W najnowszych badaniach opisano system BISC, czyli Biological Interface System to Cortex. To zupełnie nowe podejście do interfejsów mózg–komputer, które łączy ekstremalną miniaturyzację z bardzo wysoką przepustowością danych. Z jednej strony mamy implant tak cienki, że da się go wsunąć między czaszkę a powierzchnię mózgu. Z drugiej pełnoprawny most komunikacyjny z AI, który ma służyć zarówno diagnostyce, jak i terapii.
Papierowo cienki implant zamiast puszki elektroniki
Dzisiejsze implanty mózgowe kojarzą się zwykle z czymś dużym i inwazyjnym. Często wymagają wycięcia fragmentu kości, umieszczenia w czaszce sporej „puszki” z elektroniką i poprowadzenia przewodów do mózgu. To rozwiązanie skuteczne, ale obciążające organizm, a przy tym trudne do miniaturyzacji i rozbudowy.
BISC idzie w zupełnie inną stronę. Cały implant to jeden, mocno „odchudzony” układ scalony wykonany w technologii CMOS, zeszlifowany do około 50 mikrometrów grubości. Taka płytka może się swobodnie wyginać i dopasowywać do krzywizny mózgu. Naukowcy porównują ją do cienkiego, wilgotnego papieru, który delikatnie spoczywa na powierzchni kory.
Taka forma ma dwie ogromne zalety. Po pierwsze implant mieści się w przestrzeni między czaszką a oponą mózgową, więc nie trzeba prowadzić w głąb tkanki sztywnych elektrod ani przykręcać niczego do kości. Po drugie urządzenie zajmuje niewiarygodnie małą objętość w porównaniu z klasycznymi systemami. To oznacza mniejszą ingerencję chirurgiczną, a w konsekwencji mniejsze ryzyko powikłań i lepszy komfort pacjenta.
65 tysięcy elektrod i 100 Mb/s prosto z mózgu
Gdy spojrzymy na BISC z technicznej strony, robi się jeszcze ciekawiej. Na powierzchni układu znajduje się 65 536 miniaturowych elektrod, które zbierają aktywność elektryczną neuronów z dużego obszaru kory. Do tego dochodzi ponad tysiąc kanałów do jednoczesnego nagrywania sygnałów i kilkanaście tysięcy kanałów stymulacji.
Serce systemu nie kończy się jednak na sensorach. W tym jednym chipie upakowano praktycznie wszystko, czego potrzebuje interfejs mózg–komputer. Są układy wzmacniające sygnał, przetworniki analogowo–cyfrowe, logika sterująca, zarządzanie zasilaniem oraz nadajnik radiowy do bezprzewodowej komunikacji.
Co z przesyłem danych. Implant nie rozmawia bezpośrednio z internetem, lecz z niewielką jednostką przekaźnikową noszoną na zewnątrz ciała. To właśnie ona zasila układ i odbiera z niego strumień informacji. Między implantem a przekaźnikiem działa specjalnie zaprojektowane łącze ultrawideband o przepustowości około 100 megabitów na sekundę. To przynajmniej rząd wielkości więcej niż w większości istniejących bezprzewodowych implantów. Dla świata AI to bardzo ważne, bo im bogatsze dane z mózgu, tym więcej można z nich wyczytać.
Jak BISC różni się od typowych implantów mózgowych
Dotychczasowe systemy BCI były często kompromisem między rozdzielczością a inwazyjnością. Głębokie elektrody penetrujące tkankę zapewniały bardzo szczegółowy sygnał, ale wiązały się z poważną ingerencją w mózg. Z kolei powierzchniowe matryce ECoG były łagodniejsze dla pacjenta, ale dysponowały mniejszą liczbą kanałów i niższą przepustowością.
BISC próbuje połączyć zalety obu podejść. Pozostaje na powierzchni kory, bez wbijania twardych igieł w głąb mózgu, co powinno ograniczać stan zapalny i degradację sygnału w czasie. Jednocześnie gęstość elektrod jest ogromna, a łącze bezprzewodowe pozwala wyprowadzić na zewnątrz bardzo bogaty strumień danych. To sprawia, że kora mózgowa staje się czymś w rodzaju „portu” o wysokiej przepustowości.
Różnica jest także w architekturze. Zamiast zestawu osobnych modułów połączonych kablami, mamy jedną zintegrowaną strukturę krzemową. To nie tylko zmniejsza objętość, ale też otwiera drogę do seryjnej produkcji w tych samych fabrykach, które wytwarzają układy do telefonów czy komputerów. W perspektywie kilku lat może to obniżyć koszt wejścia dla szpitali i centrów badawczych.
Od modeli zwierzęcych do pierwszych testów na ludziach
Twórcy BISC nie poprzestali na prototypach na biurku. Chip został przetestowany w modelach przedklinicznych, w tym w rejonach odpowiedzialnych za ruch i widzenie. Chodziło nie tylko o sprawdzenie jakości sygnału, ale też o to, jak organizm reaguje na obecność tak cienkiego implantu w dłuższym czasie.
Równolegle opracowano procedury chirurgiczne, które pozwalają wsunąć chip pod czaszkę możliwie mało inwazyjnie. Implant umieszcza się w przestrzeni podtwardówkowej, co technicznie przypomina zakładanie cienkiej płytki na powierzchnię kory. Kluczowe jest to, że nie ma tu kabli przechodzących przez skórę ani masywnego modułu przytwierdzonego do kości.
Na tej bazie rozpoczęły się wczesne badania u ludzi. Na razie dotyczą krótkotrwałych implantacji podczas operacji, na przykład u pacjentów z lekooporną padaczką. W takich sytuacjach i tak otwiera się czaszkę, aby zlokalizować ognisko napadów, więc dodatkowe umieszczenie cienkiego chipa daje szansę na zebranie unikalnych danych bez znaczącego zwiększania ryzyka.
Epilepsja, paraliż, utrata wzroku – gdzie implant może pomóc?
BISC jest dziś prezentowany przede wszystkim jako narzędzie medyczne. W przypadku padaczki takie urządzenie może z czasem służyć nie tylko do obserwacji aktywności mózgu, ale także do przewidywania napadów i ich tłumienia poprzez odpowiednio dobraną stymulację. Duża liczba elektrod i wysoka przepustowość danych zwiększają szansę uchwycenia subtelnych wzorców, które zapowiadają zbliżający się atak.
W obszarze rehabilitacji ruchowej mówimy o zastosowaniach, które przypominają projekty znane z implantów rdzeniowych czy systemów kontroli protez. Bogaty sygnał z kory ruchowej można przekształcać w polecenia dla egzoszkieletów, robotycznych kończyn albo dla urządzeń wspierających chód. W idealnym scenariuszu pacjent po urazie rdzenia byłby w stanie na nowo „nauczyć” się poruszania z pomocą maszyn, które czytają jego intencje ruchu.
Podobnie wygląda sytuacja w przypadku komunikacji i wzroku. Z jednej strony BISC może pomagać dekodować zamiary mowy u osób, które fizycznie nie mogą mówić. Z drugiej stymulacja odpowiednich obszarów kory wzrokowej już teraz budzi nadzieje na częściowe przywrócenie wrażeń u osób niewidomych. Tak duża liczba kanałów stymulacji może w przyszłości przełożyć się na bardziej „gęsty” obraz generowany bezpośrednio w mózgu.
Mózg połączony z AI w czasie rzeczywistym
To, co wyróżnia BISC, to nie tylko sprzęt, ale też towarzyszące mu oprogramowanie. Twórcy mówią o własnym zestawie instrukcji i dedykowanej architekturze obliczeniowej przygotowanej właśnie pod zadania BCI. W praktyce chodzi o to, aby strumień sygnałów z tysięcy elektrod dało się efektywnie obrabiać, filtrować i przekazywać dalej do modeli uczenia maszynowego.
Właśnie tu pojawia się rola sztucznej inteligencji. Klasyczne metody analizy sygnałów EEG czy ECoG są już dziś wspierane przez sieci neuronowe, które wyłapują z danych wzorce zbyt złożone dla ludzkiego oka. Przy tak dużej ilości informacji, jaką generuje BISC, AI przestaje być dodatkiem i staje się koniecznością. To ona dekoduje intencje, stany wewnętrzne, percepcję z surowego, szumiącego sygnału elektrycznego.
Wokół projektu powstała też firma spin-offowa, której celem jest komercjalizacja technologii w wersji badawczej i stopniowe przygotowanie do zastosowań klinicznych. To sygnał, że nie mamy do czynienia z jednorazowym eksperymentem. Raczej z platformą, którą twórcy widzą jako podstawę kolejnych generacji interfejsów mózg–AI.
Szanse dla medycyny i pytania o granice
Z perspektywy pacjentów z ciężkimi chorobami neurologicznymi takie rozwiązania są ogromną nadzieją. Połączenie rozdzielczości „głębokich” implantów z mniejszą inwazyjnością może sprawić, że lekarze chętniej będą rozważać takie zabiegi. Technicznie BISC wygląda jak naturalny następny krok po implantach, które już dziś pomagają osobom z paraliżem sterować komputerem lub ręką robota.
Jednocześnie trudno nie zauważyć, że możliwość stworzenia wysokoprzepustowego interfejsu z mózgiem wykracza poza tradycyjną medycynę. W opisie systemu wprost mówi się o „portalach” między korą a zewnętrznymi urządzeniami. W świecie, w którym sztuczna inteligencja jest coraz potężniejsza, taka wizja od razu uruchamia wyobraźnię. Od wspomagania pamięci, przez bezpośrednie sterowanie urządzeniami, po potencjalne „ulepszanie” zdrowych osób.
To z kolei podnosi odwieczne pytania o bezpieczeństwo i etykę. Kto ma dostęp do danych z mózgu. Jak zapewnić, że strumień informacji i stymulacji nie będzie nadużywany albo przejmowany. Jak zdefiniować świadomą zgodę pacjenta na technologię, która może wpływać nie tylko na jego ciało, ale i na sposób odczuwania świata. Tego typu interfejsy sprawiają, że dyskusja o prywatności i autonomii człowieka w erze AI staje się jeszcze bardziej konkretna.
Osobiście mam wrażenie, że w tym projekcie widać bardzo wyraźnie dwie twarze przyszłości. Z jednej strony ogromną szansę na poprawę jakości życia osób, które dziś mają bardzo ograniczone możliwości. Jeśli ktoś nie może mówić, poruszać się albo widzieć, a cienki chip pod czaszką może choć częściowo przywrócić te funkcje, trudno powiedzieć, że „to za daleko”. Tu technologia staje się narzędziem odzyskiwania sprawczości.
Z drugiej strony rozumiem też chłód, jaki budzi wizja bezpośredniego połączenia mózgu z systemami AI. Internet pokazuje to dobrze, obok entuzjazmu pojawiają się komentarze o „cyborgach” czy „AI kontrolującej ludzi”. Część z nich jest przerysowana, ale za nimi stoi realny lęk przed utratą kontroli nad własnym ciałem i myślami. Ten lęk trzeba traktować poważnie, bo bez społecznego zaufania nawet najlepsza technologia nie wejdzie do powszechnego użycia.
Wydaje mi się, że w najbliższych latach BISC i podobne systemy będą rozwijane głównie jako zaawansowane narzędzia medyczne i badawcze. Zanim ktoś zaproponuje „ulepszanie zdrowych”, trzeba będzie udowodnić długoterminowe bezpieczeństwo i realne korzyści w leczeniu. A równolegle powinna powstawać sensowna regulacja, która wyprzedzi technologię, zamiast gonić ją z opóźnieniem. Jeśli uda się połączyć naukę, medycynę i etykę w jednym projekcie, być może za kilka lat pytanie nie będzie brzmiało „czy chcemy takich implantów”, tylko „czy potrafimy ich mądrze używać”.