В сотрудничестве со своими коллегами из Института Дондерса исследователи из Нидерландского института нейронаук разработали симулятор, который позволяет проводить искусственные визуальные наблюдения для исследования зрительных протезов. Этот инструмент с открытым исходным кодом доступен исследователям и предлагает тем, кто заинтересован, понимание будущих приложений.

Слепота затрагивает около сорока миллионов человек во всем мире, и ожидается, что в ближайшие годы она станет все более распространенной. Пациентов с повреждением зрительной системы можно условно разделить на две группы: тех, у кого повреждение локализовано перед фоторецепторами сетчатки или в них, и тех, у кого повреждение находится дальше в зрительной системе.

Для первой группы пациентов в последние годы разработаны различные протезы сетчатки и проводятся клинические испытания . Проблемы второй группы решить сложнее.

Потенциальным решением для этих пациентов является стимуляция коры головного мозга . Имплантируя электроды в зрительную кору головного мозга и стимулируя окружающие ткани слабыми электрическими токами, можно генерировать крошечные точки света, известные как «фосфены».

Этот протез преобразует сигналы камеры в электрическую стимуляцию коры головного мозга. При этом он обходит часть пораженной зрительной системы и, таким образом, обеспечивает некоторую форму зрения. Это можно сравнить с матричным знаком вдоль шоссе, где отдельные огни образуют единое изображение.

Важным вопросом остается то, как мы можем гарантировать, что такой имплант действительно можно будет использовать для навигации по улице или чтения текстов. Морин ван дер Гринтен и Антония Лозано из группы Питера Рульфсема вместе с коллегами из Института Дондера являются членами крупного европейского консорциума.

Этот консорциум работает над протезом, который будет воздействовать на зрительную кору головного мозга. Морин ван дер Гринтен подчеркивает: «На данный момент существует несоответствие между количеством электродов, которые мы можем имплантировать людям, и функциональностью, которую мы хотели бы протестировать. часто имитируется посредством моделирования».

Имитация фосфенового зрения

«Вместо того, чтобы ждать, пока слепым людям установят имплантаты, мы пытаемся смоделировать ситуацию, основываясь на имеющихся у нас знаниях. Мы можем использовать это как основу, чтобы увидеть, например, сколько точек света нужно людям, чтобы найти дверь». Мы называем это «имитированным фосфеновым зрением».

«Пока что это было протестировано только с простыми формами: 200 аккуратно ориентированных световых точек, прямоугольные пиксели одинакового размера на экране. Люди могут проверить это с помощью очков VR, что очень полезно, но не соответствует действительности. зрение слепых людей с протезом».

«Чтобы сделать нашу симуляцию более реалистичной, мы собрали массу литературы, создали и проверили модели и посмотрели, насколько результаты соответствуют эффектам, о которых сообщали люди. Оказывается, точки сильно различаются по форме и размеру. в зависимости от параметров, используемых при стимуляции».

«Вы можете себе представить, что если вы увеличите ток, стимуляция в мозге распространится дальше, затронет большее количество нейронов и, следовательно, обеспечит большее яркое пятно. Расположение электрода также определяет размер точек. Влияя на различных параметров, мы посмотрели, как это на самом деле меняет то, что видят люди».

Общедоступность

«Симулятор в настоящее время используется для исследований в Неймегене, где изучают влияние движений глаз. С помощью этой статьи мы надеемся предложить другим исследователям возможность также использовать нашу симуляцию. Мы хотели бы подчеркнуть, что симулятор общедоступен для всех, с возможностью внесения корректировок при необходимости. Можно даже оптимизировать симуляцию с помощью искусственного интеллекта, который может помочь вам определить необходимую стимуляцию для конкретного изображения».

«Сейчас мы также используем симулятор, чтобы дать людям представление о том, куда могут пойти эти исследования и чего ожидать, когда через несколько лет будут проведены первые сеансы лечения. Используя VR-очки, мы можем смоделировать текущую ситуацию с помощью 100 электродов, которые также подчеркивает, насколько ограничено зрение через протез: они могут найти дверь, но не смогут распознавать выражения лица».

«В качестве альтернативы мы можем показать ситуацию с десятками тысяч электродов и то, что это нам принесет, когда эта технология разовьется достаточно далеко».

Исследование опубликовано в журнале eLife.