Neuralink musel řešit problém s vytaženými elektrodami mozkového implantátu prvního uživatele

Jak už jsme stručně informovali v dřívějším článku, Neuralink zaznamenal mechanický problém s implantátem svého prvního uživatele, Nolanda Arbaugha. Blíže neurčený počet implantovaných vláken s elektrodami se uvolnil a stáhl z Nolandova mozku, což vedlo ke snížení počtu aktivních elektrod. Zkusme se dnes podrobněji podívat na to, co se přesně stalo, jak byl problém vyřešen a jak to může ovlivnit budoucnost klinické studie PRIME.

Problém s elektrodovými vlákny

Neuralink neuvedl, kdy přesně k problému došlo – píše jen, že „v týdnech po operaci“. Z grafu níže je vidět, že sestupná tendence výkonu rozhraní začala někde ve druhé polovině února letošního roku a pokračovala po několik týdnů. Implantace proběhla 28. ledna, čili vlákna se z mozku vytáhla, nebo začala vytahovat, už zhruba po dvou týdnech. Znamená delší sestupná tendence výkonu, že se vlákna uvolňovala pomalu, až se z mozku zcela vytáhla? O tom zatím můžeme jen spekulovat.

Není upřesněno ani, o jaký počet elektrodových vláken se jednalo. Implantát má 64 vláken a na každém je 16 elektrod, celkem tedy 1024. Blíže neurčená část z nich se tedy uvolnila a stáhla z Nolandova mozku, čímž se snížil počet aktivních elektrod. Jak je vidět na obrázku níže, vedlo to ke zhoršení výkonu implantátu a snížení BPS (angl. bit per second, čili ukazatel, pomocí kterého Neuralink měří efektivnost rozhraní).

V reakci na tuto změnu specialisté Neuralinku:

• upravili algoritmus záznamu vzruchů tak, aby byl citlivější na signály ze skupin neuronů
• zlepšili způsob převodu těchto signálů na pohyby kurzoru
• a vylepšili také uživatelské rozhraní

Tyto optimalizace přinesly rychlé a trvalé zlepšení BPS, které se pak vrátilo na počáteční úroveň a dnes už Noland dokonce překonává své dřívější výkony.

Informace o problémech s implantátem jsou lehce šokující, ale zdá se, že Neuralink ani Noland se jimi příliš nermoutí. Nabízí se mnoho nezodpovězených otázek. Zkusme je zadat a pokusit se na ně rovnou i odpovědět nebo je alespoň komentovat.

Jak vážný ten problém je?

Nezdá se, že by Neuralink nějak panikařil. Rozhraní má 1024 elektrod, což je pravděpodobně o dost více, než je potřeba pro pohyb kurzoru počítačové myši a funkce typu klikání pravým a levým tlačítkem. Rozhraní jiných firem mají elektrod mnohem méně a fungují uspokojivě – aktuální verze zařízení od Paradromics jich má 421 (ta ale zatím nebyla testována na lidech), Utah Array od BlackRock Neurotech má elektrod 96 a Stentrode od Synchronu dokonce pouhých 16.

Na jednodušší funkce tedy zřejmě stačí i mnohem menší počet elektrod, než jich má rozhraní N1 od Neuralinku. Firma má však mnohem vyšší cíle – přemostění poškozené míchy nebo BlindSight, tedy digitální zrak. K tomu bude potřeba mnohem více elektrod, které jsou schopny zůstat trvale na svém místě.

Nezdá se také, že by uvolněná vlákna mohla představovat ohrožení zdraví pro Nolanda, jinak by Neuralink nejspíše jednal a rozhraní mu z hlavy vyoperoval. Nevíme, jak moc se vlákna z mozku vytáhla – zda se jen povytáhla nebo teď celá plavou v mozkomíšním moku mezi mozkem a mozkovými plenami. Vzhledem k tomu, jak se zhoršila detekce vzruchů a s ní i výkon rozhraní, je pravděpodobnější, že se zcela vytáhla. Vlákna jsou však (zejména díky svým minimálním rozměrům a látkám, ze kterých jsou vyrobena) zřejmě natolik mechanicky i chemicky biokompatibilní, že si můžou klidně volně plavat v mozkomíšním moku.

Dala se podobná situace předpokládat?

Dala. Neuralink věděl o tom, že vlákna s elektrodami se můžou z mozku vytáhnout. Mozek se v lebce v mozkomíšním moku pohybuje. Při dýchání, při prokrvování, při normálním pohybu, který člověk každodenně vykonává, nebo třeba při sportu. Může také docházet k úderům do hlavy, kdy se mozek pohybuje skokově. Vlákna tedy musí být v mozku nějakým způsobem připevněna, aby nedošlo k jejich přesunutí nebo dokonce vysunutí z tkáně. Po přesunutí by vlákna ztratila kontakt se stávajícími neurony a začala snímat neurony jiné, což by mělo vliv na funkci rozhraní, které se učí detekovat konkrétní skupiny neuronů v konkrétní oblasti mozku konkrétního uživatele.

Neuralink vyvinul a testoval mnoho různých verzí vláken. Většina z nich měla části, které měly za úkol zachytit je ve tkáni. Nevíme však, jak vypadají vlákna ve verzi N1. Neuralink jejich podobu nezveřejnil.

Zarážející je to, že se vlákna vysunula právě z mozku Nolanda, tedy z hlavy kvadruplegika, jenž se prakticky nehýbe. Jak velkým problémem pak vysouvání vláken bude pro pohyblivé jedince?

Na druhou stranu Neuralink přece testuje rozhraní na opicích, které jsou extrémně pohyblivé, čili mechanické vlastnosti vláken musí být dokonale otestované. Nebo se snad vlastnosti opičích a lidských mozků natolik liší, že design vláken bude potřebovat úpravy? Těžko říci. Je možné, že třeba u Nolanda došlo k nějakému nešťastnému pádu nebo úderu do hlavy, například při přenášení ho na jeho invalidní vozík nebo při nějaké podobné situaci. Možná se více dozvíme při některém rozhovoru s ním.

Co problém s vlákny znamená pro klinickou studii PRIME?

Co se týče hardwaru pro studii PRIME, tedy neurochirurgického robota ve verzi R1 a implantátu s elektrodovými vlákny ve verzi N1, možnosti změn budou pravděpodobně velmi omezené. Neuralink zřejmě musí studii provést se zařízeními v přesně definované verzi, kterou schválila FDA.

Doufejme, že zaznamenaný problém nebude mít vliv na implantace dalším uživatelů v rámci PRIME. Vzhledem k tomu, že Noland rozhraní dále používá a nemá žádné zdravotní komplikace, mohly by implantace pokračovat. Může však být potřeba určitý čas na potvrzení toho, že vysunutí vláken skutečně nemá na uživatele žádný dopad. To by oddálilo implantaci dalším pacientům. Podle Ashleeho Vance letos Neuralink plánoval provést 11 implantací.

Co s vývojem dalších verzí rozhraní?

Změny pravděpodobně budou potřebné. Rozhraní je teprve v první „produkční“ verzi. Každý jeho komponent ještě projde mnoha vylepšeními. Neuralink už teď pracuje na novějších, pokročilejších, výkonnějších a bezpečnějších verzích. Je pravděpodobné, že za několik let bude rozhraní vypadat úplně jinak. Třeba jako pokročilejší verze sond projektu „Neural Dust“, na kterém kdysi pracoval současný viceprezident Neuralinku DJ Seo.

Transparentnost Neuralinku

Neuralink neměl žádnou povinnost o problému informovat veřejnost. I tak to ale udělal. Ukazuje to jeho snahu o transparentnost. V mainstreamových médiích, které Elon Musk tak „miluje“, to samozřejmě strhlo vlnu negativity vůči němu a Neuralinku. Většina článků se zaměřila na to, že Neuralink měl problém, místo toho, že implantát už více než 100 dní funguje, jeho uživatel je zdravý a že odborníkům firmy se podařilo problém s vlákny obejít a díky tomu i rozhraní zdokonalit. Téma nezůstalo bez povšimnutí ani na českém internetu (Novinky.cz, Živě.cz).

Magazín Wired ve svém článku snad jako jediný kromě spekulací představil i názory specialistů z oboru neurálních rozhraní.

Matt Angle, CEO konkurenční firmy Paradromics, k problému s vlákny poznamenal: „Tohle by se samozřejmě nemělo stávat. Je ale dobře, že pacient může přístroj dále používat. Pro pohyb kurzoru není potřeba až tak mnoho elektrod, ale pro složitější úkoly, jako je převod textu na řeč, bude důležitá vyšší rychlost přenosu dat. Společnosti, které vyvíjí neurální rozhraní, musí budovat zařízení, která budou robustní a spolehlivá přinejmenším několik let po implantaci.“

„Neuralink vyvíjí velmi inovativní neurální rozhraní. Firma se učí a podobné nepříjemnosti jsou součástí procesu,“ řekla Riki Banerjee, technologická ředitelka společnosti Synchron.

Andrew Schwartz, profesor neurobiologie na Pittsburské univerzitě pak spekuloval, že vysunutí vláken mohlo být způsobeno nevhodným designem rozhraní Neuralinku: „Aby bylo možné implantovat vlákna do mozku, neurochirurg musí odstranit tvrdou plenu mozkovou. Rozhraní Utah Array je navrženo tak, aby se plenu po implantaci dalo snadno sešít. To ale může být dost obtížné v případě velkého počtu vláken u rozhraní N1. Může to pak také způsobit vznik jizvové tkáně, která mohla způsobit vytažení některých vláken z mozku.“

Zde je však nutno poznamenat, že nemáme informace o tom, že by Neuralink tvrdou plenu mozkovou po implantaci sešíval. Je možné, že v ní jednoduše zůstává otvor o velikosti implantátu.

Všechno zlé je k něčemu dobré

Neuralink rozhraní testuje proto, aby mu „vychytal mouchy“. To, že se objeví nějaké problémy, je pochopitelné. Musíme jen doufat, že jich bude co nejméně a neohrozí zdraví uživatelů. Ti si samozřejmě musí být možných rizik plně vědomi. Podstupují je dobrovolně.

Stejně jako SpaceX díky haváriím Falconu 9 odstranilo chyby v jeho konstrukci a mělo pak lepší raketu, Neuralink díky problému s vlákny své rozhraní zdokonalí. Už nyní vylepšili algoritmy detekce vzruchů, aby kompenzovali ztrátu elektrod. Pravděpodobně bude upraven také design vláken.

Rozdíl je samozřejmě v tom, že v případě Neuralinku se jedná o zařízení, které má někdo v hlavě a jeho selhání může mít fatální následky. Proto Neuralink musí být extrémně opatrný a musí zařízení nejprve intenzivně otestovat všemi dostupnými způsoby.

---

Přispějte prosím na provoz webu ElonX, aby mohl nadále zůstat bez reklam. Podpořte nás pomocí služby Patreon či jinak a zařaďte se tak po bok ostatních dobrodinců, kteří už finančně přispěli. Děkujeme!