Удивительное рядом: новые технологии помогли обезьянам распознать буквы на пустом экране
Мы уже писали, как ученые научились «перепрограммировать» нейроны сетчатки, что помогло регенерировать ее тканям. Но на этом новые открытия не заканчиваются. Ученые из Нидерландского института нейронаук вживили в зрительную кору макак пластины из 1024 электродов. В дальнейшем благодаря микростимуляции мозга они заставили их распознать буквы на пустом экране. Полученные знания помогут в будущем повысить разрешение восстановленного функционального и полезного зрения.
От слепоты страдает 40 млн человек по всему миру. Ученые верят, что однажды нейропротезы помогут восстановить функциональное зрение невидящим людям. Идея стимулировать мозг при помощи имплантов для восстановления зрения слепых людей появилась еще в 1970-е годы. Насколько она реальна? Слепота — это, как правило, результат нарушения зрительного нерва или сетчатки глаза, ее восстановление напрямую связано с головным мозгом. Ученые испытывают различные методы исправления зрения. И если зрительная кора не повреждена, то ее точечная стимуляция может частично вернуть зрение. В этом случае глаз становится способным видеть простые формы, точки света или фосфены. Так, в ноябре при помощи этого способа удалось заставить слабовидящих людей видеть определенные буквы так, что они даже смогли их нарисовать.
Электростимуляция зрительной коры в качестве метода восстановления зрения применяется уже давно. Но технология требует определенных условий и достаточно ограничена. Безопасная для тканей сила тока относительно низкая — всего несколько миллиампер. Поэтому обычно используют небольшое количество поверхностных электродов, которые активируют незначительную область коры. Нидерландские биологи решили углубиться и испытать новый подход.
Эксперимент помог убедиться, что стимуляция зрительной коры по-прежнему эффективна для частичного восстановления зрения. Кроме того, испытания показали, что увеличение силы тока в процессе стимуляции улучшает итоговые результаты и относительно безопасно для мозга обезьян.
Для проведения испытаний обезьянам вживили новые импланты, состоящие из 1024 электродов. Обезьяны учились распознавать простые образы. Имплант взаимодействовал напрямую с мозгом, минуя центры обработки зрительных образов — глаза. Из недостатков — метод применим только для потерявших зрение в результате травмы или после повреждения зрительного нерва, он не поможет слепым с рождения.
Как происходил эксперимент?
Для проведения испытаний ученые задействовали двух подопытных обезьян L и A. Для начала их научили распознавать 16 букв. За макаками наблюдали в процессе обучения, движения их зрачков на экране компьютера фиксировали трекером направления взгляда.
На первом этапе благодаря стимуляции первичной зрительной коры макак заставили видеть два фосфена в противоположных сторонах экрана. За происходящим следили при помощи айтрекера: если глаз шел в верном направлении, считалось, что обезьяна видит воссозданный зрительный образ.
Мощность стимуляции отражалась на точности восприятия:
- ~12,6 миллиампер — подопытные видели хотя бы половину образов;
- 23 миллиампер — потребовалась макаке L для полного распознавания фосфенов;
- 50 миллиампер — потребовалась макаке A для 100% распознавания фосфенов.
На следующем этапе наблюдали за тем, как обезьяны воспринимают буквы при схожих методах воздействия. Только теперь воздействовали не точечно, а микроэлектроды воссоздавали образ букв. Макака L смогла понять 80% букв, вторая A — 71%. При переходе к зрительной версии данные эксперименты улучшились на 13% и 17% соответственно.
Зрение, которое можно купить, — второй способ
Нидерландская компания Envision адаптировала Google Glass, превратив их в устройство, пригодное для слабовидящих и слепых людей. Очки помогают ориентироваться в пространстве, описывают окружающую обстановку и распознают людей, фотографии которых есть в записной книжке телефона вместе с фото.
Ранее компания разработала приложение с похожим функционалом: оно распознает окружающие объекты, текст и людей. Поэтому коллаборация с Google Glass вышла подготовленной.
В очки встроена камера, она считывает информацию из окружающего мира. Взаимодействие с пользователем происходит через голосовой помощник, который воспроизводит всю необходимую информацию. Очки доступны к заказу. Стартовая цена девайса, включая сборы, $3268.
