От теоретической концепции к клинической практике: как брейн-сети и телемедицина объединяются в современную нейротехнологию

В 2021 году мы с коллегами опубликовали главу в книге: «Усиление функций через объединение: брейн-сети и телемедицина» («Augmentation Through Interconnection: Brain-Nets and Telemedicine»).

В то время концепция объединения нескольких головных мозгов в единую сеть и её интеграция с телемедицинскими платформами казалась футуристической идеей.
Сегодня мы наблюдаем, как эти принципы внедряются в клиническую практику на людях — в частности, командой Бутона (Bouton) и его коллег в США с использованием инвазивных кортикальных имплантатов.

Более подробный обзор нашей работы 2021 года:

1. Эволюция брейн-сетей: от одиночных контуров к многомозговым сетям

Традиционные ИМК (интерфейсы «мозг-компьютер») работают по принципу «один мозг — одно устройство». Однако развитие двунаправленных ИМК — систем, способных одновременно декодировать популяторную активность нейронов и обеспечивать сенсорную обратную связь с помощью интракортикальной микростимуляции, — заложило основу для интерфейсов «мозг-мозг» (BTBI):

Инвазивные модели на животных: Ранние эксперименты с «органическими компьютерами» показали, что популяторная активность коры мозга крысы-кодировщика может передаваться в кору крысы-декодировщика. Сеть из четырёх мозгов животных справлялась с задачами эффективнее, чем отдельные особи.

Неинвазивные демонстрации на людях: Ранние человеческие BTBI объединяли ЭЭГ и ТМС (транскраниальную магнитную стимуляцию) для передачи моторных представлений или бинарных команд между участниками.

Кооперативные «супермозги»: Работа нашей группы показала, что совместное управление виртуальным эффектором позволяет сетям из нескольких участников решать задачи более высокого порядка.

Главное узкое место (bottleneck): Неинвазивные интерфейсы страдают от низкой скорости передачи информации. Переход к инвазивным кортикальным имплантатам критически необходим.

2. Цифровая телемедицина и непрерывный мониторинг

В главе также рассматривается архитектурная реализация телемедицинских платформ для неврологических состояний, включая платформу для аутизма, разработанную в Сеченовском Университете:

Мультимодальный биометрический сенсорный мониторинг: Сочетание портативной ЭЭГ (для отслеживания эпилептиформной активности), носимых трекеров и систем отслеживания местоположения внутри помещений.

ИИ и глубокое обучение: Внедрение нейросетей для автоматизированного видеоанализа с целью распознавания отклонений в поведении, ранних моторных стереотипий и физического дистресса в домашних условиях.

AR/VR-вмешательства:
Использование виртуальных сред для безопасной социальной адаптации и дистанционного обучения.

3. Конвергенция: Зачем объединять брейн-сети с телемедициной?

Главный тезис нашей работы — необходимость синергии между этими двумя парадигмами:

Дистанционная нейрореабилитация: Нейронная активность терапевта или коллективная среда ИМК с несколькими участниками могут напрямую подавать паттерны стимуляции в кору головного мозга пациента.

Телездравоохранение с замкнутым контуром (Closed-Loop Telehealth): Телемедицинские платформы переходят от использования внешних носимых устройств к прямому получению нейронных данных.

Объективные нейронные биомаркеры: Декодирование намерений пользователя, его эмоциональных состояний и решений заменяет клинические опросники точными нейрофизиологическими метриками.

📖 Прочитать главу полностью можно здесь: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-54564-2_16