Gomez, kuriai tuo metu buvo 57, smegenų srityje, atsakingoje už vaizdų apdorojimą, įtaisytas specialus implantas, susidedantis iš 96 mikroelektrodų.
Smegenų signalai
Mikroelektrodai buvo susieti su vaizdo kamera, įtaisyta ant akinių. Jų padedama Gomez sugebėjo iššifruoti smegenims perduodamus vaizdo signalus. Jai pavyko įžvelgti objektų kontūrus, atskirti kairės rankos gestus nuo dešinės ir net pažaisti į labirintą panašius vaizdo žaidimus.
Nors jos atvejis žymi reikšmingą pažangą, tyrinėtojai dabar žengia dar vieną žingsnį, sumažindami elektrodus, kad bet kuriam aklajam jų būtų galima implantuoti didesnį skaičių. Naudodamiesi ES finansavimu, jie tobulina regos protezus.
„Kuo daugiau elektrodų, tuo didesnė regos skiriamoji geba“, – sako Šveicarijos Ciuricho universiteto Neuroinformatikos instituto profesorė Shih-Chii Liu.
Liu koordinuoja ES finansuojamą projektą, skirtą sukurti itin našius elektrodus, kurie būtų maždaug keturis kartu plonesni už žmogaus plauką.
Ši iniciatyva, pavadinta „NeuraViPeR“, pradėta 2020 m. rugsėjį ir ją ketinama tęsti iki 2025 m. vasario.
Nuolatinė pažanga
2019 m. atliekant Visuotinio ligų poveikio tyrimą nustatyta, kad regėjimo sutrikimas, įskaitant aklumą, yra trečioji pagrindinė ilgalaikio gyvenimo su negalia priežastis.
Remiantis viena svarbia interesų grupe, Europoje gyvena daugiau nei 2,5 mln. neregių.
Pagrindinės aklumo priežastys yra katarakta, dėl kurios akies lęšiukas praranda skaidrumą, regos nervą pažeidžianti glaukoma ir tinklainę pažeidžianti su amžiumi susijusi geltonosios dėmės degeneracija. Kitos priežastys – diabeto sukelta žala, genetinės sąlygos, nelaimingi atsitikimai ir infekcijos.
Kai kuriais iš šių atvejų aklumą galima gydyti smegenų implantais.
Kadangi šiuo metu priemonių nuo aklumo yra nedaug, kol kas geriausia pagalba neregiams paprastai būna šuo vedlys, lazdelė ar asmeninis asistentas.
Dešimtajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje mokslininkai, implantuodami elektrodus į už regą atsakingą smegenų žievės sritį, po truputį ėmė artėti link akliesiems skirtos dirbtinės akies sukūrimo. Šie nedideli metaliniai kontaktiniai taškai gali sąveikauti su smegenų ląstelėmis ir perduoti vaizdo informaciją.
Problema ta, kad elektrodai tebebuvo gana dideli, todėl į smegenų audinį buvo įmanoma implantuoti tik nedidelį jų skaičių.
Daugiau elektrodų
Nors Gomez implantas veikė gana sėkmingai, jam trūko didesnio kiekio elektrodų, kad ji galėtų atpažinti objektus arba atgauti regą ir ja naudotis kasdienybėje. Moteris iš pietryčių Ispanijoje esančio Elčės miesto implantą naudojo šešis mėnesius.
Šiandien neurotechnologijų pažanga leidžia tiek sumažinti elektrodus, kad į smegenis chirurginiu būdu jų galima implantuoti maždaug šimtą. Tačiau to vis dar per maža reikiamai skiriamajai gebai.
Tam, kad atpažintų veidą ar suvoktų objektų kontūrus realiame pasaulyje ir galėtų judėti, tarkime, po kambarį, neregiui reikia nuo 1 000 iki 2 000 tokių elektrodų, chirurginiu būdu įterptų į žievės sritį, atsakingą už regą.
„Įprasta rega naudoja milijono pikselių skiriamąją gebą“, – sako Liu.
Vykdant „NeuraViPer“ projektą kuriami implantai sudaryti iš tūkstančių elektrodų, įterptų į lanksčias juosteles.
Tai gerokai padidins matymo skiriamąją gebą ir pagerins implanto saugumą, nes sumažins randų ar neigiamo imuninio atsako riziką.
Informacinis greitkelis
Elektrodų skaičiaus didinimas – tik dalis problemos sprendimo.
Norint, kad regos protezai akliesiems sugrąžintų regėjimą, jie turi sugebėti perduoti daug daugiau informacijos nei sugeba šiuo metu.
Trumpai tariant, reikia padidinti elektrodų talpą, kad jie tinkamai stimuliuotų smegenis ir veiksmingai perduotų kameros užfiksuotus vaizdus.
„Aklumas – tikrai didelė problema, – sakė Peteris Janssenas, Belgijos Leveno smegenų instituto neuromokslų profesorius. – Beveik neturime ko pasiūlyti neregių gydymui.“
Janssenas vadovauja atskiram ES finansuojamam projektui, kurio tikslas – ieškoti būdų pagerinti elektrodų stimuliavimo modelius, kad jie gebėtų perduoti daugiau informacijos smegenų neuronams.
Šis projektas, vadinamas „HyperStim“, prasidėjo 2022 m. lapkritį ir truks ketverius metus.
Dabartiniai regos protezai naudoja labai paprastus stimuliacijos modelius. „HYPERSTIM“ siekia su turimais elektrodais panaudoti sudėtingesnius modelius.
Norima pasiekti bent 20 kartų didesnę skiriamąją gebą nei fiziškai esančių elektrodų skaičius ir taip smarkiai pagerinti įmanomą pasiekti regėjimo kokybę.
Mokymosi kreivė
Pasak Jansseno, pirmiems akliesiems, kuriems į smegenis bus implantuotas regos protezas, prijungtas prie išorinės kameros, regėjimas nebus atkurtas staiga. Taip yra todėl, kad pačioms smegenims po implantavimo reikia laiko iššifruoti iš kameros gaunamas žinutes.
„Smegenys turi išmokti interpretuoti elektrinę stimuliaciją“, – paaiškino Jansenas.
Tikėtina, kad rega nebus atkurta iki galo. Smegenyse tikriausiai bus kuriamas apytikslis nespalvotas vaizdas su objektų kontūrais – vis dėlto to pakanka, kad asmuo galėtų daugiau judėti ir būti savarankiškesnis.
Šiaip ar taip, medicinos technologijų pažanga, kurią skatina tokie projektai kaip „HyperStim“ ir „NeuraViPeR“, reiškia, kad regą praradusių žmonių perspektyvos nuolat gerėja.
Šiame straipsnyje minėtus mokslinius tyrimus finansavo ES per Europos inovacijų tarybą (EIT).
Šis straipsnis pirmą kartą buvo publikuotas ES mokslinių tyrimų ir inovacijų žurnale „Horizon“.
