Имплантат мозга дал слепой женщине искусственное зрение

“Визуальный протез“, имплантированный непосредственно в мозг, позволил слепой женщине впервые за 16 лет воспринимать двумерные формы и буквы.

Американские исследователи, стоящие за этим феноменальным прогрессом в области оптических протезов, недавно опубликовали результаты своих экспериментов, представив результаты, которые могут помочь слепым.

В возрасте 42 лет у Берны Гомес развилась токсическая оптическая нейропатия - тяжелое заболевание, которое быстро разрушило зрительные нервы, соединяющие ее глаза с мозгом.

Всего за несколько дней лица двух детей Гомес и ее мужа растворились во тьме, а ее карьера учителя естественных наук неожиданно подошла к концу.

Затем, в 2018 году, в возрасте 57 лет Гомес принял смелое решение. Она вызвалась стать первым человеком, которому в зрительную область мозга имплантировали крошечный электрод с сотней микроигл. Прототип должен был быть не больше копейки, примерно 4 на 4 мм, и его снова вытащили через шесть месяцев.

В отличие от имплантатов сетчатки, которые исследуются как средство искусственного использования света для стимуляции нервов, выходящих из сетчатки, это конкретное устройство, известное как протез Moran | Cortivis, полностью обходит глаз и зрительный нерв и направляется прямо к источнику визуального восприятия.

Пройдя нейрохирургию по имплантации устройства в Испании, Гомес провел следующие шесть месяцев, ежедневно посещая лабораторию по четыре часа, чтобы проходить тесты и тренироваться с новым протезом.

Первые два месяца в основном ушли на то, чтобы Гомес научилась различать спонтанные пучки света, которые она все еще иногда видит в своем сознании, и световые пятна, вызванные прямой стимуляцией ее протеза.

Как только она сможет это сделать, исследователи смогут начать ставить перед ней настоящие эксперименты со зрением.

Когда электрод в ее протезе был стимулирован, Гомес сообщила, что “видела“ пучок света, известный как фосфен. В зависимости от силы стимуляции световое пятно может быть более ярким или более тусклым, иметь белый цвет или оттенок сепии.

Когда одновременно стимулировали более двух электродов, Гомес обнаружил, что легче воспринимать световые пятна. Некоторые модели стимуляции выглядели как близко расположенные точки, а другие больше походили на горизонтальные линии.

“Я кое-что вижу!“ - воскликнула Гомес , увидев белую линию в 2018 году.

Глазной центр Джона А. Морана при Университете Юты

Исследователям труднее всего было вызвать вертикальные линии, но к концу обучения Гомес смогла правильно различать горизонтальные и вертикальные паттерны со 100-процентной точностью.

“Кроме того, субъект сообщил, что воспринимаемые объекты имели более удлиненную форму, когда мы увеличили расстояние между стимулирующими электродами“, - пишут авторы в своей статье.

“Это говорит о том, что размер и внешний вид фосфена зависят не только от количества стимулируемых электродов, но и от их пространственного распределения…“

Учитывая эти многообещающие результаты, самый последний месяц эксперимента был использован, чтобы выяснить, может ли Гомес “видеть“ буквы с помощью своего протеза.

Когда одновременно стимулировалось до 16 электродов по разным схемам, Гомес могла надежно идентифицировать некоторые буквы, такие как I, L, C, V и O. Она даже могла различать заглавную O и строчную O.

Шаблоны стимуляции, необходимые для остальной части алфавита, до сих пор неизвестны, но результаты показывают, что способ, которым мы стимулируем нейроны с помощью электродов в головном мозге, может создавать двумерные изображения.

В последней части эксперимента Гомес носила специальные очки, в которые была встроена миниатюрная видеокамера. Эта камера сканировала объекты перед ней, а затем стимулировала различные комбинации электродов в ее мозгу через протез, тем самым создавая простые визуальные образы.

Очки в конечном итоге позволили Гомес различать контрастные границы черных и белых полос на картоне. Она даже могла найти местоположение большого белого квадрата в левой или правой половине экрана компьютера. Чем больше тренировалась Гомес, тем быстрее она успевала.

Результаты обнадеживают, но они существуют только для одного предмета в течение шести месяцев. Прежде чем этот прототип станет доступным для клинического использования, его необходимо будет протестировать на гораздо большем количестве пациентов в течение гораздо более длительных периодов времени.

В других исследованиях были имплантированы те же наборы микроэлектродов, известные как электродные матрицы Юты, в другие части мозга, чтобы помочь контролировать протезы, поэтому мы знаем, что они безопасны, по крайней мере, в краткосрочной перспективе. Но для этой технологии еще только рано, и она рискует неуклонно терять функциональность всего за несколько месяцев работы.

Хотя инженеры повышают надежность устройств, нам все еще нужно точно знать, как программировать программное обеспечение, которое интерпретирует визуальный ввод.

Напомним, ранее сообщалось, что врачи впервые в мире пересадили искусственный орган.

Источник