Neyroprotezlar: kelajakka nigoh

Neyroprotezlar zamonamizning eng inqilobiy texnologiyalaridan biri boʻlib, nogironlarni davolashga yondashuvni oʻzgartiradi. Bu qurilmalar inson asab tizimi va tashqi elektron mexanizmlar oʻrtasida koʻprik vazifasini oʻtaydi hamda murakkab miya-kompyuter interfeyslari yordamida organizmga yoʻqolgan funksiyalarni – oyoq-qoʻl harakati, eshitish, koʻrish yoki nutqni tiklash imkonini beradi. XXI asrda neyroprotezlash tibbiyot, biomuhandislik va neyrotexnologiyalarning muhim sohasiga aylandi.

Neyroprotezlarning ishlash tamoyillari

Neyroprotezlar biologiya, elektronika va kompyuter texnologiyalari uygʻunligida ishlaydi. Ularning asosiy tamoyili – insonda elektr impulslarini oʻqish yoki uzatish imkonini beruvchi asab tizimi bilan oʻzaro taʼsir qiluvchi elektrodlardan foydalanishdir. Qurilmalar odatda quyidagi tarkibiy qismlardan iborat:

1. Sensorlar: neyron signallarini qabul qilib, ularni protsessorga uzatadi.

2. Signalga ishlov beruvchi protsessorlar: nerv impulslarini ijrochi apparatlar uchun tushunarli buyruqlarga aylantirib beradi.

3. Ijro etuvchi qurimalar: bular robotlashtirilgan protez aʼzolar, eshitish apparatlari yoki sunʼiy organlar boʻlishi mumkin.

4. Miya-kompyuter interfeyslari ( MKI): signallarni qulay shaklga oʻgirish uchun zarur sunʼiy intellekt algoritmlaridan foydalangan holda bemorning miyasini ijrochi qurilmaga ulash uchun xizmat qiladi.

Neyroprotezlarning paydo boʻlishi

Neyroprotezlashning dastlabki konsepsiyasi XX asrning oʻrtalarida paydo boʻlgan. 1957 yilda Uilyam Xaus kar odamlarga tovushlarni tanish imkonini beruvchi birinchi koxlear implantni taqdim etdi. Biroq bu sohadagi haqiqiy yutuq 1990-yillarning oxiri va 2000-yillarning boshlarida, nevrologiya va mikroelektronika sohasida erishilgan yutuqlar natijasida miya-kompyuter interfeysi texnologiyalari faol rivojlana boshlaganidan soʻng paydo boʻldi.

2004 yilda bu sohada inqilobiy oʻzgarish roʻy berdi: Cyberkinetics kompaniyasi falaj boʻlib qolgan bemorlarga miya signallari yordamida kompyuterlar va robotlashgan sunʼiy (protez) oyoq-qoʻllarini boshqarish imkonini beruvchi BrainGate tizimini taqdim etdi. Bu zamonaviy motorlashgan neyroprotezlarning rivojlanishi uchun asos boʻldi.

Bugungi innovatsiyalarga esa qator mutaxassislar va kompaniyalarning hissasi katta boʻldi. Aytaylik, Uilyam Xaus koxlear implantlar sohasidagi kashshof hisoblanadi. Uning tajribalari dastlabki sensorli neyroprotezlarni yaratishga yoʻl ochdi. Ilon Mask va Neuralinkkompaniyasi esa miya-kompyuter interfeyslarining yangi avlodini, jumladan, koʻrish va motor funksiyalarini tiklash uchun innovatsion qurilmalarni ishlab chiqmoqda. Teodor Berger kabi olim va muhandislar xotirani tiklash uchun kognitiv neyroprotezlarni yaratish borasidagi ilmiy tadqiqotlari bilan sohaning rivojiga katta hissa qoʻshgan.

Neyroprotezlarning asosiy turlari

Neyroprotezlar qoʻllash sohasi va obʼektlariga qarab bir necha turlarga boʻlinadi.

Masalan, kognitiv neyroprotezlar xotira funksiyalari va kognitiv qobiliyatlarni tiklashga qaratilgan. 2011 yilda Teodor Berger boshchiligidagi bir guruh olimlar tomonidan ishlab chiqilgan gippokampal neyroprotez xotiralarni yozib olish va ijro etishga qodir boʻlgan birinchi muvaffaqiyatli tajribalardan biri boʻldi.

Zamonaviy motorlashgan neyroprotezlar esa falaj boʻlib qolgan bemorlarga katta yordam beradi. Misol uchun, 2017 yilda Pitsburg universiteti tadqiqotchilari neyron impulslar yordamida boshqarilishi mumkin boʻlgan robot qoʻlni ishlab chiqdilar. Ushbu qurilma tetraplagiyaga chalingan bemorlarga asosiy harakatlarni amalga oshirish imkonini berdi.

Sensorli neyroprotezlar, xususan, koxlear implantlar – neyroprotezlarning eng koʻp qoʻllaniladigan turi boʻlib qolmoqda. 2023 yilga kelib, butun dunyo boʻylab 736 mingdan ortiq bemorga shunday qurilmalar oʻrnatilgan. Argus II kabi retinal implantlar esa toʻr pardasi shikastlangan bemorlarning koʻrish qobiliyatini qisman tiklash imkoniyatini bermoqda.

Epilepsiya (tutqanoq) va parkinson kabi nerv kasalliklarini davolash uchun qoʻllaniladigan neyrostimulyatorlar ham tobora keng tarqalmoqda. Masalan, Medtronic kompaniyasi 150 000 dan ortiq bemorlarga foyda keltiradigan neyrostimulyatorlarni ishlab chiqqan.

Sohadagi yutuqlar va kamchiliklar

Neyroprotezlash sohasida erishilgan yutuqlarni fan va tibbiyot uygʻunligida erishilgan muvaffaqiyatlar deyish mumkin. Zamonaviy miya-kompyuter interfeyslari nafaqat ijrochi qurilmalarni boshqarish, balki fikriy buyruqlarni signalga aylantirib uzatishni ham uddalamoqda. Misol uchun, 2022 yilda Neuralink kompaniyasi maymun miyasiga oʻrnatilgan elektrodlardan olingan signallarni, yaʼni fikriy buyruqlarni qabul qilib, kompyuterni boshqarish imkonini beruvchi texnologiyani namoyish etdi. Bu texnologiya virtual obʼektlardan keluvchi taktil signallarni ham sezish imkoniyatini beradi. Aytaylik, kompyuterdagi oʻyin yoki virtual olamdagi shamol, harorat va yumshoq-qattiq narsalarni ushlab koʻrishdagi sezgilar inson miyasiga uzatiladi va odam xuddi shu ishni real hayotda bajargandek taassurot oladi.

Oxirgi yillarda neyroprotezlarning oʻlchami sezilarli darajada kichrayib borayotgani ham quvonarli hol. Elektrodlar judayam ingichka, protsessorlar kuchliroq tus olmoqda, bemorga deyarli sezilmaydigan va atrofdagilarga koʻrinmaydigan qurilmalarni yaratish imkoniyatlari paydo boʻlmoqda.

Sohada yangi materiallardan foydalanilayotgani ham neyroprotezlar samaradorligi va qoʻllash koʻlamini oshirmoqda. 2020 yillarda ishlab chiqilgan grafen elektrodlari biologik muvofiqlik va koʻp yillarga chidamli boʻishni taʼminlaydi. Ular odam tanasida kamroq yalligʻlanishga olib keladi va oʻnlab yillar ishlab berishi mumkin.

Shu bilan birga, sohada hal qilinishi lozim boʻlgan muammolar ham mavjud. Xususan, neyroprostetik vositalardan foydalanish inson tanasiga aralashuv chegaralari va texnologiyalardan, jumladan, harbiy texnologiyalardan notoʻgʻri foydalanish imkoniyatlari haqida savollar tugʻdiradi.

Bundan tashqari neyroprotezlar tannarxining qimmatligi ham soha rivojlanishiga toʻsiq boʻlmoqda. Masalan, koxlear implantlarning narxi 25000 dan 50 000 dollargacha boʻlib, kambagʻal mamlakatlardagi koʻpchilik odamlarning bu qurilmalarni sotib olishga qurbi yetmaydi.

Qolaversa,miyaga oʻrnatiladigan elektrodlar degradatsiyaga uchraydi va implantlar yalligʻlanishni keltirib chiqarishi mumkin, bu ularning xizmat muddatini cheklaydi.

Neyroprotez qurilmalarning bozordagi ulushlari

Allied Market Research hisobotlariga koʻra, 2022 yilda global neyroprotezlar bozori 7,6 milliard dollarga baholangan. 2030 yilga kelib u 17,2 milliard dollarga yetishi, yillik oʻsish 10,2 foizni tashkil etishi prognoz qilinmoqda.

Parkinson kasalligi va epilepsiya kabi neyrodegenerativ kasalliklarning koʻpayib borayotganishi, sunʼiy intellekt va materialshunoslik texnologiyalarining rivojlanib borishi, AQSh, Yevropa Ittifoqi va Xitoyda neyrotexnologiya sohasiga investitsiyalarning ortishi neroprotezlar bozorining oʻsishiga turtki boʻluvchi asosiy omillar hisoblanadi.

Ayni davrda sensorli neyroprotezlar, asosan koxlear implantlarning tarqalishi hisobiga, bozorning qariyb 40 foizini egallaydi. Motorli neyroprotezlar bozorning 35 foizini tashkil qiladi, eng katta oʻsish robotlashgan oyoq-qoʻllar segmentida kuzatilgan. Surunkali xastaliklarni davolashga qaratilgan neyrostimulyatorlar bozorning 20 foiziga egalik qiladi. Bu borada Boston Scientific kompaniyasining muvaffaqiyatlari alohida eʼtiborga molik.

Neyroprotezlash kelajagi qanday?

Kelgusi oʻn yilliklarda neyroprotezlar insoniyat hayotining ajralmas qismiga aylanishi mumkin. Tadqiqotchilar nafaqat yoʻqolgan funksiyalarni tiklaydigan, balki inson imkoniyatlarini yanada kengaytiruvchi qurilmalar yaratish ustida ishlamoqda. Masalan, kuchliroq xotira, tezroq va kuchliroq qoʻl oyoqlar, shular jumlasidandir. Kelajakdagi neyroprotezlar xotira va kognitiv qobiliyatlarni yaxshilash, reaksiyani tezlashtirish va jismoniy quvvatni oshirish kabi keng imkoniyatlarni insoniyatga taklif qiladi. Odamlar va sunʼiy intellektni birlashtirgan simbiotik tizimlar yoxud kiborglarni yaratish mumkin boʻladi.

Bugun nazariyada, ertaga amaliyotda...

Neyroprotezlash nafaqat ilmiy fantastika, balki millionlab hayotni oʻzgartiradigan haqiqatdir. Koʻrish qobiliyatini tiklashdan tortib robotlarni miya bilan boshqarishgacha boʻlgan bu texnologiyalar evolyutsiyaning yangi bosqichiga yoʻl ochadi, bunda biologik va sunʼiylik oʻrtasidagi chegaralar noaniq boʻlib qoladi. Kelajakda neyroprotezlar xuddi bugungi kunda smartfonlar kabi oddiy holga aylanib, dunyoni yashash uchun yanada qulayroq va osonroq qiladi.