Перспективы создания киборгов

Каждый раз, когда экран в глазнице слепого регистрирует какой-либо несложный объект, миниатюрная ЭВМ в дужке очков преобразует изображение в импульсы. В свою очередь электроды "переводят" их в иллюзорное ощущение света, соответствующее определенному пространственному образу. Предстоит еще много сделать, чтобы подобные системы искусственного зрения стали высокоэффективными приборами, п

риносящими реальную пользу не отдельным пациентам, а тысячам и тысячам слепых.

Интересно, что глаз воспринимает единый визуальный ряд очень фрагментарно, создавая целый набор различных зрительных репрезентаций, которые затем параллельно - в форме отдельных нервных импульсов - транслируются в нервные центры мозга.

Выяснилось, что визуальный образ формируется мозгом на основе двенадцати отдельных грубых «набросков», в которых отражены определенные элементы внешнего мира. Формирование этих образов обусловлено структурно, - строгая специализация ганглиев находит непосредственное отражение в строении сетчатки. Она состоит из нескольких слоев. Зрительную информацию воспринимают светочувствительные фоторецепторы (палочки и колбочки). Они передают импульсы слою горизонтальных и биполярных клеток, которые связаны с ганглиями многочисленными нервными отростками. На этом этапе и фильтруется информация.

Все ганглии делятся на 12 групп, и каждая из них снимает свое «кино», фиксирует свою часть картинки - это может быть движение, или большие структурно однообразные объекты, или границы объектов, и т. п. Затем мозг складывает эти куски окружающей реальности воедино и, вероятно, дополняет их образами, хранящимися в памяти. На основе полученных данных была построена компьютерная модель, симулирующая активность ганглиев и наглядно демонстрирующая, какие именно изображения передаются в мозг.

ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ

Конструкция первого механического сердца была разработана еще в конце 1930-х гг. русским хирургом Владимиром Демиховым. Устройство это представляло собой насос, приводящийся в действие электромотором. Эксперименты показали перспективность идеи как таковой: собакам, у которых функции удаленного сердца выполнял его рукотворный аналог, удавалось прожить до двух с половиной часов. Спустя 30 лет после этих опытов была проведена первая подобная операция на человеке. Цель ее была сравнительно скромной - дать пациенту возможность протянуть несколько дней в ожидании донорского сердца. В начале 1980-х гг. было создано устройство, рассчитанное на длительный период работы. Искусственное сердце, которое получило название Jarvik-7, предназначалось также и для больных, которые никогда не дождутся своего донора. Ситуация обычная, поскольку органов, пригодных для трансплантации, никогда не было в избытке. Первый из пациентов, подключенных к Jarvik-7, прожил 112 дней, еще один - 620 дней.

Впрочем, жизнь их была малоприятной. Работа механического сердца вызывала конвульсии, затрудненное дыхание, нарушения работы внутренних органов, помутнение сознания. Больные были буквально прикованы к внешнему блоку питания и управления размером со стиральную машину. Наконец, чтобы этот блок соединить проводами с имплантированным в грудь насосом, приходилось проделывать дыры в теле пациентов. Риск занести инфекцию, как нетрудно догадаться, в таких условиях огромен. Словом, несовершенство первых искусственных аналогов сердца было настолько очевидно, что в одной из статей в "Нью-Йорк Таймс" эти исследования обозвали "Дракулой медицинских технологий".

Однако в последнее время появляется все больше оснований изменить скептическое отношение к попыткам сконструировать эффективно работающие устройства, способные с успехом заменить сердце. Созданы надежные миниатюрные двигатели, микропроцессоры дают уникальную возможность регулировать поток крови в зависимости от физической нагрузки, а легкие и емкие литиевые батареи могут обеспечить необходимую энергию. Все эти технологические достижения воплощены в конструкции портативного искусственного сердца, созданного специалистами американской компании Abiomed Inc. Устройство, получившее название AbioCor, представляет собой механический насос с внутренними клапанами и четырьмя трубками, которые соединяются с сосудами. Вся конструкция в точности симулирует работу настоящего человеческого сердца. Питается этот титаново-пластмассовый агрегат от батареи весом менее двух килограммов - ее предполагается повесить пациенту на пояс. Причем никакие провода из груди торчать не будут, поскольку энергия передается прямо через кожу. В этом отношении у AbioCor просто нет аналогов. Внешний блок питания транслирует радиосигнал, который преобразуется в электрические импульсы детектором, имплантированным в брюшную полость. Батарея требует подзарядки каждые четыре часа, и на время ее замены подключается внутренний блок питания, рассчитанный на 30 минут автономной работы. Кроме всего прочего, система оснащена миниатюрным передатчиком, позволяющим дистанционно отслеживать параметры работы всего устройства.

Специалисты из Abiomed потратили на свою разработку 30 лет, но и сегодня они говорят, что удалось сконструировать лишь экспериментальную модель. Цель дальнейших исследований - создать искусственное сердце, способное работать до пяти лет.

МОЗГ

Медики Университета Эмори (штат Джорджия, США) вводят добровольцам мозговые имплантаты - крошечные микросхемы величиной меньше спичечной головки. С их помощью и при содействии компьютера силой мысли можно пока лишь включать свет, электроприборы и подключаться к Интернету. А в нейрохирургическом центре в Кливленде уже создали первый искусственный отдел мозга. Этот силиконовый чип – аналог гиппокамп, контролирующего сознание. Данный чип был построен на базе модели человеческой нервной системы, в основе которой лежит теория нейронных сетей.

Как отражается ощущение, восприятие, представление в нейронах.

Для понимания этого обратимся к повседневной жизни. Рассмотрим ситуацию лечения зубов в стоматологическом кабинете. Предположим у пациента пульпит. Что бы он не чувствовал боли ему делают местную анестезию (при помощи новокаина или чего то еще). Что происходит? Человек перестает ощущать боль, чувствительные нейроны реагирующие на боль, заблокированы. Можно сделать вывод, ощущение - это возбуждение чувствительных нейронов. Другой пример: человек болен с рождения аносмией - отсутствие обоняния, такому человеку, как бы мы не хотели, не объяснить, что такое запах апельсина или цветов. Для человека без патологий, к примеру, сладкое - это возбужденная группа рецепторов реагирующих на сладкое. То же самое и с другими явлениями, синий цвет - это возбужденная некоторая группа чувствительных нейронов возбуждаемых на синий цвет, зуд - это возбужденные рецепторы кожи. Рассмотрим теперь, что такое восприятие. Пусть это будет, восприятие снега человеком. Выделим его основные признаки: холодный, белый. Дадим его человеку. Что произойдет? У человека возбудятся чувствительные нейроны, реагирующие на холодное и на белый цвет. Так возникло восприятие снега, заключенное в двух группах нейронов. Получается, что живое существо, в частности человек - это набор множества групп нейронов, где каждая группа реагируют на определенный раздражитель, и несет своеобразное чувство. Речь, боль, зрение, обоняние, слух - это все возбуждение какой-то определенной группы нейронов. Теперь рассмотрим что такое представление. Возьмем тот же пример со снегом. Для нашего человека представление о снеге - это возбужденные группы чувствительных нейронов реагирующих на холодное и белое при его отсутствии. Как это реализуется при помощи нейронов, будет указано ниже, после описания соединения нейронов. Почему в нейронах эти чувства, пока не ясно, но описание множества болезней (Аносмия, Ахроматопсия и др.), да и многое другое указывает на то, что это так. К этому нужно относиться так же, как мы относимся к электричеству, к магнетизму, к атомам, как к основе мира. Это какая-то неизвестная материя или что-то еще. Скорее всего, чувства можно объединить в таблицу, похожую на таблицу Менделеева.

 Скачать реферат