Ponedeljek, 12. 11. 2018, 17.14
4 mesece, 3 tedne
Intervju: Laurie Pycroft, raziskovalec nevroznanosti in računalniške varnosti, univerza v Oxfordu
Ali nam lahko prek vsadkov "shekajo" tudi možgane?
Termometer prikazuje, kako vroč je članek.
Termometer prikaže, kako vroč je članek.
0,64
Laurie Pycroft se je v začetni fazi svojih raziskav za doktorat usmeril na fiziološke učinke stimulacije hrbtenjače na senzorno percepcijo, zdaj pa preučuje predvsem učinke nastajajočih nevroloških vsadkov na vprašanja etike in računalniške varnosti.
Računalniška tehnologija napreduje z nesluteno hitrostjo. Morda bodo že čez pet let računalniki znali brati možganske signale in dejanja, čez desetletje ali dve pa tudi zapisovati. To bo seveda izjemnega pomena za medicino in zdravljenje nekaterih najhujših nevroloških in psiholoških motenj, toda kaj, če bodo te napredne tehnologije obšle varnostne pregrade in pristale v rokah nepridipravov?
Tako daleč razvoj sicer še ni prišel, a danes vendarle že znamo z vsadki, ki poskrbijo za kratkotrajne možganske simulacije, omiliti motnje, ki jih povzročajo nekatere najhujše nevrološke bolezni.
"Ko govorimo o vsadkih, moramo najprej razčistiti, da nobena naprava ne gre naravnost v možgane. V možgane gredo le razmeroma majhne elektrode. Bistvo večine možganskih vsadkov so generatorji pulzov, ki se namestijo pod kožo."
Te vsadke omrežno povezujemo, saj s tem zagotavljamo njihovo boljšo funkcionalnost in omogočamo programske nadgradnje, a ta povezljivost obenem odpira vrata za potencialne zlorabe, če ni poskrbljeno za ustrezno računalniško varnost.
Ali bodo možgani kmalu zapisljivi kot danes pomnilniške kartice?
Še večja bodo tveganja, ko bomo res lahko zapisovali v možgane ali možganske zapise obravnavali s takšno lahkoto, kot to danes počnemo z običajnimi datotekami.
Ali bodo takrat nepridipravi, ki bodo pridobili nepooblaščen dostop, neposredno spreminjali naše spomine ali trgovali z možganskimi zapisi slavnih in pomembnih? Ali bodo spreminjali zgodovino ali bodo lažnim novicam prek možganskih sprememb dajali neupravičeno veljavo?
Ni razlogov za strah, še manj za paniko, toda …
Ni razlogov za strah, še manj za paniko, a je nujno, da se že danes pripravimo za izzive prihodnosti, kjer bo tarča računalniških napadov naša preteklost, nam je povedal naš sogovornik z univerze v Oxfordu, ki sodeluje pri tovrstnih raziskavah.
Srečali smo ga na nedavni konferenci o računalniški varnosti Kaspersky Next v Barceloni po njegovem predavanju z naslovom Tržnica spominov, kjer so predstavili skupno poročilo raziskovalcev funkcionalne nevrokirurgije univerze v Oxfordu (Anglija) in družbe za računalniško varnost Kaspersky Lab.
Laurie Pycroft je raziskovalec in doktorski študent kirurških znanosti na univerzi v Oxfordu (Združeno kraljestvo Velike Britanije in Severne Irske). Na isti univerzi je diplomiral iz fizioloških znanosti in magistriral (magister znanosti) iz nevroznanosti.
Njegovo glavno znanstveno področje so nevrološke vsadne medicinske naprave, zlasti za globoke možganske stimulacije, ter preučuje najrazličnejše učinke teh naprav z mnogih vidikov. V začetni fazi svojih raziskav za doktorat se je usmeril na fiziološke učinke stimulacije hrbtenjače na senzorno percepcijo, zdaj pa preučuje predvsem učinke nastajajočih nevroloških vsadkov na vprašanja etike in računalniške varnosti.
"Danes za določanje prave lokacije uporabljamo kombinacijo računalniške tomografije (CT, Computed Tomography) in magnetne resonance (MRI, Magnetic Resonance Imaging), kar nam ne omogoča le ugotavljanja lokacije v možganih, temveč tudi ugotavljanje, kaj se na posamezni lokaciji v možganih dogaja."
Kaj so pravzaprav možganski vsadki?
Ko govorimo o vsadkih, moramo najprej razčistiti, da nobena naprava ne gre naravnost v možgane. V možgane gredo le razmeroma majhne elektrode. Bistvo večine možganskih vsadkov so generatorji pulzov, v njih pa večino prostora zavzemata litij-ionska baterija in elektronika, ki nadzoruje omenjeno stimulacijo. Te napravice namestijo pod kožo, od tam pa žice tečejo do elektrod, ki so kirurško nameščene v možganih. Nič od tega ne vidimo na površini, če odštejemo brazgotino.
Shema delovanja in povezav možganskih vsadkov
Kako vedo, kam je treba postaviti elektrode v možgane?
Poznati morajo tri vrednosti: azimut, višino in globino. Pred operacijo se okrog glave postavi okvir, te tri vrednosti pa določajo položaj elektrod, ki se namestijo z vrtanjem luknje v glavi. Sama operacija je pravzaprav preprosta, vse, kar je zahtevno in najbolj pomembno, se dogaja v fazi priprave. Ciljno območje je običajno veliko milimeter ali dva, tehnika je namreč zelo natančna.
"Pred operacijo se okrog glave postavi okvir, te tri vrednosti pa določajo položaj elektrod, ki se namestijo z vrtanjem luknje v glavi. Sama operacija je pravzaprav preprosta, vse, kar je zahtevno in najbolj pomembno, se dogaja v fazi priprave."
Kako pa določijo ciljno območje? Kako vedo, da bodo ravno tam dosegli želene učinke?
Nekoč so to počeli z meritvami možganske votline. Rezultati niso bili slabi, a niso bili niti pretirano natančni, lahko bi rekli, da smo s tem dobivali dobre približke. Možgani se od človeka do človeka precej razlikujejo, te tehnike pa so se v precejšnji meri zanašale na neke splošne in standardne vrednosti. Danes za določanje prave lokacije uporabljamo kombinacijo računalniške tomografije (CT, Computed Tomography) in magnetne resonance (MRI, Magnetic Resonance Imaging), kar nam ne omogoča le ugotavljanja lokacije v možganih, temveč tudi ugotavljanje, kaj se na posamezni lokaciji v možganih dogaja. Poenostavljeno povedano, možganski zemljevid, ki ga ustvari MRI, računsko obdelamo in s tem dobimo vse potrebne podatke.
Možganski vsadki so zdaj zmožni popraviti, kar v možganih ne deluje pravilno. Zlasti se dobro obnesejo pri obvladovanju Parkinsonove bolezni. Zakaj ravno pri njej?
Do neke mere res, kajti pri Parkinsonovi bolezni precej dobro razumemo, kakšna možganska komunikacija je prekinjena. Razumemo, katere možganske strukture so vpletene pri posameznih gibih.
"Pri Parkinsonovi bolezni precej dobro razumemo, kakšna možganska komunikacija je prekinjena. Razumemo, katere možganske strukture so vpletene pri posameznih gibih.".
Kakšne so motnje pri Parkinsonovi bolezni?
Tisoče in tisoče je posameznih gibov, ki jih lahko opravijo naše mišice, a so za posamezna opravila in naloge uporabni le točno določeni gibi. Pri nadzoru teh gibov sodeluje snov, ki nastaja v delu možganov in se imenuje dopamin. Ko te snovi možgani ne proizvajajo več, ravno to je bistvo Parkinsonove bolezni, nastopijo omejitve glede pravilne izbire gibov. To pomeni, da bolniki s Parkinsonovo boleznijo poskušajo izvesti veliko gibov naenkrat, in ne samo pravilnih, kar pomeni, da ne morejo učinkovito opraviti svojih nalog. To je pošastna motnja.
Kako možganska stimulacija pomaga bolnikom s Parkinsonovo boleznijo?
Zagotavlja predvsem lajšanje bolnikom v zreli fazi bolezni. Ne moremo odpraviti tremorja, ki je ena od dveh osnovnih značilnosti Parkinsonove bolezni, a so učinki dobri pri motnjah izbire pravilnega giba oziroma dejanja, kar je druga poglavitna značilnost te bolezni. Deluje tako, da omili učinke pomanjkanja dopamina.
"Možganski vsadki zagotavljajo predvsem lajšanje bolnikom s Parkinsonovo boleznijo v zreli fazi bolezni."
Kako razširjena je uporaba možganskih vsadkov?
V razvitem svetu so dokaj običajni. Gotovo je po svetu več kot sto tisoč delujočih možganskih vsadkov, groba ocena se giblje tudi pri 200 tisoč. Uspešnost je visoka, najmanj 80 odstotkom tistih, ki so prejeli možganski vsadek, so se znatno zmanjšali bolezenski simptomi. Večina evropskih držav ima vsaj eno ustanovo, ki izvaja tovrstne posege in operacije, vedno pogostejši so tudi cenejši vsadki, ki so tako še bolj dostopni.
Za kakšne cene gre?
Sam vsadek je lahko nekje med 10 in 25 tisoč evrov, a je temu treba prišteti še stroške same operacije, postoperativne oskrbe in vseh drugih pripadajočih dejanj. Čeprav gre za visoke stroške, so ti v mnogih ustreznih primerih še vedno nižji kot pri terapijah z zdravili. Torej ni poceni, a je dokaj stroškovno učinkovito, četudi zdravstvene zavarovalnice velikokrat gledajo samo vrednosti iz razpredelnic in ne vidijo širše slike.
"Tisoče in tisoče je posameznih gibov, ki jih lahko opravijo naše mišice, a so za posamezna opravila in naloge uporabni le točno določeni gibi. Pri nadzoru teh gibov sodeluje snov, ki nastaja v delu možganov in se imenuje dopamin. Ko te snovi možgani ne proizvajajo več, ravno to je bistvo Parkinsonove bolezni, nastopijo omejitve glede pravilne izbire gibov."
Kakšno težavo predstavlja dejstvo, da se baterije sčasoma porabijo?
Res je, baterije se sčasoma porabljajo in takrat jih je treba zamenjati. Vsadki so različni. V zadnjih nekaj letih so vedno bolj priljubljeni tisti z obnovljivo baterijo, saj je te mogoče napolniti indukcijsko in brez operacije. Baterije, ki jih ni mogoče napolniti, trajajo dlje, saj gre za drugačno tehnologijo, a je za zamenjavo treba zarezati pod kožo, kjer je modul s to baterijo. Pri nekaterih bolnikih je treba takšno menjavo opraviti vsakih nekaj let, pri bolnikih s Parkinsonovo boleznijo pa so stimulacijske moči nižje in tako baterija lahko traja tudi sedem do deset let.
Česa bodo možganski vsadki zmožni čez deset ali 20 let?
Veliko novega. Pričakujemo ogromen napredek v operativnem načrtovanju, saj bomo še bolje razumeli, katero vezje je povezano s kakšnimi funkcijami in tako bomo še lažje in natančneje določili ciljna območja v možganih. S tehničnega vidika pričakujemo večjo povezanost s pametnimi telefoni, tablicami in morda celo drugimi napravami, kar bo uporabniku omogočilo lažje upravljanje in nadzor delovanja teh medicinskih pripomočkov. Že danes imamo pri najnaprednejših vsadkih povezave s pametnimi telefoni, kjer uporabnik prek mobilne aplikacije lahko spremeni moč stimulacije, izbere različne načine delovanja, na primer dnevni in nočni.
"S tehničnega vidika pričakujemo pri možganskih vsadkih večjo povezanost s pametnimi telefoni, tablicami in morda celo drugimi napravami, kar bo uporabniku omogočilo lažje upravljanje in nadzor delovanja teh medicinskih pripomočkov."
Kaj bodo te nove možnosti pomenile za medicinsko osebje?
Ta povezljivost bo še veliko bolj pomembna za zdravnika, ki bo lahko nastavljal različne parametre delovanja vsadka. V prihodnosti upamo na sisteme, ki bodo znali brati vsakokratno možgansko dejavnost in temu primerno prilagajati parametre stimulacije. Okrepljena omrežna povezljivost bo omogočila tudi zdravnikove programske posege na daljavo, prav tako tudi nadgradnjo programske opreme - nekateri najnaprednejši vsadki to imajo že danes, v prihodnosti bo to postal standard.
Toda ta okrepljena povezljivost hkrati odpira prostor za večje ranljivosti in več možnosti računalniških napadov in nepooblaščenih zunanjih posegov - katere so največje grožnje?
To so praktično enake grožnje, ki se pojavljajo kjerkoli v internetu stvari. Največje tveganje je v nezavarovanih komunikacijskih protokolih, kar napadalcem omogoča prestrezanje obstoječih ali vsiljevanje svoje zlonamerne kode. Ne smemo zanemariti niti človeškega dejavnika: mnogi zdravniki delajo z zapleteno programsko in strojno računalniško opremo, ob tem so pa odlični pri zdravljenju ljudi, a morda nimajo potrebnih znanj niti o najbolj temeljnih osnovah računalniške varnosti. Vedeti bi morali vsaj tista najbolj osnovna pravila, ki bi preprečila najmanj večji del neželenih dogodkov.
"Okrepljena omrežna povezljivost bo omogočila tudi zdravnikove programske posege na daljavo, prav tako tudi nadgradnjo programske opreme - nekateri najnaprednejši vsadki to imajo že danes, v prihodnosti bo to postal standard."
Strokovnjaki računalniške varnosti so že večkrat izpostavili zdravstvo kot eno od najbolj ranljivih področij in panog.
Res je, toda strokovnjaki računalniške varnosti ne obtožujejo zdravnikov, kajti pravzaprav je njihova naloga, da medicinskemu osebju pojasnijo to, kar bi morali vedeti o računalniški varnosti. Najbolj pogosta tarča so občutljivi osebni zdravstveni podatki, ki jih nepridipravi lahko zlorabijo na mnoge načine, potem pa je dostop do medicinske opreme in tudi povezanih vsadkov, kjer lahko z nepooblaščenimi posegi neposredno prizadenejo žrtev.
Kako pogosti so ti napadi?
Nikoli nismo zaznali nekih množičnih tovrstnih napadov, a to samo pomeni, da imamo še nekaj časovne prednosti in da se lahko pripravimo, ko do česa takega vendarle pride. Smo pa zaznali posamezne primere, a ni nobenih dokazov, da je bila škoda povzročena prav z napadi na vsadke oziroma da so bili vsadki glavna tarča nekega računalniškega napada. Smo pa zaznali ranljivosti in zlonamerno opremo na sistemih za doziranje zdravil in mnogih drugih napravah, povezanih na paciente.
"Največje tveganje je v nezavarovanih komunikacijskih protokolih, kar napadalcem omogoča prestrezanje obstoječih ali vsiljevanje svoje zlonamerne kode."
Ali so kakšne posebne težave ali izzivi pri odkrivanju napadov na vsadke ali drugo medicinsko opremo?
Predvsem pri vsadkih nimamo standardnih metod za preverjanje in ugotavljanje, ali se je napad ali zloraba resnično zgodila. Šele najnovejše generacije vsadkov omogočajo zelo natančen prikaz vseh dogajanj in ravno možnost pridobivanja in pregledovanja teh dnevniških datotek predstavlja velik korak naprej pri delu računalniških forenzikov. Starejše generacije vsadkov so s tega vidika povsem neuporabne, kajti ravno sledljivost je odločilnega pomena pri razvoju in implementaciji ustrezne varnosti.
Ali lahko pacient z možganskim ali kakšnim drugim vsadkom tudi sam dejavno prispeva svoji računalniški varnosti?
Seveda, če si pravočasno in ustrezno razvije ustrezno zavest. Izobraževanje je zelo pomembno, že pred namestitvijo vsadka bi moral vsaj prebrati navodila, ki mu jih zagotovo dajo. Prej kot slej se bosta zdravstvo in računalniška varnost združila v enotno domeno zdravstvene varnosti. Zavest je prvi korak, šele potem pridejo na vrsto tehnologije in izdelki, tako pri medicinskem osebju kot tudi pri bolnikih.
"Izobraževanje je zelo pomembno, že pred namestitvijo vsadka bi moral vsaj prebrati navodila, ki mu jih zagotovo dajo. "
Ali je v zdravstvu zdaj dovolj te zavesti?
Vedno več je je, a je ravno to eden od poglavitnih ciljev strokovnjakov računalniške varnosti: širitev zavesti. Zavest je prvo orodje proti vsem ranljivostim, ki smo jih kadarkoli zaznali po svetu. Ko je predlani proizvajalec Johnson&Johnson izvedel za ranljivost svojih vsadkov, ki delujejo kot inzulinska črpalka, je nemudoma pisno obvestil vse paciente o možnem varnostnem tveganju in jim svetoval, kako ohraniti svojo računalniško varnost. To je bila dobra poteza in si želimo, da bi vsi tako ravnali.
In kaj, če ne bodo?
Imamo tudi takšne primere. En proizvajalec srčnih spodbujevalnikov ni ravnal odgovorno, ko se je na njegovem sistemu za nadzor srčnih spodbujevalnikov odkrilo varnostno tveganje. Prišlo je do pravne bitke in na koncu je ameriška uprava za hrano in zdravila leta 2017 odpoklicala te sisteme, kar je bil prvi primer takšnega ravnanja zaradi pomanjkljive računalniške varnosti neke opreme.
"Zavest je prvo orodje proti vsem ranljivostim, ki smo jih kadarkoli zaznali po svetu."
Ali bi morali biti uporabniki zdravstvenih storitev zaskrbljeni?
Zdi se mi zelo pomembno poudariti, da pacienti nimajo razlogov za skrb, še manj pa za paniko. Raziskave, ki jih mi delamo, iščejo učinkovite načine obrambe pred prihodnjimi grožnjami in tveganji. Vsekakor verjamem, da so vsadki fantastična tehnologija, ki spreminjajo življenja ljudi ter izboljšujejo njihovo zdravstveno stanje in kakovost njihovih življenj. To je čudovito, želimo si, da jih bo še več ter da se še bolj razvijajo in širijo. Ker pa si ne želimo, da bi o njih javnost imela kakršnekoli dvome, potrebujemo dobro varnost, na katero se bodo lahko vedno zanesli, zlasti ko gre za življenjsko najpomembnejše funkcije. Pri tem moramo sodelovati vsi vpleteni: proizvajalci, medicinsko osebje, raziskovalci in strokovnjaki računalniške varnosti in sami pacienti.
