Dodano: 18 maj 2020r.

Nowa technologia, która pozwala niewidomym „widzieć” bez użycia oczu

Naukowcy znaleźli sposób na ominięcie uszkodzonych oczu i dostarczenie obrazu z kamery bezpośrednio do mózgu. Technologia ta jest jeszcze na bardzo wczesnym etapie rozwoju, ale niesie ze sobą nadzieję lepszego życia dla osób, które utraciły wzrok.

proteza wzroku

 

Ślepota u większości dorosłych, którzy stracili wzrok, wynika z uszkodzenia oczu lub nerwu wzrokowego, podczas gdy mózg pozostaje nienaruszony. Przez dziesięciolecia badacze proponowali opracowanie urządzenia, które mogłoby przywrócić zdolność „widzenia” omijając uszkodzone oczy i dostarczając informacje wizualne z kamery bezpośrednio do mózgu. Ten wyczyn udał się naukowcom z Baylor College of Medicine w Houston. Na łamach pisma „Cell” opisali oni implantowane elektrody stymulujące korę wzrokową, które pozwalają zasadniczo „zobaczyć” kształty.

„Widzieć” bez udziału oczu

Badania naukowców z Houston są dużym krokiem w kierunku stworzenia protezy wzroku pozwalającej niewidomym odzyskanie utraconych zdolności. Choć takie urządzenie prawdopodobnie jeszcze przez wiele lat będzie niedostępne, to dzięki pracy naukowców niewidomi uczestnicy badań mogli „zobaczyć” kontury kształtów dzięki złożonym sekwencjom impulsów elektrycznych wysyłanych z kamery do ich mózgów.

Nowe podejście omija oczy i dostarcza sekwencję sygnałów elektrycznych do mózgu, wywołując świetlne wizje lub tworząc wrażenie światła czy blasku układającego się w różne kształty, jak opisywali to uczestnicy eksperymentów. Dalsze prace nad protezą wzroku mogą pewnego dnia częściowo przywrócić zdolność „widzenia” osobom z uszkodzonymi oczami lub nerwami wzrokowymi.

Stymulacja elektryczna kory wzrokowej sprawia, że poddana takim zabiegom osoba „zobaczy” rozbłyski światła zwane fosfenami. To zjawiska, których źródłem nie jest światło, a układ nerwowy. Uczeni w doświadczeniach posługiwali się elektrycznością, jak długopisem, kreśląc kształty bezpośrednio na korze wzrokowej.

Dostarczyć obrazy bezpośrednio do mózgu

W przeprowadzonym przez badaczy eksperymencie wzięło udział sześciu ochotników, którym wszczepiono do mózgu sieć elektrod. Wśród nich tylko dwóch było niewidomych, reszta normalnie widziała. Wszczepianie czegokolwiek do mózgu jest niezwykle ryzykowne, dlatego czterem ochotnikom normalnie widzącym, którzy wzięli udział w badaniach, wszczepiono elektrody w ramach leczenia ciężkich form epilepsji. Dwie osoby niewidome zgodziły się na wszczepienie implantów do mózgu w ramach badań nad wizualnym urządzeniem protetycznym.

Uczeni aktywowali elektrody w sekwencji, która przypominała pisanie litery. Proces ten można porównać do pisania chociażby litery „N” palcem po plecach drugiej osoby, wykonując linię w górę, następnie w dół, a potem znowu w górę. Ta metoda pozwoliła odbiorcom dostrzec zamierzone kształty.

Implant zadziałał zarówno u osób widzących, jak i niewidomych, którzy stracili wzrok w wieku dorosłym. Chociaż technologia ta jest nadal na bardzo wczesnym etapie rozwoju, wszczepiane do mózgu urządzenia mogłyby potencjalnie zostać wykorzystane do stymulacji mózgu i przynajmniej częściowego przywrócenia niewidomym wzroku.

- Kiedy używaliśmy stymulacji elektrycznej do dynamicznego śledzenia liter bezpośrednio w mózgach pacjentów, byli oni w stanie „zobaczyć” kształty liter, które poprawnie identyfikowali – powiedział współautor publikacji Daniel Yoshor.

Proteza wzroku

Poprzednie próby stymulowania kory wzrokowej były mniej skuteczne. Wcześniejsze metody traktowały każdą elektrodę wczepianą do mózgu jak jeden piksel na ekranie. Stymulując wiele z nich jednocześnie uczeni powodowali u uczestników badań pojawianie się plam światła, ale ci z trudem rozpoznawali kształty. - Zamiast próbować budować kształty z wielu punktów światła, prześledziliśmy kontur – wyjaśnił główny autor badań, Michael Beauchamp.

Do tej pory testowano tylko proste kształty, takie jak litery „C” czy „W”. Podczas doświadczeń, jeden z niewidomych był w stanie rozpoznać 86 kształtów na minutę. Jednak, jak twierdzą badacze, kontury typowych obiektów, takich jak domy, samochody, a nawet twarze bliskich, można obrazować bezpośrednio na mózgu przy użyciu tej samej techniki.

Podejście to, jak przyznają naukowcy, pokazuje, że osoby niewidome mogą odzyskać zdolność wykrywania i rozpoznawania form wizualnych za pomocą technologii, która wprowadza informacje wzrokowe bezpośrednio do mózgu. Uczeni zauważają jednak, że zanim ta technologia będzie mogła zostać wdrażana w praktyce klinicznej, należy pokonać kilka przeszkód.

- Kora wzrokowa, do której wszczepiono elektrody, zawiera pół miliarda neuronów. W naszym badaniu stymulowaliśmy tylko niewielką część tych neuronów przy pomocy garstki elektrod - przyznał Beauchamp. - Ważnym kolejnym krokiem będzie współpraca z neuroinżynierami w celu opracowania układów zawierających tysiące elektrod, co pozwoli nam na bardziej precyzyjną stymulację. Wraz z nowym sprzętem ulepszone algorytmy stymulacji pomogą zrealizować marzenie o dostarczaniu przydatnych informacji wizualnych osobom niewidomym bezpośrednio do mózgu. Możliwość „zobaczenia” postaci członka rodziny lub umożliwienia bardziej niezależnej nawigacji byłaby wspaniałym postępem dla wielu niewidomych – dodał.

 

Źródło: ScienceNews, fot. Beauchamp/Cell