Нейропротезлар: келажакка нигоҳ

Нейропротезлар замонамизнинг энг инқилобий технологияларидан бири бўлиб, ногиронларни даволашга ёндашувни ўзгартиради. Бу қурилмалар инсон асаб тизими ва ташқи электрон механизмлар ўртасида кўприк вазифасини ўтайди ҳамда мураккаб мия-компютер интерфейслари ёрдамида организмга йўқолган функцияларни – оёқ-қўл ҳаракати, эшитиш, кўриш ёки нутқни тиклаш имконини беради. XXI асрда нейропротезлаш тиббиёт, биомуҳандислик ва нейротехнологияларнинг муҳим соҳасига айланди.

Нейропротезларнинг ишлаш тамойиллари

Нейропротезлар биология, электроника ва компютер технологиялари уйғунлигида ишлайди. Уларнинг асосий тамойили – инсонда электр импулсларини ўқиш ёки узатиш имконини берувчи асаб тизими билан ўзаро таъсир қилувчи электродлардан фойдаланишдир. Қурилмалар одатда қуйидаги таркибий қисмлардан иборат:

1. Сенсорлар: нейрон сигналларини қабул қилиб, уларни процессорга узатади.

2. Сигналга ишлов берувчи процессорлар: нерв импулсларини ижрочи аппаратлар учун тушунарли буйруқларга айлантириб беради.

3. Ижро этувчи қурималар: булар роботлаштирилган протез аъзолар, эшитиш аппаратлари ёки сунъий органлар бўлиши мумкин.

4. Мия-компютер интерфейслари ( МКИ): сигналларни қулай шаклга ўгириш учун зарур сунъий интеллект алгоритмларидан фойдаланган ҳолда беморнинг миясини ижрочи қурилмага улаш учун хизмат қилади.

Нейропротезларнинг пайдо бўлиши

Нейропротезлашнинг дастлабки концепцияси XX асрнинг ўрталарида пайдо бўлган. 1957 йилда Уилям Хаус кар одамларга товушларни таниш имконини берувчи биринчи кохлеар имплантни тақдим этди. Бироқ бу соҳадаги ҳақиқий ютуқ 1990-йилларнинг охири ва 2000-йилларнинг бошларида, неврология ва микроэлектроника соҳасида эришилган ютуқлар натижасида мия-компютер интерфейси технологиялари фаол ривожлана бошлаганидан сўнг пайдо бўлди.

2004 йилда бу соҳада инқилобий ўзгариш рўй берди: Cyberkinetics компанияси фалаж бўлиб қолган беморларга мия сигналлари ёрдамида компютерлар ва роботлашган сунъий (протез) оёқ-қўлларини бошқариш имконини берувчи BrainGate тизимини тақдим этди. Бу замонавий моторлашган нейропротезларнинг ривожланиши учун асос бўлди.

Бугунги инновацияларга эса қатор мутахассислар ва компанияларнинг ҳиссаси катта бўлди. Айтайлик, Уилям Хаус кохлеар имплантлар соҳасидаги кашшоф ҳисобланади. Унинг тажрибалари дастлабки сенсорли нейропротезларни яратишга йўл очди. Илон Маск ва Neuralinkкомпанияси эса мия-компютер интерфейсларининг янги авлодини, жумладан, кўриш ва мотор функцияларини тиклаш учун инновацион қурилмаларни ишлаб чиқмоқда. Теодор Бергер каби олим ва муҳандислар хотирани тиклаш учун когнитив нейропротезларни яратиш борасидаги илмий тадқиқотлари билан соҳанинг ривожига катта ҳисса қўшган.

Нейропротезларнинг асосий турлари

Нейропротезлар қўллаш соҳаси ва объектларига қараб бир неча турларга бўлинади.

Масалан, когнитив нейропротезлар хотира функциялари ва когнитив қобилиятларни тиклашга қаратилган. 2011 йилда Теодор Бергер бошчилигидаги бир гуруҳ олимлар томонидан ишлаб чиқилган гиппокампал нейропротез хотираларни ёзиб олиш ва ижро этишга қодир бўлган биринчи муваффақиятли тажрибалардан бири бўлди.

Замонавий моторлашган нейропротезлар эса фалаж бўлиб қолган беморларга катта ёрдам беради. Мисол учун, 2017 йилда Питсбург университети тадқиқотчилари нейрон импулслар ёрдамида бошқарилиши мумкин бўлган робот қўлни ишлаб чиқдилар. Ушбу қурилма тетраплагияга чалинган беморларга асосий ҳаракатларни амалга ошириш имконини берди.

Сенсорли нейропротезлар, хусусан, кохлеар имплантлар – нейропротезларнинг энг кўп қўлланиладиган тури бўлиб қолмоқда. 2023 йилга келиб, бутун дунё бўйлаб 736 мингдан ортиқ беморга шундай қурилмалар ўрнатилган. Argus II каби ретинал имплантлар эса тўр пардаси шикастланган беморларнинг кўриш қобилиятини қисман тиклаш имкониятини бермоқда.

Эпилепсия (тутқаноқ) ва паркинсон каби нерв касалликларини даволаш учун қўлланиладиган нейростимуляторлар ҳам тобора кенг тарқалмоқда. Масалан, Medtronic компанияси 150 000 дан ортиқ беморларга фойда келтирадиган нейростимуляторларни ишлаб чиққан.

Соҳадаги ютуқлар ва камчиликлар

Нейропротезлаш соҳасида эришилган ютуқларни фан ва тиббиёт уйғунлигида эришилган муваффақиятлар дейиш мумкин. Замонавий мия-компютер интерфейслари нафақат ижрочи қурилмаларни бошқариш, балки фикрий буйруқларни сигналга айлантириб узатишни ҳам уддаламоқда. Мисол учун, 2022 йилда Neuralink компанияси маймун миясига ўрнатилган электродлардан олинган сигналларни, яъни фикрий буйруқларни қабул қилиб, компютерни бошқариш имконини берувчи технологияни намойиш этди. Бу технология виртуал объектлардан келувчи тактил сигналларни ҳам сезиш имкониятини беради. Айтайлик, компютердаги ўйин ёки виртуал оламдаги шамол, ҳарорат ва юмшоқ-қаттиқ нарсаларни ушлаб кўришдаги сезгилар инсон миясига узатилади ва одам худди шу ишни реал ҳаётда бажаргандек таассурот олади.

Охирги йилларда нейропротезларнинг ўлчами сезиларли даражада кичрайиб бораётгани ҳам қувонарли ҳол. Электродлар жудаям ингичка, процессорлар кучлироқ тус олмоқда, беморга деярли сезилмайдиган ва атрофдагиларга кўринмайдиган қурилмаларни яратиш имкониятлари пайдо бўлмоқда.

Соҳада янги материаллардан фойдаланилаётгани ҳам нейропротезлар самарадорлиги ва қўллаш кўламини оширмоқда. 2020 йилларда ишлаб чиқилган графен электродлари биологик мувофиқлик ва кўп йилларга чидамли бўишни таъминлайди. Улар одам танасида камроқ яллиғланишга олиб келади ва ўнлаб йиллар ишлаб бериши мумкин.

Шу билан бирга, соҳада ҳал қилиниши лозим бўлган муаммолар ҳам мавжуд. Хусусан, нейропростетик воситалардан фойдаланиш инсон танасига аралашув чегаралари ва технологиялардан, жумладан, ҳарбий технологиялардан нотўғри фойдаланиш имкониятлари ҳақида саволлар туғдиради.

Бундан ташқари нейропротезлар таннархининг қимматлиги ҳам соҳа ривожланишига тўсиқ бўлмоқда. Масалан, кохлеар имплантларнинг нархи 25000 дан 50 000 долларгача бўлиб, камбағал мамлакатлардаги кўпчилик одамларнинг бу қурилмаларни сотиб олишга қурби етмайди.

Қолаверса,мияга ўрнатиладиган электродлар деградацияга учрайди ва имплантлар яллиғланишни келтириб чиқариши мумкин, бу уларнинг хизмат муддатини чеклайди.

Нейропротез қурилмаларнинг бозордаги улушлари

Allied Market Research ҳисоботларига кўра, 2022 йилда глобал нейропротезлар бозори 7,6 миллиард долларга баҳоланган. 2030 йилга келиб у 17,2 миллиард долларга етиши, йиллик ўсиш 10,2 фоизни ташкил этиши прогноз қилинмоқда.

Паркинсон касаллиги ва эпилепсия каби нейродегенератив касалликларнинг кўпайиб бораётганиши, сунъий интеллект ва материалшунослик технологияларининг ривожланиб бориши, АҚШ, Европа Иттифоқи ва Хитойда нейротехнология соҳасига инвестицияларнинг ортиши неропротезлар бозорининг ўсишига туртки бўлувчи асосий омиллар ҳисобланади.

Айни даврда сенсорли нейропротезлар, асосан кохлеар имплантларнинг тарқалиши ҳисобига, бозорнинг қарийб 40 фоизини эгаллайди. Моторли нейропротезлар бозорнинг 35 фоизини ташкил қилади, энг катта ўсиш роботлашган оёқ-қўллар сегментида кузатилган. Сурункали хасталикларни даволашга қаратилган нейростимуляторлар бозорнинг 20 фоизига эгалик қилади. Бу борада Boston Scientific компаниясининг муваффақиятлари алоҳида эътиборга молик.

Нейропротезлаш келажаги қандай?

Келгуси ўн йилликларда нейропротезлар инсоният ҳаётининг ажралмас қисмига айланиши мумкин. Тадқиқотчилар нафақат йўқолган функцияларни тиклайдиган, балки инсон имкониятларини янада кенгайтирувчи қурилмалар яратиш устида ишламоқда. Масалан, кучлироқ хотира, тезроқ ва кучлироқ қўл оёқлар, шулар жумласидандир. Келажакдаги нейропротезлар хотира ва когнитив қобилиятларни яхшилаш, реакцияни тезлаштириш ва жисмоний қувватни ошириш каби кенг имкониятларни инсониятга таклиф қилади. Одамлар ва сунъий интеллектни бирлаштирган симбиотик тизимлар ёхуд киборгларни яратиш мумкин бўлади.

Бугун назарияда, эртага амалиётда...

Нейропротезлаш нафақат илмий фантастика, балки миллионлаб ҳаётни ўзгартирадиган ҳақиқатдир. Кўриш қобилиятини тиклашдан тортиб роботларни мия билан бошқаришгача бўлган бу технологиялар эволюциянинг янги босқичига йўл очади, бунда биологик ва сунъийлик ўртасидаги чегаралар ноаниқ бўлиб қолади. Келажакда нейропротезлар худди бугунги кунда смартфонлар каби оддий ҳолга айланиб, дунёни яшаш учун янада қулайроқ ва осонроқ қилади.