку. Це можна зробити за допомогою імплантованих електродів, які знімають сигнали безпосередньо з нейронів, або за допомогою неінвазивних сенсорів (наприклад, EEG-шолома), які фіксують електричну або кровотокову активність мозку ззовні черепа gao.gov. Далі сирі сигнали декодуються комп’ютерними алгоритмами – часто із застосуванням машинного навчання – для інтерпретації намірів користувача. Нарешті, декодований намір перетворюється на дію, наприклад, переміщення курсора, вибір літери або керування роботизованою кінцівкою. Зазвичай користувач і BCI проходять спільне тренування: людина вчиться генерувати мозкові сигнали певним чином (наприклад, уявляючи рух рукою, щоб подати сигнал «клік»), а система машинного навчання пристосовується до розпізнавання цих конкретних нейронних патернів gao.gov. З часом таке спільне тренування робить взаємодію мозку й пристрою швидшою та точнішою, фактично створюючи для користувача нову навичку.

Інвазивні та неінвазивні BCI: BCI бувають двох основних типів – імплантовані та зовнішні. Імплантовані BCI передбачають хірургічне розміщення електродів на або всередині мозку. Оскільки вони знімають сигнали безпосередньо з нейронів із мінімальними перешкодами, імпланти забезпечують високоточний контроль, що важливо для складних завдань, як-от точне керування роботизованою рукою gao.gov. Однак операція на мозку пов’язана з ризиками, такими як інфекція чи пошкодження тканин, і повністю імплантовані системи поки що експериментальні. Неінвазивні BCI, навпаки, використовують зовнішні сенсори (зазвичай електроенцефалографічні електроди на шкірі голови або новіші методи, як функціональна ближньоінфрачервона спектроскопія fNIRS) для вимірювання активності мозку без операції gao.gov. Неінвазивні пристрої безпечніші й простіші у використанні (можна просто одягнути шолом), але сигнали слабші й зашумленіші після проходження через череп. Це означає, що неінвазивні BCI зазвичай забезпечують повільніший і менш точний контроль – вони підходять для простих завдань, як-от вибір літер чи гра в базові ігри, але поки що недостатньо точні для, наприклад, керування протезами чи швидкої комунікації. Дослідники активно вдосконалюють обидва типи: імплантовані BCI роблять менш інвазивними та бездротовими, а неінвазивні – чутливішими й портативнішими (наприклад, бездротові EEG-шоломи для використання зі смартфонами) gao.gov.

Коротко кажучи, BCI читає ваш розум у певному сенсі – вона виявляє конкретні патерни мозкової активності, які ви навчилися викликати за командою, – і перетворює ці думки на реальні дії у зовнішньому світі. Ця технологія відкриває новий канал керування й комунікації для людей, чиї тіла не можуть виконувати команди мозку, і навіть дає змогу підсилювати людські можливості у майбутньому.

Коротка історія технології BCI

Мрія про з’єднання мозку з машинами існує вже десятиліттями, але лише нещодавно технологія BCI перейшла від лабораторних експериментів до випробувань у реальному житті. Вчені почали вивчати електричні сигнали мозку на початку XX століття – у 1924 році німецький дослідник Ганс Бергер записав першу людську електроенцефалограму (ЕЕГ), виявивши слабкі електричні ритми мозку ззовні черепа worksinprogress.co. До 1960-х років дослідники зрозуміли, що ці сигнали можна використати для передачі інформації. У відомій демонстрації 1964 року нейронауковець Хосе Дельгадо навіть використав радіокерований імплантат, щоб зупинити бика, що атакує, подаючи електричні імпульси в його мозок – драматичний доказ того, що стимуляція мозку може впливати на поведінку worksinprogress.co. Приблизно в той же час інші показали, що зчитування сигналів мозку може виявити наміри: в одному експерименті достатньо було лише подумати про натискання кнопки (без фактичного руху), щоб викликати вимірювані зміни ЕЕГ, які могли запускати слайд-проекторworksinprogress.co.

Термін «інтерфейс мозок-комп’ютер» був введений у 1973 році комп’ютерним науковцем Жаком Відалем worksinprogress.co. Відаль запитував, чи можна використати сигнали мозку для керування зовнішніми пристроями – навіть припускаючи можливість ментального керування протезами або «космічними кораблями». У 1970-х він довів, що мозкові хвилі ЕЕГ дозволяють користувачам переміщати курсор по лабіринту на екрані лише силою думки worksinprogress.co. Ці ранні BCI були дуже примітивними (і обмеженими через зашумленість ЕЕГ зі шкіри голови), але вони довели, що концепція працює.

Справжній прогрес прискорився, коли вчені почали записувати сигнали безпосередньо з поверхні або зсередини мозку. Наприкінці 1990-х перший імплантований BCI у людину був здійснений неврологом Філіпом Кеннеді, який вживив дротовий електрод у мозок чоловіка з синдромом замкненості. Імплантат зчитував сигнали з моторної кори пацієнта (зони, що відповідає за рух), дозволяючи йому – з великими зусиллями – повільно рухати комп’ютерним курсором і набирати літери worksinprogress.co. На початку 2000-х академічні команди під керівництвом таких дослідників, як Джон Донохью та Мігель Ніколеліс, продемонстрували, що мавпи можуть керувати роботизованими руками або курсорами комп’ютера за допомогою мозкових імплантатів, прокладаючи шлях до випробувань на людяхworksinprogress.co.

Важною віхою став 2004 рік, коли було проведено перше клінічне випробування імплантованого BCI у людей, відоме як випробування BrainGate worksinprogress.co. У широко розголошеному випадку 25-річному чоловікові з квадриплегією імплантували крихітний Utah array (чіп розміром 4×4 мм із 100 електродами) у його моторну кору. Завдяки цьому він зміг рухати курсором на екрані й навіть грати у просту відеогру Pong, використовуючи лише думки – “brain chip reads man’s thoughts” (“мозковий чіп читає думки чоловіка”), – гучно повідомляв тоді один із заголовків BBC worksinprogress.co. Через кілька років, у 2012-му, дослідники BrainGate дозволили 58-річній паралізованій жінці, Кеті Гатчінсон, керувати роботизованою рукою силою думки. У знаковій демонстрації вона використала керовану думками роботизовану руку, щоб підняти пляшку й випити каву через соломинку – це був перший раз, коли вона змогла взяти предмет у руку після інсульту, що стався 15 років тому theguardian.com. Лікарі назвали це першим прикладом імпланта, який безпосередньо декодував сигнали мозку пацієнта для керування роботизованою кінцівкою theguardian.com. Це стало вражаючим доказом того, що розумові команди можуть замінити фізичний рух.

У 2010-х роках дослідження BCI швидко прогресували. Академічні команди збільшували кількість електродів (для вищої роздільної здатності сигналу) та вдосконалювали алгоритми декодування. Користувачі з паралічем досягали все складнішого керування: рухали курсорами для набору повідомлень, керували роботизованими кінцівками, щоб потиснути руку чи самостійно поїсти, навіть відновлювали відчуття дотику завдяки BCI, які стимулювали мозок. Наприклад, у 2016 році волонтер із протезованою рукою під керуванням BCI міг відчувати, коли пальці протеза торкалися чогось, завдяки електродам, що передавали сенсорні сигнали у його сенсорну кору мозку theguardian.com. До 2017 року інші групи створили бездротові BCI, усунувши громіздкі кабелі та роз’єми, які вимагали попередні системи. Проте ці досягнення здебільшого відбувалися у дослідницьких лабораторіях із невеликою кількістю добровольців.

Однак за останні кілька років ми досягли переломного моменту. Інвестиції в нейротехнології різко зросли, а стартапи об’єднали зусилля з академічними лабораторіями. У результаті галузь пережила сплеск проривів і перші кроки до комерційних BCI. Насправді, з часу того першого випробування у 2004 році, декілька десятків людей у світі отримали експериментальні інтерфейси мозок-комп’ютер (майже всі з тяжким паралічем або порушеннями комунікації) worksinprogress.co. Уроки цих піонерів, у поєднанні з сучасними обчисленнями та ШІ, наблизили BCI до реального використання. «Це справжній стрибок у порівнянні з попередніми результатами. Ми на порозі змін», — сказав професор Нік Ремзі, нейронауковець, у 2023 році theguardian.com, коментуючи стрімкий прогрес. У наступних розділах буде розглянуто, для чого сьогодні використовують BCI, хто є рушієм інновацій, останні прориви станом на 2024–2025 роки та яким може бути майбутнє.

Поточні застосування технології BCI

BCI починалися як медичні дослідження для допомоги людям із паралічем — і справді, медичні та допоміжні застосування залишаються основною сферою використання. Але у міру розвитку технології ми бачимо, як BCI виходять за межі медицини — у сфери комунікації, розваг і національної безпеки. Ось деякі ключові напрямки, у яких BCI вже мають вплив:

Медицина та відновлення руху

Медичне використання BCI зосереджене на відновленні втрачених функцій у людей із травмами або неврологічними розладами. Основний напрям — надання пацієнтам із паралічем контролю над допоміжними пристроями. Це включає використання BCI для керування інвалідними візками, комп’ютерними курсорами або роботизованими протезами. Наприклад, у клінічних випробуваннях пацієнти з високими травмами спинного мозку (які не можуть рухати руками чи ногами) використовували імплантовані BCI, щоб керувати роботизованими руками з достатньою координацією, щоб самостійно їсти або хапати предмети theguardian.com. Інші керували моторизованими інвалідними візками або екзоскелетами лише за допомогою мозкових сигналів. Такі системи можуть суттєво підвищити незалежність людей, які інакше повністю залежать від доглядачів.

Можливо, найяскравішим нещодавнім прикладом є використання BCI для відновлення здатності ходити у людей з паралічем. У травні 2023 року дослідники зі Швейцарії оголосили, що 40-річний чоловік, який був паралізований протягом 12 років, може знову ходити завдяки бездротовому інтерфейсу мозок-хребет cbsnews.com. Команда імплантувала електроди в рухові зони його мозку та в спинний мозок нижче місця травми. Система декодує його намір рухатися і перетворює ці думки на стимуляцію його спинномозкових нервів, фактично створюючи міст через пошкоджену ділянку спинного мозку. Вражаюче, але чоловік тепер може стояти, ходити і навіть підніматися сходами за допомогою цієї системи, і вона залишається стабільною вже понад рік cbsnews.com. «Ми захопили думки… і перетворили ці думки на стимуляцію спинного мозку, щоб відновити довільний рух», — пояснив нейронауковець Грегуар Куртін, який очолював цю роботу cbsnews.com. Навіть коли BCI вимкнено, пацієнт зберігає частину відновлених рухів, що свідчить про те, що інтерфейс допоміг перенавчити його нервову систему cbsnews.com. Це досягнення дає надію, що BCI у поєднанні зі стимуляцією одного дня зможуть допомогти багатьом паралізованим людям відновити рухливість.

Окрім паралічу, BCI досліджуються для інших медичних терапій. Дослідники тестують «замкнуті» імплантати мозку, які відстежують активність мозку і подають електричну стимуляцію для лікування таких станів, як епілепсія, депресія або хронічний біль. Наприклад, експериментальні пристрої на основі BCI можуть виявляти наближення епілептичного нападу за сигналами мозку і потім запускати стимуляцію, щоб зупинити напад. В одному випадку пацієнт із депресією отримав персоналізований імплантат мозку, який виявляв нейронні патерни, пов’язані з депресивними симптомами, і стимулював іншу ділянку мозку для полегшення цих симптомів — своєрідний розумний нейронний кардіостимулятор. Це ранні випробування, але вони натякають на майбутнє, де BCI зможуть лікувати неврологічні та психіатричні розлади, модулюючи мозкові кола в реальному часі.

Варто зазначити, що деякі нейропротези, які вже широко використовуються в медицині, можна вважати базовими BCI. Наприклад, кохлеарні імплантати (які перетворюють звук на електричні сигнали, що надсилаються до слухового нерва) повернули здатність чути понад 700 000 людей — по суті, це комп’ютер, що взаємодіє з нервовою системою. Глибока мозкова стимуляція при хворобі Паркінсона (електроди, імплантовані для подачі імпульсів, які покращують рухову функцію) — ще одна відома нейротехнологія. Різниця в тому, що ці пристрої не декодують складні сигнали мозку і не залучають довільний контроль; вони забезпечують заздалегідь визначений вплив. Нові BCI йдуть далі, зчитуючи наміри людини і передаючи їх у зовнішні пристрої або навіть назад у мозок.

Комунікація для людей із синдромом «locked-in»

Один із найбільш життєво змінних напрямків застосування BCI — це відновлення можливості спілкування для людей, які не можуть говорити чи друкувати. Такі стани, як інсульт стовбура мозку або аміотрофічний латеральний склероз (ALS), можуть залишити людину «замкненою в собі»: повністю свідомою, але нездатною рухатися чи говорити. Традиційно такі пацієнти могли спілкуватися за допомогою комп’ютерних систем відстеження погляду або інших трудомістких методів (наприклад, зосереджуючись на літерах на екрані по одній). BCI пропонують набагато швидший і природніший канал для спілкування, безпосередньо підключаючись до мовних або мовленнєвих зон мозку.

Останні прориви в цій сфері справді вражають. У 2023 році дві незалежні команди продемонстрували BCI, які можуть декодувати спроби мовлення в реальному часі та перетворювати їх на текст або озвучені слова. В одному випадку жінка, яка була повністю паралізована й не могла говорити протягом 18 років (через інсульт), отримала імплантований BCI над моторною корою мовлення мозку. Система декодувала нервові сигнали, які вона генерувала, коли уявляла, що говорить, і перетворювала їх на синтезований голос і цифровий аватар на екрані. Це дозволило їй спілкуватися майже в 4 рази швидше, ніж попередній найкращий результат, досягаючи близько 78 слів за хвилину (для порівняння, звичайна розмовна швидкість — 100–150 слів за хвилину) theguardian.com. Аватар навіть відображав базові мімічні вирази, коли її задумане мовлення озвучувалося. «Наша мета — відновити повноцінний, втілений спосіб спілкування… Ці досягнення наближають нас до реального вирішення для пацієнтів», — сказав професор Едвард Чанг, який очолював команду UCSF, що досягла цього результату theguardian.com. Хоча система допускала помилки й мала певну затримку, це був перший випадок, коли людина з майже повною відсутністю м’язового контролю «говорила» майже в реальному часі за допомогою аватара, керованого мозком theguardian.com. Незалежний експерт назвав цей результат «справжнім стрибком… точкою перелому» для практичного використання BCI-технологій theguardian.com.

Інша команда (зі Стенфорда/Університету Каліфорнії в Девісі) працювала з 47-річним пацієнтом із БАС, використовуючи чотири крихітні імплантати в моторній зоні мовлення для декодування його спроб говорити. У 2024 році вони повідомили, що цей “мовний протез” BCI дозволив чоловікові спілкуватися з родиною за допомогою синтезатора голосу, який звучав як його власний (на основі записів до втрати мовлення) worksinprogress.co. У зворушливий момент система дозволила йому сказати своїй маленькій доньці “Я шукаю гепарда”, коли вона повернулася додому в костюмі гепарда – фразу, яку пристрій декодував з його нейронної активності та озвучив його старим голосом worksinprogress.co. Дивовижно, але вже після двох тренувальних сесій BCI перекладав його мозкові сигнали в текст із 97% точністю (використовуючи словник із 125 000 слів) worksinprogress.co. Дослідники використали спеціальну мовну модель (схожу на ті, що стоять за автокорекцією в телефонах), щоб допомогти передбачити потрібні слова за нейронними патернами. Пацієнт міг підтверджувати або відхиляти декодовані речення за допомогою легких рухів очей або керування курсором мозком, що дозволяло системі швидко вдосконалюватися. За словами команди, після певного зворотного зв’язку пристрій видавав ідеальні речення 99% часу, що було немислимо ще кілька років тому worksinprogress.co. Це відновлене мовлення, навіть якщо синтетичне, має величезне емоційне значення: це був перший раз, коли донька чоловіка почула, як він “говорить” у своєму житті.

Окрім мовлення, інтерфейси мозок-комп’ютер (BCI) також дали змогу текстовому спілкуванню шляхом керування клавіатурами або інтерфейсами для написання слів. Ще у 2011 році люди з паралічем використовували BCI, щоб переміщати курсор і набирати приблизно 5–10 правильних символів за хвилину. Але і тут прогрес значно прискорився. У 2021 році проєкт під керівництвом Стенфорда встановив світовий рекорд, дозволивши паралізованому чоловікові «друкувати» зі швидкістю 90 символів за хвилину (близько 18 слів за хвилину), просто уявляючи рукописне письмо spectrum.ieee.org. Чоловік подумки виписував літери, а алгоритм імпланта розшифровував унікальні нейронні сигнали для кожної літери, фактично «зчитуючи» його уявні рухи ручкою spectrum.ieee.org. Це було більш ніж удвічі швидше за попередній рекорд швидкості друкування через BCI (40 символів за хвилину) spectrum.ieee.org, і найшвидший такий BCI на сьогодні. Біомедичний інженер, який не брав участі у дослідженні, був вражений, що це «принаймні на півдорозі до швидкості друку здорової людини» і справедливо опубліковано в Nature spectrum.ieee.org. Загалом, ці досягнення у BCI-комунікації свідчать, що справжні мовленнєві протези для тих, хто втратив здатність говорити, вже на горизонті. У найближчі роки пацієнти у стані «locked-in» зможуть спілкуватися з родиною, просто думаючи про слова, а імплант розшифрує та озвучить їх – це глибоке відновлення зв’язку.

Варто зазначити, що сучасні системи все ще мають обмеження (наприклад, потребують громіздких зовнішніх процесорів, іноді неправильно тлумачать слова або потребують певного нагляду), але тенденція очевидна. BCI переходять від трудомісткого написання по буквах до природного спілкування майже на розмовній швидкості. Це змінить життя пацієнтів із такими станами, як БАС, і навіть має ширші перспективи – можна уявити майбутні технології, які дозволять «тиху мову» для будь-кого (наприклад, «ментальні текстові повідомлення» прямо з мозку). Технологічні гіганти, такі як Meta (Facebook), дійсно досліджували неінвазивні гарнітури, які могли б зчитувати нейронні сигнали для базових слів (хоча наразі вони зосередилися на інших інтерфейсах). Для широкого загалу ці медичні прориви дають уявлення про те, як BCI зрештою можуть забезпечити безшовне спілкування у нових формах.

Розваги, ігри та повсякденні споживачі

Поза межами медицини, індустрія розваг і споживчі технології стають майданчиком для розвитку BCI – особливо неінвазивних. Компанії та дослідницькі лабораторії розробили гарнітури BCI, які дозволяють грати у відеоігри або керувати програмним забезпеченням за допомогою ментальних команд, додаючи новий вимір інтерактивності. Наприклад, деякі експериментальні ігри дозволяють гравцеві переміщати об’єкт або аватар на екрані, концентруючись або уявляючи рух. Ще у 2006 році іграшка Mattel Mindflex дозволяла користувачам проводити м’яч через смугу перешкод за допомогою «думки» (насправді – фокусуючись для зміни своїх ЕЕГ-сигналів). Сучасні системи набагато досконаліші. Стартап Neurable продемонстрував VR-гру, у якій гравець може вибирати та кидати предмети силою думки (через гарнітуру, що вимірює активність мозку). Подібно до цього, у 2022 році OpenBCI (відкрита нейротехнологічна компанія) об’єдналася з Valve для створення VR-насадки, яка зчитує мозкові сигнали та інші фізіологічні дані, з метою інтегрувати керування BCI у віртуальні реальності.

Ідея полягає в тому, що BCI можуть зробити відеоігри більш захопливими – уявіть, що ви накладаєте закляття в грі, просто подумавши команду, або гра жахів, яка підлаштовує складність під вашу мозкову реакцію страху. Вони також можуть зробити інтерфейси більш доступними; простий BCI може дозволити керування телевізором або розумними домашніми пристроями без рук. Насправді, дослідники вже підключили споживчі ЕЕГ-гарнітури до розумних асистентів: у 2024 році пацієнт з імплантом Synchron BCI зміг керувати своєю системою розумного дому Amazon Alexa лише подумки, віддаючи команди medtechdive.com. Хоча це був учасник медичного випробування, це демонструє потенціал для інтеграції таких технологій у масовий розумний дім у майбутньому.

Ще одна сфера, що розвивається, – це нейрофідбек для добробуту та освіти. Носимі BCI (зазвичай ЕЕГ-обручі) рекламуються як засоби для медитації, покращення концентрації або навчання шляхом надання зворотного зв’язку в реальному часі про активність мозку. Наприклад, пристрої на кшталт Muse допомагають медитувати, відтворюючи різні звуки залежно від рівня розслаблення користувача (визначеного за ЕЕГ). Деякі освітні іграшки стверджують, що використовують мозкові сигнали для покращення уваги або тренування пам’яті. Це можуть бути не «інтерфейси» для керування зовнішніми пристроями, але це пристрої прямого зчитування мозку, орієнтовані на споживачів – крок до нормалізації мозкових технологій у повсякденному житті.

Ще рано говорити про розважальні BCI – керування відеогрою за допомогою думок наразі менш надійне чи швидке, ніж використання контролера. Але той факт, що великі технологічні компанії інвестують у такі дослідження, свідчить про зацікавленість. «Сьогодні найефективніші BCI-технології вимагають інвазивних хірургічних імплантів… [але] у нас є моральний обов’язок» розробляти неінвазивні BCI для ширшого використання, сказав менеджер проєкту в американській військовій програмі неінвазивних BCI jhuapl.edu worksinprogress.co. У міру вдосконалення декодування сигналів ми можемо побачити ігрові консолі або AR/VR-системи, керовані мозком, які дозволяють більш природне управління, або навіть контент, що адаптується до вашого емоційного стану, зчитуючи сигнали мозку. BCI також можуть додати зручності – можливо, одного дня ви зможете подумки набирати номер телефону чи складати повідомлення, не піднімаючи пальця. Такі компанії, як Neurable та NextMind (придбана Snap Inc.), вже продемонстрували прототипи контролерів на основі ЕЕГ для окулярів доповненої реальності, що натякає на те, що електроніка для споживачів з керуванням думками вже на підході.

Військове та оборонне використання

Не дивно, що військові мають великий інтерес до BCI. Можливість керувати транспортними засобами або зброєю силою думки чи безшумно спілкуватися мозок-до-мозку на полі бою має виразну науково-фантастичну привабливість – і реальні тактичні переваги. Через DARPA (Агентство перспективних оборонних дослідницьких проєктів) військові США вже десятиліттями є основними спонсорами досліджень BCI. Це призвело до деяких вражаючих демонстрацій. У 2015 році волонтер з імплантом у мозку керував симулятором військового винищувача F-35, використовуючи лише нейронні сигнали, фактично “телепатичне” пілотування. Через кілька років DARPA повідомила, що вони масштабували це: людина з BCI змогла одночасно командувати і керувати роєм симульованих дронів і винищувачів лише думками defenseone.com. “Сигнали з мозку можуть використовуватися для командування… не лише одним літаком, а трьома… одночасно,” сказав Джастін Санчес, директор біотехнологічного офісу DARPA defenseone.com. У 2018 році DARPA оголосила, що ця система також надає зворотний зв’язок користувачу, надсилаючи інформацію від машин назад у мозок. Фактично, пілот міг отримувати сенсорні дані від дронів безпосередньо у вигляді нейронних сигналів, створюючи те, що офіційні особи описали як “телепатичну розмову” між людиною і кількома бойовими машинами defenseone.com. Такий двосторонній BCI означав, що мозок користувача міг сприймати те, що фіксують сенсори дронів, без жодних візуальних чи аудіальних підказок – буквальний зв’язок розум-машина. Хоча це відбувалося у симуляторі, це продемонструвало потенціал для передових бойових систем, де один оператор може керувати цілою мережею безпілотних апаратів зі швидкістю думки.

Військові дослідження і розробки BCI стосуються не лише керування технікою силою думки. Вони також досліджують BCI для покращення комунікації та прийняття рішень. Наприклад, проєкт DARPA Silent Talk мав на меті виявляти “задуману мову” у мозкових сигналах солдата (внутрішню артикуляцію, яку ви робите у себе в голові) і передавати її як радіозв’язок – дозволяючи військовим координуватися без слів. Інший напрямок – моніторинг когнітивного стану солдатів за допомогою ЕЕГ, щоб визначити, чи вони перевантажені, втомлені або мають порушення, щоб AI-асистенти могли підлаштуватися або командири були попереджені. ВПС тестували BCI-системи для виявлення моментів, коли пілоти чи диспетчери авіатрафіку можуть зробити помилку (шляхом виявлення втрати уваги чи високого навантаження) gao.gov, з метою запобігання аваріям. Також є інтерес до використання BCI для тренувань, наприклад, прискорення навчання шляхом стимуляції мозку або використання нейронного зворотного зв’язку.

І, звісно, військові розглядають оборонний аспект: забезпечення власної кібербезпеки, якщо вороги розроблять BCI. Якщо солдати покладаються на нейроінтерфейси, чи можуть їх зламати або заглушити? Чи може пропаганда буквально передаватися комусь у мозок? Ці сценарії звучать фантастично, але оборонні планувальники починають замислюватися над ними у міру розвитку BCI.

Варто зазначити, що більшість військових розробок BCI, особливо тих, що стосуються нейроімплантів, все ще є експериментальними та обмежуються лабораторіями. Етичні та практичні перешкоди означають, що ми не побачимо «телепатичних суперсолдатів» найближчим часом. Але поступове впровадження можливе – наприклад, неінвазивні BCI, які дозволяють спецпризначенцям спілкуватися беззвучно під час секретних місій, або пілотам дронів керувати кількома БПЛА через нейролінк, реагуючи швидше, ніж це дозволяє ручне управління. Як зазначає GAO (Управління з підзвітності уряду США), BCI можуть «підвищити обороноздатність країни», дозволяючи військовим керувати обладнанням без рук прямо на полі бою gao.gov. Це сфера, за якою варто стежити не лише через її інноваційність, а й тому, що вона часто стає джерелом технологій, які згодом переходять у цивільний сектор (як це було з інтернетом чи GPS).

Основні гравці та новатори у сфері BCI

З огляду на величезний потенціал інтерфейсів мозок-комп’ютер, не дивно, що з’явилося багато компаній і дослідницьких груп, які займаються цією технологією. Деякі зосереджені на інвазивних імплантах для медицини, інші – на носимих системах для споживачів, а ще інші – на програмному забезпеченні/ШІ для розшифровки мозкових даних. Ось деякі з основних гравців (і стартапів), які очолюють революцію BCI:

Neuralink: Можливо, найвідоміша компанія у сфері BCI, Neuralink була заснована у 2016 році Ілоном Маском та іншими. Neuralink розробляє надвисокошвидкісний імплантований BCI — чіп (який називається N1), вбудований у череп з гнучкими електродними “нитками”, які проникають у мозок для запису сигналів нейронів. Пристрій повністю бездротовий і повністю імплантований (без зовнішніх портів), що має на меті уникнути ризику інфекцій та дискомфорту пацієнта worksinprogress.co. Початкова мета Neuralink — дати людям з паралічем можливість керувати комп’ютерами або телефонами силою думки, але Маск також говорив про довгострокові амбіції “симбіозу” людини й ШІ (використання BCI для підвищення людського інтелекту та не відставати від передового ШІ) worksinprogress.co. Компанія потрапила в заголовки новин завдяки демонстраціям мавпи, яка грає у Pong силою думки, та свині з нейроімплантом, що передає сигнали мозку в реальному часі. У травні 2023 року, після деяких затримок, Neuralink отримала дозвіл FDA на початок перших випробувань на людях, а до середини 2024 року імплантувала свій пристрій першому пацієнту sphericalinsights.com. Станом на середину 2025 року Neuralink, за повідомленнями, імплантувала свій BCI п’ятьом пацієнтам із тяжким паралічем, дозволяючи їм керувати курсорами та навіть роботизованими руками силою думки reuters.com. Компанія також розпочинає масштабніше випробування у Великій Британії reuters.com. Neuralink залучила близько $1,3 мільярда інвестицій і оцінюється приблизно у $9 мільярдів reuters.com — що відображає великі сподівання інвесторів. Чи досягне вона грандіозного бачення Маска чи ні, Neuralink безсумнівно просунула галузь вперед, особливо в інженерії автоматизованих хірургічних роботів для точного імплантування крихітних, схожих на волосся електродів у мозок.
Synchron: Заснована у 2016 році та базується в Нью-Йорку, Synchron є провідним конкурентом Neuralink – але з зовсім іншим підходом. “Stentrode” BCI від Synchron – це масив електродів, закріплений на стенті, який хірурги вводять у кровоносну судину мозку біля моторної кори reuters.com. Такий ендоваскулярний підхід не потребує відкритої операції на мозку; імплантат доставляється через катетер через яремну вену і закріплюється у стінці судини, зчитуючи сигнали мозку звідти. Це менш інвазивно (більше схоже на процедуру встановлення серцевого стента, ніж на операцію на мозку), хоча пристрій збирає дещо менш деталізовані сигнали, ніж ті, що розміщуються всередині мозкової тканини. Насправді Synchron першою розпочала випробування на людях у США: у 2021 році компанія отримала схвалення FDA на раннє випробування життєздатності й відтоді імплантувала свій пристрій щонайменше шістьом американським пацієнтам, а також чотирьом попереднім пацієнтам в Австралії reuters.com. У цих випробуваннях пацієнти з паралічем через БАС успішно використовували BCI Synchron для надсилання текстових повідомлень, електронної пошти та перегляду інтернету силою думки після періоду навчання. Відомо, що у 2022 році пацієнт написав у Twitter слова “Hello World” повністю через імплантат – це був перший у світі твіт, створений безпосередньо думкою. Наприкінці 2024 року Synchron повідомила про позитивні результати безпеки – жодних серйозних побічних ефектів, пов’язаних із пристроєм, після одного року – досягнувши основної мети випробування medtechdive.com. Також було показано, що BCI працює стабільно: учасники могли керувати цифровими пристроями за допомогою “моторних виходів”, керованих думкою. В одній з демонстрацій пацієнт із БАС з імплантатом Synchron зміг керувати своїм розумним будинком (освітленням тощо), підключивши сигнали мозку до Amazon Alexa medtechdive.com. Інший учасник випробування використовував імплантат для керування iPad і навіть керував гарнітурою Apple Vision Pro AR силою думки medtechdive.com. Генеральний директор Synchron, доктор Томас Окслі, заявив, що компанія зараз готує масштабніше ключове випробування з десятками учасників для отримання повного схвалення FDA medtechdive.com. Важливо, що серед інвесторів Synchron – такі відомі особи, як Білл Гейтс і Джефф Безос reuters.com. Хоча наразі технологія компанії має меншу пропускну здатність, ніж у Neuralink, перевага Synchron у часі iу випробуваннях на людях та його відносні переваги безпеки роблять його серйозним гравцем у сфері BCI.
Blackrock Neurotech: Тиха, але дуже досвідчена компанія, Blackrock Neurotech (заснована у 2008 році в Юті) є провідним постачальником клінічних імплантованих електродних матриць – включаючи Utah array, який використовується у багатьох знакових академічних дослідженнях BCI. Насправді, імпланти Blackrock були залучені у більшій кількості випробувань BCI на людях, ніж будь-які інші, і понад 30 людей у всьому світі мали пристрій Blackrock у своєму мозку (зазвичай у рамках досліджень) sphericalinsights.com. Імплант Blackrock може записувати нейронні сигнали з високою роздільною здатністю і навіть забезпечувати стимуляцію; їхні технології дозволили досягти таких результатів, як рекорд BCI з набору тексту зі швидкістю 90 символів на хвилину, про який згадувалося раніше sphericalinsights.com. Зараз Blackrock прагне комерціалізувати BCI для паралізованих під брендом “MoveAgain”. Компанія оголосила про плани запустити першу комерційну BCI-платформу (імплантовану систему) вже у 2023–2024 роках blackrockneurotech.com, зосереджуючись на тому, щоб дозволити людям із травмами спинного мозку або БАС керувати комп’ютерами та відновити незалежність. Blackrock також розробляє електрод нового покоління під назвою “Neuralace” – гнучку сітку, яка може покривати більші ділянки мозку. Довгий досвід компанії (понад 14 років підтримки досліджень BCI) та орієнтація на медичну надійність надають їй унікальну перспективу. Останнім часом Blackrock залучила значне фінансування (зокрема, інвестицію у $10 млн від технофілантропа Synapse та $20 млн від фонду інновацій у сфері оборони) blackrockneurotech.com для прискорення розробки продукту. Якщо якась компанія й може випередити гучні стартапи у здобутті першого схваленого FDA імплантованого BCI, то це може бути Blackrock (можливо, у партнерстві з академічним консорціумом BrainGate). Дійсно, GAO зазначило у 2022 році, що “менше ніж 40 людей у світі мають імплантовані BCI” на сьогодні gao.gov – і більшість із них використовували пристрої Blackrock – що підкреслює, наскільки піонерською (і ранньою) є ця галузь.
Paradromics: Заснована у 2015 році в Остіні, штат Техас, Paradromics — це стартап, який розробляє імплантати мозку з високою пропускною здатністю для відновлення комунікації та інших функцій. Її флагманський пристрій під назвою Connexus Direct Data Interface — це масив із 1 600 каналів (електродів) — значно більше, ніж у багатьох сучасних імплантатів — розроблений для зчитування сигналів на рівні окремих нейронів sphericalinsights.com. Стратегія Paradromics полягає у зборі величезних обсягів даних мозку для складних завдань, таких як мовлення. У травні 2023 року компанія досягла важливого етапу, завершивши перше в історії випробування імплантату Connexus на людині в Університеті Мічигану, записавши нейронну активність у добровольця з БАС techfundingnews.com. Процедура проводилася за спеціальним дослідницьким протоколом і підтвердила, що пристрій можна імплантувати та він функціонує в людському мозку. Paradromics використовує новий інжектор, схожий на “EpiPen”, щоб швидко вводити масиви електродів із мінімальною травматичністю techfundingnews.com. Компанія планує довгострокове клінічне дослідження після отримання дозволу FDA techfundingnews.com, маючи на меті допомогти пацієнтам, які втратили здатність говорити чи друкувати (наприклад, у випадках прогресуючого БАС), шляхом перекладу їхніх думок безпосередньо в текст або мовлення. Paradromics залучила понад 100 мільйонів доларів і навіть уклала партнерство з проектом NEOM у Саудівській Аравії для майбутнього фінансування techfundingnews.com. Її генеральний директор Метт Енгл сміливо стверджує, що їхній підхід із високою пропускною здатністю буде “найкращим у своєму класі”, порівнюючи пристрої інших із прослуховуванням зовні стадіону, тоді як Paradromics “ставить мікрофони всередині стадіону” мозку techfundingnews.com. Час покаже, але Paradromics безумовно варто стежити у гонці за перший BCI, схвалений FDA.
Precision Neuroscience: Ще один стартап (співзаснований Бенджаміном Рапопортом, колишнім учасником засновницької команди Neuralink), Precision Neuroscience використовує «мінімально інвазивний» підхід до імплантів. Їхній Layer 7 cortical interface — це ультратонкий гнучкий масив електродів (схожий на прозору плівку), який можна просунути під череп і розмістити на поверхні мозку без повного відкриття черепа sphericalinsights.com. Це певною мірою аналогічно субдуральному електроду ECoG, але вводиться через крихітний розріз, що зменшує ризики операції. Precision має на меті лікувати неврологічні стани, такі як параліч після інсульту або черепно-мозкова травма, розміщуючи цю плівку над ділянками кори та зчитуючи сигнали (або стимулюючи) з високою роздільною здатністю. Оскільки пристрій не проникає в тканину мозку, він може бути безпечнішим і навіть знімним у разі потреби (звідси — «зворотний»). Станом на 2024 рік Precision залучила понад 100 мільйонів доларів фінансування sphericalinsights.com. Вони тестували Layer 7 на тваринах і, за повідомленнями, планують випробування на людях для простої задачі, наприклад, допомоги пацієнтам після інсульту відновити певну функцію руки за допомогою ортезу, керованого BCI. Підхід Precision знаходиться десь між інвазивними та неінвазивними методами, потенційно пропонуючи компроміс між точністю та безпекою.
Kernel: Не всі гравці зосереджені на імплантах – Kernel, заснована у 2016 році підприємцем Брайаном Джонсоном, повністю орієнтована на неінвазивні BCI для повсякденного використання. Бачення Kernel – «демократизувати» нейротехнології, зробивши їх такими ж звичними, як носимі пристрої. Вони розробили гарнітуру під назвою Kernel Flow, яка використовує функціональну ближньоінфрачервону спектроскопію у часовій області (TD-fNIRS) – по суті, світлові сигнали – для вимірювання активності мозку, пов’язаної з кровотоком і оксигенацією en.wikipedia.org. Це як портативний, носимий сканер мозку, який може визначати, які ділянки мозку є більш активними. Хоча fNIRS не фіксує швидкі електричні сплески нейронів, він відстежує гемодинаміку мозку (трохи як міні-фМРТ). Kernel Flow може здійснювати вибірку на частоті 200 Гц і має багато оптодів (світлових випромінювачів/детекторів), що покривають шкіру голови en.wikipedia.org. Мета – використовувати це для таких застосувань, як моніторинг психічного здоров’я, раннє виявлення когнітивних порушень, вивчення старіння мозку та навіть підвищення продуктивності. Kernel фактично пропонує «нейронауку як сервіс» – вони запустили платформу, де інші дослідники або компанії можуть використовувати гарнітури Kernel Flow для збору даних мозку у великих масштабах. Наприклад, вони проводили дослідження з вимірювання «BrainAge» (метрики здоров’я мозку) і відстеження того, як мозок людей реагує на стимули чи ліки, все це поза лабораторними умовами. Джонсон спочатку заснував Kernel з амбітною метою створення протезів пам’яті, але перейшов до неінвазивних технологій, побачивши ближчу перспективу впливу. Kernel залучила понад $100 млн і поставила пристрої Flow дослідницьким партнерамsphericalinsights.com. Хоча Flow не дозволяє керувати машиною силою думки, це все одно BCI у ширшому сенсі – він зчитує ваш мозок і передає ці дані комп’ютерам для аналізу. З удосконаленням технології Kernel уявляє, що звичайні люди використовуватимуть монітори мозку для таких речей, як підвищення концентрації, управління стресом або навіть пряме спілкування мозку з комп’ютером без імплантів sphericalinsights.com. У них є конкуренти на ринку неінвазивних BCI (наприклад, Facebook Reality Labs досліджували оптичні BCI, а стартапи на кшталт NextSense і Dreem створюють EEG-навушники та пов’язки для голови). Але смілива комерціалізація Kernel дослідницького сканера мозку заслуговує на увагу.

(Багато інших компаній також працюють у сфері BCI, їх надто багато, щоб повністю охопити. Ось лише декілька: MindMaze (швейцарський єдиноріг, що використовує EEG+VR для реабілітації після інсульту) sphericalinsights.com, CorTec (німецька компанія, яка створює повністю імплантовані системи для запису/стимуляції мозкових сигналів) sphericalinsights.com, Neurable (розробляє EEG-навушники для моніторингу уваги) sphericalinsights.com, а також різні інші, що зосереджуються на вузьких нішах, таких як моніторинг мозку для водіїв або нейромаркетинг. Навіть великі гравці, такі як Meta, IBM та Boston Scientific, експериментували з технологіями, пов’язаними з BCI, або купували нейротехнологічні стартапи. Ця зростаюча екосистема показує, що як нейронаука, так і технологічний світ розглядають BCI як важливий рубіж.)

Останні прориви та новини (2024–2025)

Останні два роки стали визначальними для BCI: відбувся стрімкий перехід від лабораторних досліджень до демонстрацій у реальному світі та випробувань на людях. Ось деякі основні прориви та актуальні новини у сфері BCI станом на 2024–2025 роки:

Серпень 2023 – BCI повертає паралізованій жінці голос: Дослідники з UCSF оголосили про першу у світі систему BCI-to-speech, яка дозволила жінці, що втратила здатність говорити, спілкуватися через цифровий аватар. Використовуючи надтонкий імплантат у мовній зоні мозку, система декодувала її спроби говорити зі швидкістю 78 слів на хвилину, виводячи речення, які вимовляв аватар на екрані з мімікою theguardian.com. «Ці досягнення наближають нас до реального вирішення для пацієнтів», — сказав професор Едвард Чанг про цей прорив theguardian.com. Зовнішній експерт назвав це «точкою перелому» для практичного використання BCI theguardian.com.
Травень 2023 – Інтерфейс мозок-хребет відновлює природну ходу: У Швейцарії чоловік, паралізований через травму спинного мозку, знову зміг ходити, стояти та підніматися сходами завдяки бездротовому BCI, що з’єднує його мозок і хребет cbsnews.com. Імпланти в його моторній корі в реальному часі передають сигнали до стимулятора в нижній частині спинного мозку, активуючи м’язи ніг відповідно до його думок. Опубліковано в Nature, підхід залишався ефективним і через рік, і, що важливо, пацієнт навіть відновив певний довільний рух ніг без пристрою cbsnews.com. Дослідження демонструє потенціал BCI у поєднанні зі стимуляцією для лікування паралічу – кібернетичний “нейронний обхід”, що знову з’єднує мозок із тілом.
Жовтень 2024 – BCI Synchron довів безпечність і користь у випробуванні в США: Synchron оголосила 12-місячні результати свого COMMAND trial – першого в США випробування імплантованого BCI – на шести пацієнтах із тяжким паралічем. Жодних смертей або серйозних побічних ефектів не було пов’язано з пристроєм, що відповідало основній меті безпеки medtechdive.com. Крім того, імплант на основі стента стабільно перетворював руховий намір пацієнтів у цифрові дії, дозволяючи їм виконувати завдання, як-от надсилання текстових повідомлень і керування розумним будинком силою думки medtechdive.com. На відео один пацієнт із БАС з імплантом керує Amazon Alexa та курсором iPad лише за допомогою мозку medtechdive.com. Завдяки цим успіхам генеральний директор Том Окслі повідомив Reuters, що Synchron готує більше випробування з “десятками учасників” наступного разу medtechdive.com, що наближає компанію до комерційного продукту.
Липень 2025 – Neuralink розпочинає міжнародні випробування на людях після перших імплантацій: Після перших імплантацій BCI людині у США в 2024 році Neuralink Ілона Маска отримала дозвіл регуляторних органів у Великій Британії та оголосила про партнерство з лікарнями Лондона для випробування свого мозкового чипа на пацієнтах із паралічем reuters.com. На цей момент Neuralink повідомила, що п’ятеро пацієнтів мають її бездротовий імплантат і використовують його для безконтактного керування цифровими пристроями reuters.com. Також компанія залучила додатково понад $280 мільйонів фінансування у 2025 році, зберігаючи свою оцінку на рівні близько $9 мільярдів reuters.com. Вихід на міжнародні випробування свідчить про прискорення клінічних програм Neuralink. Однак конкуренція зростає (Synchron, Paradromics та інші також змагаються за схвалення FDA), і Neuralink має довести безпеку та користь свого пристрою для людей у ширшому масштабі.
Червень 2025 – Paradromics завершує першу імплантацію високошвидкісного BCI людині: Austin-стартап Paradromics оголосив, що успішно імплантував свій BCI “Connexus” із 1 600 електродами людині та записав нейронні сигнали, що є ключовим етапом перевірки можливості технології techfundingnews.com. Процедуру провели в рамках наукової співпраці в одній із лікарень США. Paradromics стверджує, що їхній пристрій може обробляти безпрецедентний обсяг даних із мозку, маючи на меті відновлення комунікації для людей із синдромом “locked-in”. Це досягнення відкриває шлях до формальних клінічних випробувань Paradromics, які компанія сподівається розпочати наприкінці 2025 року після отримання дозволу FDA techfundingnews.com.
Швидкі академічні досягнення у продуктивності BCI: На науковому фронті 2024 та 2025 роки стали періодом проривів у можливостях BCI. Наприкінці 2024 року група зі Стенфорда/Університету Каліфорнії в Девісі опублікувала в NEJM результати про BCI, який досяг 97,5% точності у декодуванні намовленої людиною мови (охоплюючи десятки тисяч слів) після лише кількох хвилин калібрування worksinprogress.co – рівень швидкості/точності, який ще кілька років тому здавався б неймовірним. Тим часом, неінвазивні BCI також продемонстрували покращення: у 2024 році дослідження під керівництвом Карнегі-Меллон використало зовнішній BCI на основі ЕЕГ з новими протоколами тренування, щоб дозволити мавпам досягти дуже точного керування курсором, що натякає на кращу продуктивність носимих пристроїв sciencedaily.com, jhuapl.edu. А у 2025 році Техаський університет повідомив про систему fMRI з підтримкою ШІ, яка могла інтерпретувати безперервні думки (наприклад, коли людина слухає історію) з дивовижною точністю, що відкриває як нові можливості (для комунікації), так і етичні питання щодо «читання думок» creativegood.com. Коротко кажучи, темп прогресу BCI – як для інвазивних, так і для неінвазивних методів – явно прискорюється, коли ми заглиблюємося у 2020-ті роки.

Здається, що кожен місяць наближає BCI до реального використання. Сама FDA готує рекомендації для пристроїв BCI, і у 2023 році вона схвалила перший носимий реабілітаційний BCI-пристрій (систему на основі ЕЕГ для допомоги пацієнтам після інсульту відновити рухи руки) для виходу на ринок gao.gov. Ми спостерігаємо перехід від ізольованих лабораторних експериментів до життєздатних продуктів: протягом наступних кількох років, ймовірно, з’являться перші комерційні BCI для медичного використання (можливо, через гуманітарні винятки або обмежені випуски). Як пожартував один нейроінженер, майбутнє вже тут – воно просто розподілене нерівномірно. BCI вже тут, працюють у випробуваннях; тепер завдання – масштабувати їх безпечно та етично для всіх, хто їх потребує.

Майбутній потенціал і виклики

Прогрес BCI на сьогодні надихає, але це все ще ранні дні довгої подорожі. Що може чекати в майбутньому, якщо BCI продовжать розвиватися – і які перешкоди потрібно подолати, щоб цього досягти?

Потенціал у найближчій перспективі: У наступні 5–10 років найбільш ймовірні досягнення будуть у сфері медичних BCI та допоміжних технологій. Можна очікувати появи затверджених FDA BCI-пристроїв для паралічу, інсульту або БАС, які можуть призначатися так само, як сьогодні кохлеарні імплантати. Ці пристрої можуть дозволити пацієнтам керувати планшетом, спілкуватися зі швидкістю, що наближається до нормальної мови, або керувати протезами з тонкою моторикою. Також ведуться роботи над BCI для відновлення зору у сліпих (шляхом надсилання сигналів у зорову кору – кілька груп вже імплантували масиви, які створювали прості фосфени або форми). Протези пам’яті також можуть стати реальністю: команда з USC і Wake Forest вже випробувала гіпокампальний імплантат у пацієнтів з епілепсією, який покращив відтворення пам’яті на 15% шляхом імітації нейронного коду формування пам’яті. До кінця 2020-х такі когнітивні протези можуть допомагати людям із черепно-мозковими травмами або ранньою стадією Альцгеймера зберігати нову інформацію. Ще одна сфера — реабілітація на основі BCI: використання BCI у поєднанні з роботами для фізичної терапії для перенавчання мозку пацієнтів після інсульту. Оскільки BCI може виявити, коли мозок намагається рухатися, вони можуть запускати пристрої для допомоги у цьому русі, підсилюючи нейронні шляхи. Це може суттєво покращити відновлення після інсультів або травм.

Щодо ширшої споживчої техніки, неінвазивні BCI ймовірно поступово з’являться у наших повсякденних гаджетах. Можливо, ваші AR-окуляри або навушники матимуть EEG-датчики для моніторингу концентрації чи стресу. Майбутній Apple Watch може відстежувати не лише пульс, а й деякі мозкові показники через шкіру або вуха. Ранні користувачі (геймери, техноентузіасти) можуть використовувати BCI-обручі для ігор або керування розумним будинком заради зручності чи новизни. Можливо, ми також побачимо комунікацію мозок-до-мозку між людьми у контрольованих умовах (вчені вже здійснили базову передачу сигналу мозок-до-мозку в експериментах, наприклад, коли одна людина рухала пальцем іншої через зв’язок EEG-TMS). Хоча телепатія через BCI для масового використання ще далека, дослідження продовжуватимуть розширювати межі можливого.

Довгострокове бачення: Дивлячись далі, деякі прогнозують, що BCI повністю змінять спосіб нашої взаємодії з технологіями. Візіонери говорять про «набір тексту зі швидкістю думки», або навіть про пряме підключення нашої неокортикальної кори до хмарних обчислень. Ілон Маск часто каже, що кінцева мета Neuralink — створити «симбіоз між людським і машинним інтелектом» worksinprogress.co – іншими словами, безшовно об’єднати наш мозок з ШІ так, щоб ми могли завантажувати знання або багатозадачно працювати розумово. Якщо BCI стануть достатньо розвиненими, можна уявити можливості на кшталт «Матриці» (миттєве вивчення кунг-фу шляхом завантаження програми) або внутрішній доступ до Вікіпедії лише подумавши про питання. Доповнена реальність може перетворитися на «доповнене мислення», коли наші думки підсилюються обчисленнями в реальному часі. Деякі футурологи навіть припускають можливість колективних мереж розуму – хоча це породжує безліч філософських питань.

Однак, значні обмеження та виклики мають бути подолані навіть для досягнення цілей найближчого часу, не кажучи вже про науково-фантастичні бачення:

Безпека та інвазивність: Операції на мозку — це серйозна справа. Навіть якщо пристрій працює, співвідношення ризику та користі має виправдовувати його імплантацію. На сьогодні менше ніж 40 людей у світі мають хронічні BCI-імпланти gao.gov. Для масового використання хірургічні BCI мають бути значно менш інвазивними (наприклад, ендоваскулярні підходи, як у Synchron, або ультратонкі електроди, як у Precision, які не пошкоджують тканини). Вони також повинні служити довго — ідеально десятиліттями — без утворення рубців чи втрати сигналу. Мозок схильний сприймати сторонні об’єкти як загарбників, з часом обгортаючи електроди рубцевою тканиною, що погіршує роботу пристрою theguardian.com. Матеріалознавство та розумний дизайн (покриття, гнучкі електроди, які рухаються разом із мозком) розробляються для підвищення довговічності. Повністю бездротові, перезаряджувані імпланти — ще одна необхідність для зручності та уникнення інфекцій. Розробки Neuralink у цій сфері обнадійливі (їхній імплант бездротовий і заряджається індуктивно). Blackrock також тестує бездротову версію масиву Utah. Поки операції не стануть майже безризиковими, а імплантацію можна буде проводити амбулаторно, більшість людей обиратимуть BCI лише у випадку важкої інвалідності, яка цього потребує.
Обмеження неінвазивних технологій: З іншого боку, неінвазивні BCI, які може носити будь-хто, мають свої труднощі. Череп і шкіра голови розмивають і приглушують сигнали мозку, діючи як ковдра, що заглушає. Це обмежує пропускну здатність ЕЕГ або fNIRS — можна отримати загальні сигнали (наприклад, «зосереджений чи ні» або дуже грубі наміри руху), але зчитувати складні думки чи високошвидкісні сигнали надзвичайно важко без прямого доступу. Ми можемо покращити це за допомогою кращих алгоритмів або нових способів зчитування (деякі дослідження вивчають ультразвук чи навіть магнітні поля від нейронів). DARPA інвестує у нові неінвазивні методи (наприклад, використання парних електромагнітних сенсорів для доступу до глибшої активності мозку) spectrum.ieee.org. Але по суті, неінвазивний BCI, ймовірно, завжди буде жертвувати частиною продуктивності заради безпеки/зручності. Тому завдання — визначити, для яких застосувань можна допустити нижчу точність. Можливо, це прийнятно, якщо ваш музичний плеєр, керований мозком, трохи повільний чи помиляється; але це неприпустимо, якщо медичний BCI для спілкування часто помиляється. Ось чому найближчим часом інвазивні та неінвазивні BCI, ймовірно, розвиватимуться паралельно, обслуговуючи різні групи користувачів (медичних пацієнтів і споживачів) та різні потреби.
Декодування сигналів і ШІ: Навіть із чудовим обладнанням розшифрувати дані мозку важко. Мозок кожної людини унікальний – BCI мають калібруватися під індивідуальні нейронні патерни gao.gov. До того ж, нейронні сигнали надзвичайно складні: уявіть, що ви намагаєтеся інтерпретувати цілий оркестр, маючи мікрофони лише на кількох інструментах, і музика змінюється щоразу. Сучасні BCI використовують машинне навчання для пошуку патернів, але часто потребують багато тренувальних даних і чутливі до шуму. Подальший прогрес у ШІ (особливо глибокому навчанні) буде вирішальним для покращення декодування. На щастя, ШІ розвивається швидко, і такі методи, як великі мовні моделі, вже застосовуються (як видно у мовному BCI, що використовував модель, схожу на ChatGPT, для підвищення точності worksinprogress.co). Є одне застереження: декодування найкраще працює, коли обмежене конкретними завданнями (наприклад, друк тексту чи фіксований словник). Зчитування довільних думок – набагато складніша мета – і, можливо, неможлива з будь-якою розумною кількістю сенсорів. Мозок не зберігає ідеї в акуратних маленьких ділянках, які ми можемо зчитати; думки – це розподілені патерни, і багато думок мають схожі загальні сигнатури. Тому BCI, який, наприклад, ідеально транскрибуватиме ваш внутрішній монолог, не з’явиться найближчим часом. Однак якщо звузити сферу (наприклад, набір відомих команд чи зображення, на які ви дивитеся), ШІ може дивувати ефективністю у перекладі мозкової активності в результати.
Масштабування і доступність: Сучасні BCI – це індивідуальні системи, які коштують десятки тисяч доларів (якщо не більше). З переходом до комерційних продуктів ціни мають знизитися (компанії прагнутимуть масштабованого виробництва). Але інтеграція багатоканальних імплантів, їх безпечна імплантація та підтримка користувачів (навчання, обслуговування) можуть бути дорогими. Питання – хто платитиме: страхування може покрити медичний BCI для паралізованих, якщо доведено, що він покращує якість життя, але, ймовірно, лише після переконливих доказів і цінових переговорів. Для споживчих BCI історія показує, що масове впровадження можливе лише якщо пристрої дешеві, корисні й стильні (згадайте провал Google Glass частково через «гиковість» і питання приватності). Тож виклик частково у користувацькому досвіді: зробити BCI зручними й непомітними. Це можуть бути BCI, які встановлюються так само просто, як лазерна корекція зору, або носяться так само комфортно, як навушники. Багато стартапів уже мислять у цих категоріях. Перше покоління може бути громіздким чи дорогим, але з часом ми можемо побачити розвиток BCI за аналогією з комп’ютерами – від мейнфреймів до ПК, до смартфонів у кишені (а, можливо, зрештою й до чипів у нашій голові).
Управління очікуваннями: Ми також повинні визнати, що деякі ранні прогнози виявилися надто оптимістичними. Десять років тому дехто вважав, що до 2020-х років ми матимемо масовий ринок BCI – цього ще не сталося. Навіть зараз, попри ажіотаж з боку таких компаній, як Neuralink, експерти застерігають, що широке впровадження займе час. Аналітики галузі прогнозують, що початкові продукти BCI матимуть обмежене впровадження в перші кілька десятиліть після запуску, можливо, приносячи лише кілька сотень мільйонів доларів доходу на рік до 2030-х років sphericalinsights.com. (Для порівняння, це мізерно мало, скажімо, у порівнянні з ринками смартфонів чи VR.) Можливо, лише 2040 року або пізніше BCI стануть звичними у повсякденному житті. Причина не у відсутності потенціалу, а в тому, що технічні та суспільні бар’єри є суттєвими. У медичній сфері, навіть якщо FDA схвалить BCI, лікарі та пацієнти можуть витратити роки, щоб повністю прийняти це як стандартну допомогу. А для BCI з метою підвищення можливостей, довіру суспільства ще потрібно буде завоювати (чи дозволили б ви технологічній компанії вживити чип у ваш мозок лише для того, щоб отримати ментальний пошук у Google? Багато хто відмовиться, принаймні доти, доки це не буде доведено як дуже безпечне та корисне).

Попри все це, траєкторія прогресу свідчить, що BCI будуть дедалі більше змінювати певні аспекти життя. Для тих, хто паралізований або не може говорити, питання вже не в тому, чи може BCI допомогти, а коли він буде доступний поза лабораторією. Для звичайних користувачів непомітні функції зчитування мозкової активності можуть з’явитися у наших пристроях (можливо, у майбутньому ваше авто визначатиме вашу сонливість за допомогою EEG у підголівнику й реагуватиме на це). Якщо зазирнути далі, деякі футурологи вважають, що людям знадобляться BCI, щоб не відставати від штучного інтелекту – фактично використовуючи BCI як когнітивний підсилювач або навіть інтерфейс для прямої взаємодії з AI на швидкості думки. Ілон Маск стверджує, що без технології “нейронного мережива” людство ризикує відстати від AI, тоді як розвинені BCI можуть зробити нас кіборгами із значно розширеною пам’яттю, увагою та можливостями. Поділяєте ви цю думку чи ні, очевидно, що потенційна користь зрілих BCI-технологій величезна – як і етичні наслідки, які ми розглянемо далі.

Етичні, приватні та суспільні наслідки

Оскільки BCI переходять із лабораторій у реальний світ, вони порушують глибокі етичні та суспільні питання. Адже йдеться про пристрої, які взаємодіють із найприватнішим і найважливішим органом – мозком. Що станеться, коли наші думки зможуть зчитувати або записувати комп’ютери? Хто контролюватиме дані з нашої свідомості? Чи можуть BCI змінити саме поняття людяності? Ці питання вже не є гіпотетичними, і етики та політики починають їх опрацьовувати.

Конфіденційність і «ментальний суверенітет»: Одне з найбільших занепокоєнь — це конфіденційність розуму. Активність нашого мозку може розповісти про нас багато — від базових намірів до емоційних станів, а можливо, навіть підсвідомих упереджень. Якщо BCI стануть поширеними, існує ризик, що корпорації, уряди або хакери зможуть отримати доступ до наших нейронних даних або використати їх. «Приватні думки можуть залишитися приватними ненадовго», попереджає Ніта Фарагані, провідна нейроетикиня theguardian.com. Вона стверджує, що втручання технологій у людський розум настільки близько, що нам терміново потрібен правовий захист — нове право на «когнітивну свободу» theguardian.com. На думку Фарагані, ваш мозок має бути недоторканним, якщо ви не даєте на це згоди, так само як ми визнаємо право не свідчити проти себе чи захист від необґрунтованого обшуку. Але без дій вона побоюється «жахливого світу», де роботодавці, рекламодавці чи правоохоронці можуть допитувати вашу мозкову активність у пошуках думок чи намірів theguardian.com. Це не лише наукова фантастика — вже зараз компанії розробляють EEG-гарнітури для робочих місць, які нібито відстежують зосередженість чи втому працівників. У Китаї кілька років тому компанія потрапила в новини, оснастивши працівників фабрики EEG-шоломами для відстеження уваги, надсилаючи дані менеджерам (програму, за повідомленнями, призупинили після суспільного обурення) creativegood.com. Можна уявити дистопічний сценарій, коли для роботи потрібно буде носити BCI, щоб начальник міг переконатися, що ви не мрієте — сценарій, про який, як зазначає Фарагані, деякі технологічні компанії навіть фантазували у глянцевій рекламі creativegood.com. Без регулювання мозкові дані можуть стати ще одним товаром для видобутку, а ваші нейронні патерни — продаватися для маркетингу чи використовуватися для маніпуляції поведінкою.

Безпека: У зв’язку з цим, кібербезпека BCI буде критично важливою. Зламаний комп’ютер — це погано; зламана інтерфейс мозок-комп’ютер — це лякає. Якщо противник зможе впроваджувати хибні сигнали, він може викликати небажані рухи, емоції чи думки. Або ж вони можуть викрасти чутливі нейронні дані (уявіть, що хтось записує ваш PIN-код, виявляючи сигнали мозку, коли ви подумки його повторюєте). GAO вказало, що BCI можуть бути вразливими до кібератак, які розкривають дані мозку або навіть втручаються у функціонування пристрою gao.gov. Для будь-якого підключеного пристрою BCI будуть потрібні потужне шифрування, автентифікація та аварійні захисти. Це особливо важливо для бездротових імплантів – вони мають бути спроєктовані так, щоб лише уповноважені особи (наприклад, пристрій пацієнта чи лікар) могли з ними взаємодіяти, і навіть у разі компрометації вони повинні переходити у безпечний режим.

Згода та автономія: Ще одне етичне питання: якщо BCI може записувати інформацію в мозок (через стимуляцію), чи існує ризик маніпулювання волею користувача? Хоча сучасні BCI переважно зчитують сигнали, майбутні можуть надавати зворотний зв’язок або підказки розуму користувача. Наприклад, BCI, що виявляє вашу тривожність, може стимулювати заспокійливі нейронні кола. Це може бути корисно — або ж розглядатися як форма контролю над свідомістю, якщо зловживати. Потрібно гарантувати, що BCI надають можливості користувачам і не позбавляють їх автономії. Прозорість роботи та можливість відмовитися будуть ключовими. Дехто хвилюється щодо сценаріїв «промивання мізків», коли зловмисники можуть використовувати BCI для імплантації думок, але це поки що залишається науковою фантастикою; точний контроль складних думок далеко поза межами нашої науки. Проте навіть відчуття, що думки не повністю свої, може викликати психологічний дискомфорт у користувачів BCI. Нейроетики наголошують на важливості збереження відчуття власного «я» та авторства дій користувача, навіть коли задіяний пристрій.

Справедливість і доступ: Як і з будь-якою передовою технологією, існує занепокоєння, що BCI можуть поглибити соціальну нерівність. Якщо у майбутньому передові BCI надаватимуть когнітивні переваги (наприклад, покращення пам’яті чи миттєвий доступ до знань), чи зможуть їх дозволити собі лише багаті, створюючи «нейро-еліту» і залишаючи інших позаду? Навіть у ближчій перспективі, щось таке життєво важливе, як BCI для спілкування для паралізованої людини, може бути дорогим — можливо, лише деякі системи охорони здоров’я чи країни зможуть це оплатити. Це піднімає питання справедливості: чи будуть BCI розподілятися за потребою, чи за можливістю платити? Ми вже бачили нерівність у доступі до інших нейротехнологій, як-от кохлеарні імпланти (які дорогі й не є загальнодоступними). Суспільству доведеться вирішити, чи є відновлення мовлення або руху базовим правом, яке слід фінансувати широко. У глобальному масштабі, якщо BCI дійсно надаватимуть конкурентні переваги (в освіті чи економіці), це може розширити розриви між країнами чи групами. Політикам варто розглянути субсидії чи державне фінансування BCI в медицині, щоб уникнути ситуації, коли лише заможні пацієнти зможуть знову ходити чи спілкуватися.

Підвищення можливостей людини та ідентичність: Інтерфейси мозок-комп’ютер (BCI) розмивають межу між людиною і машиною – що піднімає філософські та регуляторні питання. Якщо у когось є імплантат у мозку, який покращує пам’ять або дозволяє користуватися Google силою думки, чи є це «підвищенням», яке дає несправедливу перевагу на іспитах чи роботі? Чи можуть з’явитися заклики заборонити певні нейро-підсилення у змагальних умовах (так само, як допінг заборонений у спорті)? Можливо, нам знадобляться нові правила щодо того, які види когнітивних підсилень є прийнятними, подібно до того, як ми регулюємо протезування в спорті. Більше того, як це може вплинути на особисту ідентичність? Користувачі повідомляють, що використання BCI спочатку може здаватися дивним – керування пристроєм лише думкою кидає виклик їхнім уявленням про себе. Дехто каже, що це швидко стає їхнім продовженням (один учасник випробування BCI зауважив: «Це як симбіотичні відносини – я навчаюся у BCI, а BCI навчається у мене» worksinprogress.co). Але якщо майбутні BCI залучатимуть штучний інтелект, можна стверджувати, що ваше «я» тепер включає і машинний інтелект. Хоча це може бути надихаючим, це також змушує нас переосмислити, що означає бути мислячою особистістю. Це складні питання, які етики та філософи лише почали досліджувати, під такими заголовками, як «нейроетика» та «автономія розуму».

Соціальний вплив і сприйняття суспільством: Масове впровадження BCI значною мірою залежатиме від суспільного прийняття. Часто існує інстинктивна відраза або страх перед імплантатами в мозок – люди хвилюються щодо «контролю над розумом» чи втрати приватності. Сенсаційні медіа (та антиутопічна фантастика, як Black Mirror) іноді підсилюють ці страхи. Важливо буде інформувати суспільство про реальні можливості та обмеження BCI. Прозорість з боку компаній є критично важливою: наприклад, чітке пояснення, що певний BCI не може читати ваш внутрішній монолог, а лише розпізнає конкретні натреновані команди, могло б розвіяти частину страхів. Управління очікуваннями також є етичною відповідальністю – компанії не повинні надмірно розкручувати (щоб продавати пристрої) у спосіб, який дає хибну надію або змушує людей робити ризиковані вибори. Індустрії нейротехнологій варто встановити етичні стандарти на ранньому етапі, оскільки зловживання чи гучний провал можуть суттєво загальмувати розвиток галузі. З іншого боку, позитивні історії (наприклад, коли BCI дозволяє людині знову спілкуватися з родиною) можуть зміцнити підтримку суспільства. Ми також можемо спостерігати зміну ставлення: те, що колись здавалося надто інвазивним (як лазерна корекція зору чи кохлеарні імплантати), з часом може стати звичним. Але для BCI, оскільки вони стосуються мозку, суспільна увага буде, зрозуміло, дуже високою.

Юридичні рамки: Деякі юрисдикції вже почали розглядати питання “нейроправ”. Наприклад, Чилі запропонувала конституційні поправки для захисту ментальної приватності та запобігання дискримінації на основі нейронних даних. Організація Об’єднаних Націй проводила обговорення щодо управління нейротехнологіями. Серед етиків зростає консенсус, що чинних законів про приватність і права людини може бути недостатньо – нам можуть знадобитися окремі закони для захисту даних мозку, так само як GDPR захищає персональні дані у сфері технологій. Питання такі: Чи можуть ваші дані мозку використовуватися в суді? (Це свідчення чи доказ?) Чи володієте ви даними зі свого нейроімпланта, чи компанія? Чи можуть ці дані бути продані або передані? Якщо злочин скоєно через зламаний BCI (наприклад, хтось “змушує” вашу кінцівку під керуванням BCI щось зробити), хто несе відповідальність? Усе це потребує врегулювання. Як зазначає GAO, BCI піднімають не лише технічні та медичні питання, а й питання етики, справедливості, безпеки та відповідальності, які органи влади повинні вирішувати паралельно з розвиткомgao.gov gao.gov.

Підсумовуючи, BCI – це палка з двома кінцями: величезний потенціал у поєднанні зі значними етичними викликами. Вони можуть драматично покращити життя і навіть переосмислити людський потенціал, але також можуть загрожувати останнім бастіонам приватності та свободи волі, якщо їх використовувати неправильно. Обнадійливо, що ці дискусії відбуваються вже зараз, поки технологія ще на ранніх етапах. Як закликає проф. Фарахані, “у нас є момент, щоб зробити все правильно… вирішити, як ми будемо використовувати цю технологію на благо, а не для зловживань чи утисків” theguardian.com. Досягнення правильного балансу вимагатиме співпраці між науковцями, етиками, законодавцями та суспільством. Це може означати нові закони (наприклад, “білль про нейроправа”), саморегулювання індустрії та пильність громадськості, щоб BCI розвивалися з урахуванням людини.

Висновок

Інтерфейси мозок-комп’ютер знаходяться на захопливому перехресті науки, технологій і людяності. Те, що починалося як експериментальні дослідження в нейронауці, перетворилося на робочі системи, які буквально можуть дати голос тим, хто не може говорити, і рух тим, хто не може рухатися. За одне покоління ми пройшли шлях від лабораторних щурів, які рухають курсором за допомогою сигналів ЕЕГ, до пацієнтів, які твітять силою думки і ходять завдяки цифровим мостам у своїй нервовій системі. Історія розвитку BCI – спочатку повільна і переривчаста, а тепер стрімко прискорюється – свідчить, що ми стоїмо на порозі епохи, коли взаємодія розуму і машини стане звичною справою. Протягом наступного десятиліття BCI можуть стати варіантом для пацієнтів із паралічем або втратою мови, суттєво покращуючи їхню якість життя та незалежність. А коли технологія дозріє, вона може поширитися на ширше коло людей, потенційно змінюючи спосіб, у який ми всі взаємодіємо з цифровим світом.

Проте, попри все захоплення, потрібні обережність і мудрість. Мозок — наш найцінніший орган; інтеграція його з машинами має відбуватися обдумано, з повагою до особистості та приватності. Суспільству доведеться знаходити баланс між інноваціями та етикою, між розширенням можливостей людини та її захистом. Якщо нам це вдасться, вигода буде величезною: майбутнє, де інвалідність менше обмежує, де люди можуть взаємодіяти з технологіями так само природно, як і один з одним, і де знання вільніше циркулюють між розумом і комп’ютерами. Це майбутнє, де межа між «розумом» і «машиною» розмивається — сподіваємося, на благо людства.

Подорож лише починається. Станом на 2025 рік лише кілька десятків сміливих піонерів випробували BCI на власному досвіді. Але їхні успіхи прокладають шлях для мільйонів, які можуть піти за ними. Від відновлення втрачених функцій у медицині до потенційного відкриття нових способів спілкування та творчості, інтерфейси мозок-комп’ютер мають надзвичайний потенціал. Щоб виправдати ці сподівання, потрібні не лише інженерія, а й емпатія, інклюзія та далекоглядність. Наступні роки будуть вирішальними для визначення напрямку. Одне можна сказати напевно: BCI вже не наукова фантастика; вони тут і швидко розвиваються. Від нас залежить, чи зможемо ми спрямувати цю вражаючу технологію до результатів, які розширюють людський потенціал і водночас зберігають людські цінності. Якщо це вдасться, ми станемо свідками однієї з найзначніших трансформацій XXI століття — моменту, коли розум справді зустрічається з машиною, і обидва стають кращими.

Джерела:

У цьому звіті для підтвердження фактів і останніх подій цитуються першоджерела та медіа, зокрема такі видання, як Nature, The New England Journal of Medicine, Reuters, The Guardian, IEEE Spectrum, ScienceDaily, а також офіційні заяви компаній і наукових установ gao.gov, reuters.com , theguardian.com, cbsnews.com та інші. Вони містять додаткову інформацію про прориви та експертні думки, описані вище.