Киборг живет среди нас

Прямая дорога к бессмертию

На протяжении веков люди мечтают о вечной жизни, но — увы! Мечты эти так и остаются мечтами. Прожить 1000 или хотя бы 200 лет еще не удалось никому. Однако в XXI веке это наконец-то сможет стать реальностью благодаря последним достижениям в биологии, медицине, нанотехнологиях и кибернетике.

На сегодняшний день все большее количество ученых полагают, что можно подарить людям вечную жизнь, если своевременно превратить их в киборгов, заменив данные от природы органы и ткани на более совершенные, механические. Первые шаги к созданию новой разновидности людей — Homo technicus — уже сделаны.

В 2000 году в Соединенных Штатах Америки проживало 25 миллионов киборгов — людей, в организмы которых были хирургическим путем помещены электронные кардиостимуляторы, искусственные суставы и другие медицинские имплантаты. При их изготовлении использовались те же сплавы и керамические материалы, что и в любом другом, не связанном с медициной, высокотехнологичном оборудовании. В будущем имплантаты должны стать совсем другими. Теджал Десаи, исследователь из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, уже испытал на крысах искусственную поджелудочную железу, которая обещает совершить революцию в лечении диабета. Живые клетки поджелудочной железы помещаются в особую капсулу, защищающую их от иммунной системы “хозяина”, и при необходимости выделяют инсулин. Доктор Десаи надеется использовать эту же методику и для лечения неврологических заболеваний. В 2007 года начаты клинические испытания синтетических костей, способных заменить привычные титановые болты, применяющиеся в ортопедии. Эдуард Ан (Уоберн, штат Массачусетс) разработал материал NanOss на основе гидроксиапатита — вещества, из которого в основном состоит наш скелет. Апатиты уже довольно давно применяются для изготовления костных имплантатов, но новый материал намного прочнее, так как он имитирует молекулярную структуру натуральной кости. По сути, NanOss — обычная костная ткань. Это одно из первых достижений нанотехнологий. Живая человеческая кость легко срастается со вставкой из NanOss, в результате чего возникает гибрид — прочный как сталь. В результате фактически стирается граница между живой и неживой материей.

А группа биоинженеров из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе под руководством профессора Карло Монтеманьо смогла срастить клетки сердечной мышцы с опорной конструкцией из золота. Методика позаимствована у производителей компьютерных микросхем. Сначала на тонкой кремниевой подложке вытравливают тонкие опорные “лучи”. Затем эту поверхность покрывают биосовместимым полимером, а сверху напыляют золотую пленку. На весь этот конгломерат наносят клетки сердечной мышцы, взятые у крысы. Они начинают делиться и покрывают золото тонким живым слоем. Затем полимер растворяют, подложка отпадает, и получившийся гибрид — микроскопическое устройство, сотворенное из органической и неорганической материи, самостоятельно ползет вперед. “Эта штучка действительно живая”, — восхищается Монтеманьо. Полученный миниатюрный биоробот “заправляется” молекулами аденозинтрифосфата (АТФ), из которых черпают энергию живые клетки. Возвратно-поступательное движение множества таких биороботов, выращенных из мышечных клеток самого пациента, когда-нибудь сможет приводить в движение имплантированные устройства. К примеру, таким образом можно будет облегчить дыхание парализованных пациентов.

С чипом по жизни

Другое популярное направление современной медицины — компьютерные чипы, вживляемые в человеческий организм. Возможности их воистину безграничны. Такие микроэлектромеханические системы (MEMS) могут заменить целую медицинскую лабораторию. Например, компания в Бредфорде, штат Массачусетс, сейчас разрабатывает устройство, которое будет действовать как биоанализатор и механизм для дозировки лекарств. Испытания этой новинки на людях должны начаться через два года. А Джеймс Бейкер из мичиганского Института нанотехнологии разрабатывает новый тип биодатчика — систему, которая должна отслеживать уровень облучения астронавтов в ходе длительных космических экспедиций — например, при полетах на Марс. Этот проект финансируется из фондов NASA. Перед отправлением с Земли в кровь астронавтам введут наночастицы, которые начинают светиться при встрече с лимфоцитами (одним из видов белых кровяных телец), имеющими признаки, характерные для поражения радиацией. Чтобы определить наличие и выраженность лучевой болезни, нужно всего лишь вставить в ухо чувствительный датчик, который сосчитает светящиеся наночастицы, когда они проходят через близлежащие капилляры. На Земле подобную систему можно использовать для диагностики ВИЧ и других болезней, меняющих состав лимфоцитов.

Стационарные MEMS — далеко не единственные образчики передовых технологий, созданные для функционирования в человеческом организме. В ближайшее время в сердечнососудистой, мочеполовой системе и пищеварительном тракте могут поселиться крошечные аппараты, о которых давно мечтают писатели-фантасты. Они будут чистить кровеносные сосуды, доставлять строго по месту назначения необходимые лекарства и удалять опухоли. Создатель концепции киборгов Карло Монтеманьо спроектировал и такую крошечную машинку, которая когда-нибудь сможет функционировать прямо внутри живой клетки. Она состоит из пропеллера длиной 750 нанометров и связанного с ним мотора толщиной 11 нанометров. Устройство получилось во много раз меньше эритроцита, а энергию для своего движения оно черпает из АТФ. Придумано несколько различных способов управления такими роботами и их энергообеспечения. Можно даже создать целую сеть беспроводной связи прямо внутри тела пациента. Кому-то подобные проекты покажутся нереалистичными, однако Федеральная комиссия по связи США отнеслась к ним весьма серьезно и в законодательном порядке выделила участок 402—405 мГц из общего диапазона частот связи специально под радиокоммуникации имплантированных медицинских приборов.

Слушая наше дыхание

Инженеры человеческих тел обещают осуществить и другую давнюю мечту человечества — научить его дышать под водой. Тюлени и киты могут совершенно спокойно оставаться в глубине океана больше часа, человек же — всего несколько минут. Откуда такая несправедливость? Причина проста. У морских млекопитающих совершенно уникальная кровь, способная удерживать в себе огромное количество кислорода. А что если немного улучшить человеческую кровь? — задумался Роберт Фрайтас, стипендиат-исследователь из Института молекулярных технологий (США). Результатом стал детализированный проект по созданию искусственного эритроцита, который он назвал “респироцит”. Как объясняет Фрайтас, каждый респироцит — шарик диаметром в одну тысячную долю миллиметра — является крошечным баллоном для хранения газа под высоким давлением. Нужно ввести эти шарики в кровь, и они сами побегут по кровеносным сосудам. Попадая на периферию кровеносной системы, они будут выдавать кислород и адсорбировать углекислоту, а оказавшись в легких, снова зарядятся кислородом. Фрайтас утверждает, что его респироциты должны транспортировать кислород в 236 раз более эффективно, чем это делают красные кровяные тельца, и один шприц с таким препаратом сможет хранить столько же кислорода, сколько содержится во всей нашей кровеносной системе. Если научиться вводить эти сверхэффективные хранилища кислорода в систему кровообращения, фирмы-производители аквалангов могут прогореть.

Скажу как телепат телепату

Биоинженеры обещают решить и такую, казалось бы, неразрешимую проблему, как передача мыслей от одного человека к другому без каких бы то ни было дополнительных устройств. Уже сейчас более 100 000 еще недавно глухих пациентов вернулись к нормальной жизни благодаря кохлеарным имплантатам. Эти аппараты преобразуют звук в электрические импульсы, которые через слуховой нерв поступают непосредственно в мозг. Более того, в перспективе такие технологии открывают двери к забавным фокусам, весьма напоминающим телепатию.

Сегодня кохлеарные имплантаты подают на слуховой нерв электроимпульсы, соответствующие звукам из непосредственного окружения пациента, но ведь подобные же импульсы могут приходить издалека. Более того, почему эти сигналы должны соответствовать реальным звукам, а не чему-либо еще? Это ведь может быть и электронное письмо, пропущенное через аппарат, преобразующий текст в живую речь. И наконец, так ли важно, чтобы это воображаемое электронное письмо было набрано вручную, с помощью клавиатуры? А может быть, с этой задачей справится мозговой имплантат, соединенный с компьютером, — и даже не с помощью вживленного в череп разъема, а по радиоканалу? Это будет подлинной революцией для тех, кто сейчас отрезан от мира из-за серьезных форм инвалидности. Сегодня мы просто фантазируем, но когда-нибудь в недалеком будущем дистанционно управляемые имплантаты смогут передать от одного разума к другому что-то вроде электронного письма: “Привет, дорогуша! А я как раз о тебе подумал”. Пока это звучит диковато, но вспомним, с каким недоверием на первых порах люди относились к телеграфу.

Крошечные вездеходы

Недалеко то время, когда микроскопические роботы будут странствовать по нашему телу, вычищая из артерий холестерин, борясь с опухолями, даже вторгаясь внутрь клеток для восстановления ДНК. На сегодня самая сложная проблема в разработке этих механизмов — придумать для них подходящие способы передвижения и варианты снабжения энергией.

Магнитные торпеды. Некоторые исследователи, например Метин Ситти из Лаборатории наноробототехники в университете Карнеги–Меллон (Питсбург, США), проектируют нанороботов, которые будут и питаться энергией, и управляться за счет магнитных полей, создаваемых вне человеческого тела с помощью аппаратов наподобие оборудования для УВЧ-терапии. Поступательное движение таких аппаратов будут обеспечивать механические жгутики или реснички. В других проектах предлагаются винтовые пропеллеры или плавники.

Таракан на батарейках. Предполагается, что многие нанороботы будут просто плыть по течению в потоке крови, лимфы или спинномозговой жидкости. Однако проектируются и другие аппараты — например, этот робот по имени Gutbot, детище все того же Метина Ситти, должен на своих цепких лапках, сделанных по подобию тараканьих, ползать по кишечнику, передавая на монитор изображение его стенок. Размеры устройства позволяют вставить в него маленькую батарейку.

Врубаем ток

В человеческом теле все под напряжением, все гудит, как трансформатор, но особенно хорошо электрифицирована центральная нервная система. Исследователи утверждают, что имплантированные электроды с подведенным к ним напряжением помогают при лечении самых разных недомоганий — от болезни Паркинсона до хронических болей. Сегодня миллионы американцев регулярно принимают обезболивающие и антидепрессанты, имеющие широкий спектр побочных эффектов. Электрическое воздействие представляется более естественным методом лечения нервной системы. Анализ рынка показывает, что к 2010 году продажа имплантатов-электростимуляторов достигнет 360 000 штук в год.

Таламус (зрительный бугор). Электроды, введенные в зону зрительного бугра, помогают успокоить тремор, характерный для болезни Паркинсона. В перспективе подобные имплантаты с электродами, вживленными в глубокие структуры мозга, будут способны облегчать состояние депрессии, навязчивые неврозы и синдром Тоуретта.

Сетчатка глаза. Все большее распространение получают имплантаты глазной сетчатки. Они преобразуют свет в электрические сигналы, которые далее поступают по глазному нерву в мозг. Один из имплантатов, выпускаемых в настоящее время, представляет собой кремниевую пластинку 2х2 мм, на которой размещено 5000 микроскопических фотоэлементов.

Блуждающий нерв. В прошлом году техасская компания добилась одобрения FDA на прибор для стимуляции блуждающего нерва (одной из 12 пар черепно-мозговых нервов). Для лечения депрессивных состояний по нерву в мозг посылаются слабые прерывистые электроимпульсы. Этот метод уже используется при лечении эпилепсии и обещает хорошие результаты при болезни Альцгеймера и ожирении.

Мускулы. Крохотные капсулы “бионы” испускают строго отмеренные электрические импульсы, которые способны реанимировать мускулы, если они парализованы в результате инсульта или травмы спинного мозга. В будущем этот метод будет дополнен обратной связью, ведущей непосредственно в мозг.

Cкажем смерти “нет”!

Примерно до 2050 года, по мнению экспертов, продолжительность жизни будет расти. Но придет время, считают оптимисты, когда благодаря достижениям техники мы забудем о смерти.

Глубокая заморозка. Новые криопротекторы позволили наконец реализовать полноценную крионику (к сожалению, для тех, кто заморозился раньше, — слишком поздно). Вещества, защищающие мозг во время заморозки, найдены у некоторых видов лягушек, которые на зиму замерзают, а весной оттаивают и оживают.

Трансплантация самого главного. В 1970-е годы такая операция проводилась на обезьянах. В середине XXI века пересадка головного мозга будет отточена до совершенства. Пациенты будущих врачей, в отличие от обезьян, обойдутся без паралича, не будут кусать врачей за пальцы, не будут умирать через несколько дней.

Резервная память. Стремительный рост компьютерных технологий позволит человеку делать на компьютере резервные копии своих воспоминаний и вообще собственной личности. (Человек умирает, но на компьютере остается полная копия его разума и сознания — в ожидании гостей, если внуки вдруг надумают его навестить.)

Лекарство от старости. Мечта биогеронтолога Обри де Грея станет реальностью — врачи разгадают причины старения. Среди этих причин — утрата клеток, а также обратный процесс — стремление некоторых клеток к бессмертию. Как ни странно, в этом и кроется опасность (когда мы говорим о раке). Средства борьбы со старением будут включать в себя стволовые клетки, лекарственные препараты и другие хитрости для того, чтобы обмануть природу.