Такаши Козаи (Takashi Kozai) – профессор биоинженерии в Университете Питтсбурга. Он работает в «кросс-трансляцционной нейроинженерной инициативе UP NExT» (Ernest E Roth Professor of Bioengineering, University of Pittsburgh Neural Engineering Cross-Translation (UP NExT) Initiative). Несколько месяцев назад он запустил блог «Почему BCI не работает» (Why BCIs Fail), посвященный той стороне науки, которая редко попадает на страницы научных журналов – неудачам. Мы уже переводили его пост о том, что нужно знать тем, кто соглашается принять участие в испытании имплантируемых нейроинтерфейсов. Еще один пост Козаи — о «ловушке биосовместимости» тоже показался редакции портала важным. Публикуем его перевод.
«Титан биосовместим». Так утверждает Google. Так утверждает ChatGPT. Так утверждают большинство инженеров. Это не так, и именно из-за этой ошибки мозговые имплантаты проходят все тесты на безопасность, а затем незаметно перестают работать внутри живого мозга.
Вот в чем подвох. «Биосовместимость — это свойство материала, как блеск золота или прочность стали». Это не так. Согласно общепринятому определению, сформулированному Дэвидом Уильямсом в 1987 году и до сих пор используемому Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, материал является биосовместимым только в том случае, если он выполняет свою функцию в одном конкретном месте тела, не вызывая отторжения. Если поместить тот же материал в другое место, ответ может быть противоположным. Так что титан не является биосовместимым материалом. Титан прекрасно срастается с костью, но может не прижиться в других тканях. Материал не изменился. А вот его расположение в организме — да.
Это не игра в слова. Если вы считаете, что биосовместимость зависит от материала, то на раннем этапе его тестируют с помощью стандартной панели безопасности, которая проверяет только одно: не отравляет ли материал окружающие клетки клетки. Электрод, имплантируемый в мозг, легко проходит эту проверку. Ничего токсичного не выделяется. На бумаге он безопасен. А потом вы вставляете его в кору головного мозга.
Мозг не спрашивает, токсичен ли электрод. Он спрашивает, принадлежит ли ему этот электрод. И принимает решение «нет». Иммунные клетки подползают к электроду и изолируют его, как ваше тело изолирует занозу, образуется рубцовая ткань, а нейроны, которые должен был «прослушивать» электрод, либо отмирают, либо уходят за пределы досягаемости. В течение нескольких недель или месяцев сигнал ослабевает. Металл по-прежнему на месте, он совершенно безопасен, но почти ничего не регистрирует.
И то, и другое верно одновременно. Материал — безопасен. Устройство — вышло из строя. Это звучит как противоречие только в том случае, если вы считаете, что биосовместимость — это наклейка, которую можно наклеить на материал. Это не лэйбл, это — вердикт, который выносит организм в отношении конкретного устройства в конкретном месте с течением времени, и организм продолжает все время выносить его до тех пор, пока имплантат находится в организме.
Вот почему вопрос «биосовместим ли он?» неверен. Правильный вопрос — «будет ли он по-прежнему работать в этой ткани через два года?», и почти ни один стандартный тест на это не отвечает, потому что мы недостаточно финансируем биологические исследования, которые могли бы дать ответ.
Подготовил Алексей Паевский
Читайте материалы нашего сайта во ВКонтакте, Одноклассниках, Яндекс-Дзен и каналах в Telegram и MAX
