У вересні 2014 року в Медичному центрі Міннеаполіса ( США ) першим у світі пацієнтові , хворому на діабет , встановлять мікроскопічний імплантат. Він приєднається до підшлунковій залозі і буде самостійно регулювати виділення інсуліну.

Після цього подібні мікроскопічні системи почнуть пересаджувати і іншим хворим , які страждають на епілепсію , не можуть ходити або навіть самостійно дихати. Все це стало можливим після того , як на початку червня американське Управління з санітарного нагляду над якістю харчових продуктів і медикаментів ( FDA) видало сертифікат на використання подібного пристосування в якості лікарського засобу .

"Для медиків це сигнал , що можна більш активно працювати в даному напрямку , і воно буде затребувано у фармацевтичній галузі , а значить , з'явиться і фінансування" , - говорить Корреспонденту нобелівський лауреат з медицини Роберт Хорвіц .

За його словами , зараз лікарські препарати переходять на новий рівень ефективності , коли вони стануть діяти на хворобу зсередини. При цьому зовсім необов'язково , щоб вони були тільки біологічного походження.

У медичній компанії GlaxoSmithKline вже заявили , що готові надати премію в розмірі $ 1 млн розробникам електронної системи , регулюючої дихання пацієнта зсередини , не викликаючи побічних ефектів. Всього компанія вже інвестувала більше $ 50 млн в подібні дослідження і має намір проводити випробування нового імплантату , який змінить саму суть медицини.

Апарат буде кріпитися до ушкодженому органу , який не може працювати самостійно , і за допомогою електричних імпульсів стимулювати його роботу. Медики сподіваються , що з часом такі розробки замінять пошкоджені ділянки нервової системи і діятимуть постійно , як уже відбувається зі стимуляторами роботи серця. Але для цього потрібно також скласти повну карту електронних сигналів , що регулюють діяльність організму людини. "Поки ми не зможемо читати думки , але цілком здатні відрізнити , з якою саме частотою передається особливий сигнал в печінку , щоб вона почала працювати" , - говорить Уоррен Грілл з Університету Дьюка в Північній Кароліні.

На думку вченого , ще трохи , і буде створений універсальний дрон , який зможе сам визначати , який саме орган пошкоджений , і допомагати в лікуванні або підтримувати його нормальне функціонування . Для цього потрібна тільки карта нервових імпульсів і більш універсальні і мініатюрні мікропроцесори.

Внутрішній комп'ютер

При простому розгляді апарат , який сертифікували в FDA , - це нескладна система, що складається з генератора імпульсів певної частоти і декількох блоків живлення . Також в цій пігулці знаходиться спеціальний комп'ютер , який зчитує показання тиску та електронної активності навколо органу , щоб у певний момент подати потрібний імпульс .

Приблизно за такою ж системою робляться зараз і кардіостимулятори для людей , чиє серце не може підтримувати ритм. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я , за останні десять років всього близько 300 тис. осіб отримали такі стимулятори. При цьому в серцевому м'язі не потрібен аналіз стану органу - вона просто повинна прокачувати кров з певною частотою. Нове покоління стимуляторів повинно лише розуміти , коли саме потрібно дати удар струмом в орган.

Раніше ці розробки стримувалися розмірами мікропроцесорів , необхідних для оцінки та аналізу стану організму. Але з 2010 року габарити транзисторів почали сильно ужиматься , і тепер достатню інформаційну систему можна вмістити в капсулу діаметром до 5 см.

Довжина першого прототипу , який пересадять у вересні на підшлункову залозу , складе всього 4 см. Він вмістить в себе, крім елементів живлення , мініатюрний комп'ютер , самостійно оцінює , коли потрібно подати сигнал. Вчені розраховують , що орган зможе правильно сприймати цей імпульс і почне працювати нормально . Крім того , для кращої діагностики імплантат зможе передавати інформацію про стан пацієнта до лікарні.

За первинними даними , термін служби такої системи становитиме до трьох років. Потім її потрібно буде замінити. У майбутньому GlaxoSmithKline збирається створити більш довговічний прототип . Для цього вона планує використовувати нові літій -іонні батареї , які зараз розробляються в Японії.

У декількох фармацевтичних корпораціях анонсували створення подібних пристроїв для інших органів і м'язів. Найпростіше - регулятор дихання для грудної клітини , який робить вдих через певні інтервали . Більш складна система - придушення вогнищ епілепсії в корі головного мозку. Подібний комп'ютер поки тільки тестується в лабораторіях компа -нії Pfizer і може бути готовий до 2020 року .

Нервова карта

"Коли ви цілуєте людини , це не просто процес сморщивания губ. Ваші лобові частки мозку посилають сигнал на вироблення гормонів ендорфіну і серотоніну. Периферична нервова система розганяє ваш пульс. І це тільки один поцілунок " , - говорить Корреспонденту Хелен Фішер з Ратгерського університету в Нью -Йорку.

На думку Фішер , штучно створити таку гаму електронних імпульсів , які проносяться по нашому організму в одну мить , дуже складно. Поки дослідники наблизилися лише до можливості виділяти і повторювати окремі сигнали.

Тому системи технічних імплантатів будуть працювати саме за цією схемою . Часто орган функціонує нормально , але нервові імпульси до нього не доходять через якісь ушкоджень. Більше 40 % хвороб - наприклад діабет - виникають саме з цієї причини. Але поки вчені точно не знають, чому нервова система перестає проводити ці сигнали. На думку Хорвіца , справа може бути в поступової деградації нервових закінчень і систем , супутніх їм , але поки це лише гіпотеза .

У США ще в 2001 році стартував національний проект з картування зон головного мозку та імпульсів нервової системи (див. Кореспондент № 12 ( 602 ) за 28.03.2014 ) . Зараз завдяки зусиллям учених з 20 провідних університетів вдалося виділити понад 500 специфічних сигналів , що дають організму можливість функціонувати. Більшість з них мозок посилає без участі свідомості людини - адже ми не думаємо , що пора виділяти жовч або шлунковий сік під час їжі. Тому , якщо сигнал порушений , людина не може самостійно " полагодити " його.

До 2030-го вчені планують закінчити роботу над цією картою . Тоді буде зрозуміло , який відділ мозку відповідає за які сигнали і на якій частоті він передає їх органам . Для цього знадобиться інвестувати в розробки не менше $ 20 млрд. Але інститути не скупляться на витрати , розуміючи , що зараз це шлях до створення нових революційних систем лікування. Тому фармацевтичні компанії не будуть скупитися на замовлення потім , так як це обіцяє їм величезні прибутки.

Наступним кроком у картировании нервових імпульсів має стати відстеження частот вищої нервової діяльності. Або , простіше кажучи , картування самосвідомості і думок. Але це віддалена перспектива .

Поки ж учені готуються замінити нервові імпульси нижчого порядку . За попередніми даними , один імплантат буде коштувати від $ 500 тис. до $ 1 млн , але згодом вартість знизиться.

У 2016 році GlaxoSmithKline планує почати випуск систем заміни нервових імпульсів на штучні сигнали. Пізніше компанія хоче створити такі ж " пігулки" для імплантації в грудну клітку , печінку і кінцівки. Якщо задум вдасться , то наступним кроком стане програмування таких пристроїв і їх подальша мініатюризація .

За словами Грілло , подібні пристрої розміром до 0,5 см зможуть постійно перебувати в кровоносній системі людини. За зовнішній команді вони будуть приєднуватися до певного органу і подавати йому потрібні імпульси або передавати інформацію про стан організму . Це допоможе лікарям більш точно діагностувати хвороби і навіть починати їх лікування без операцій .

Ця перспектива досить віддалена, але дослідні інститути та медичні компанії вже готові інвестувати в реалізацію ідеї великі кошти. Наприклад , в Національному інституті здоров'я США в розробку даної проблематики в 2014-2015 роках інвестують не менше $ 10 млрд. Це дозволить , на думку Хервіц , створити універсального нанодоктора вже в 2020 -му.