Smadzeņu transplantācija aklām sievietēm nodrošina mākslīgo redzi zinātnē

“Optiskā tērpa” implantēšana tieši smadzenēs ļāva aklai sievietei pirmo reizi 16 gadu laikā uztvert 2D formas un burtus.

ASV pētnieki, kas ir aiz šī milzīgā progresa protezēšanas jomā, nesen publicēja savu izmēģinājumu rezultātus, iepazīstinot ar atklājumiem, kas varētu palīdzēt mainīt veidu, kā mēs palīdzam tiem, kuri nekad vairs neredz redzi.

42 gadu vecumā Berna Gomesa ir attīstījusies Toksiska optiskā neiropātija, kaitīgs veselības stāvoklis, kas ātri iznīcināja redzes nervus, kas savienoja viņas acis ar smadzenēm.

Dažu dienu laikā Gomesas divu bērnu un viņas vīra sejas bija izgaisušas tumsā, un viņas dabaszinātņu skolotājas karjerai pienāca negaidīts punkts.

Tad, 2018. gadā, 57 gadu vecumā Gomess pieņēma drosmīgu lēmumu. Viņa brīvprātīgi pieteicās kļūt par pirmo cilvēku, kam viņas smadzeņu redzes zonā implantēts mazs elektrods ar simts mikroskopiskām adatām. Prototips nebūtu lielāks par santīmu, aptuveni 4 x 4 mm, un pēc sešiem mēnešiem tas tiktu noņemts vēlreiz.

Atšķirībā no tīklenes implantiem, kas tiek pētīti kā veids, kā mākslīgi izmantot gaismu, lai stimulētu nervus, kas atstāj tīkleni, šī konkrētā ierīce, kas pazīstama kā Moran | Cortivis protēze, pilnībā apiet aci un redzes nervu un nonāk tieši pie vizuālās uztveres avota.

Pēc tam, kad Spānijā tika veikta neiroķirurģija, lai implantētu ierīci, Gomess nākamos sešus mēnešus pavadīja, dodoties uz laboratoriju katru dienu četras stundas, lai veiktu testus un apmācību par jauno protēzi.

Pirmos divus mēnešus viņš pavadīja, lai Gomesa atšķirtu spontānos gaismas mirgoņus, ko viņa joprojām dažreiz redz savā prātā, no gaismas plankumiem, kas radušies viņas protēzes tiešas stimulācijas rezultātā.

Kad viņa to var izdarīt, pētnieki var sākt viņai izvirzīt reālus vizuālos izaicinājumus.

READ  NASA OSIRIS-REx pabeidz savu asteroīda Benno pēdējo kārtu pirms 180 000 000 jūdžu lidojuma uz Zemi

Kad elektrods viņas protēzē tika stimulēts, Gomesa ziņoja, ka “redzēja” gaismas tirpšanu, kas pazīstama kā fosfīns. Atkarībā no stimula stipruma gaismas punkts var būt gaišāks, blāvāks, balts vai vairāk nekā vienu toni tumšāks.

Kad vienlaikus tika stimulēti vairāk nekā divi elektrodi, Gomesam bija vieglāk uztvert gaismas plankumus. Daži stimulācijas modeļi izskatījās kā saplūstoši punkti, bet citi vairāk izskatījās kā horizontālas līnijas.

“Es kaut ko redzu!” Gomess iesaukties Kad palūkojaties uz baltu svītru viņas smadzenēs 2018. gadā.

Vertikālās svītras pētniekiem bija visgrūtāk izraisīt, taču līdz apmācības beigām Gomess spēja pareizi atšķirt horizontālos un vertikālos modeļus ar precizitāti līdz 100 procentiem.

Elektrodu bloks Jūtā darbībā. (Džona A. Morana acu centrs Jūtas Universitātē)

“Turklāt subjekts ziņoja, ka uztverei bija garākas formas, kad mēs palielinājām attālumu starp stimulējošajiem elektrodiem.” uzrakstiet uz viņu papīra.

“Tas liek domāt, ka fosfīna izmērs un izskats ir ne tikai stimulējamo elektrodu skaita, bet arī to telpiskā sadalījuma funkcija…”

Ņemot vērā šos daudzsološos rezultātus, eksperimenta pēdējais mēnesis tika izmantots, lai pārbaudītu, vai Gomesa var “redzēt” burtus, izmantojot savu protēzi.

Kad līdz 16 elektrodiem vienlaikus tika ierosināti dažādi raksti, Gomesa spēja droši atpazīt dažus burtus, piemēram, I, L, C, V un O. Viņa pat spēja atšķirt lielos O un mazos burtus o.

Stimulācijas modeļi, kas nepieciešami pārējai alfabēta daļai, joprojām nav zināmi, taču rezultāti liecina, ka veids, kā mēs stimulējam neironus ar elektrodiem smadzenēs, var radīt divdimensiju attēlus.

Eksperimenta pēdējā daļā Gomess valkāja īpašas brilles, kas aprīkotas ar miniatūru videokameru. Šī kamera skenēja objektus viņas priekšā un pēc tam ar protēzes palīdzību stimulēja dažādus elektrodu komplektus viņas smadzenēs, tādējādi radot vienkāršus vizuālus attēlus.

READ  NASA Investigates Why NASA's Moon Rocket Launch Test End Early - Spaceflight Now

Brilles galu galā ļāva Gomezam atšķirt kontrastējošās melnbalto svītru robežas uz kartona. Tā var pat atrast liela balta kvadrāta atrašanās vietu datora ekrāna kreisajā vai labajā pusē. Jo vairāk Gomesa praktizē, jo ātrāk viņa kļūst.

Rezultāti ir iepriecinoši, taču tie ir pieejami tikai vienam priekšmetam sešu mēnešu periodā. Pirms šis prototips kļūst pieejams klīniskai lietošanai, tas ir jātestē daudziem pacientiem daudz ilgāku laiku.

Citi pētījumi ir implantējuši tos pašus mikroelektrodu blokus, kas pazīstami kā Jūtas elektrodu bloki, citās smadzeņu daļās, lai palīdzētu kontrolēt protēzi, tāpēc mēs zinām, ka tie ir droši vismaz īstermiņā. Bet joprojām ir par agru tehnoloģijai, kas ir radījusi riskus Darba kritums Tikai dažu mēnešu laikā pēc operācijas.

Tā kā inženieri strādā, lai uzlabotu aparatūras uzticamību, mums joprojām ir precīzi jāzina, kā ieprogrammēt programmatūru, kas interpretē vizuālo ievadi.

Pagājušajā gadā pētnieki Beiloras Medicīnas koledžā Hjūstonā ievietoja līdzīgu ierīci dziļākā redzes garozas daļā. No pieciem pētījuma dalībniekiem, no kuriem trīs bija redzīgi un divi bija akli, komanda atklāja, ka ierīce palīdzēja neredzīgiem cilvēkiem izsekot vienkāršas burtu formas, piemēram, W, S un Z.

Gomesa gadījumā nebija pierādījumu, ka ierīce izraisīja neiroloģisku nāvi, krampjus vai citas negatīvas blakusparādības, kas ir laba zīme, un liecina, ka mikrostimulāciju var droši izmantot, lai atjaunotu funkcionālo redzi, pat tiem, kuri nav piedzīvojuši nekādus bojājumus. atgriezenisks. uz tīkleni vai redzes nerviem.

“Viens no šī pētījuma mērķiem ir nodrošināt neredzīgiem cilvēkiem lielāku mobilitāti,” Viņš saka Bioinženieris Ričards Normans no Jūtas Universitātes.

“Tas var ļaut viņiem viegli atpazīt cilvēku, ieejas vai automašīnas. Tas var palielināt neatkarību un drošību. Tieši pie tā mēs strādājam.”

READ  Bite apņemas ieguldīt līdzekļus 5G tīklos, pārceļoties uz jaunām vietām

Šobrīd šķiet, ka ar optisko protezēšanu var izsekot tikai ļoti primitīvai redzes formai, taču, jo vairāk pētām smadzenes un šos orgānus starp aklajiem un redzīgajiem cilvēkiem, jo ​​labāk varam atklāt, kā var vairoties noteikti stimulācijas modeļi. Sarežģītāki vizuālie materiāli.

Iespējams, kādu dienu citi pacienti nākotnē varēs izsekot visam alfabētam ar šo protēzi Gomesa darbības dēļ. Vēl četri pacienti jau stāvējuši rindā, lai izmēģinātu ierīci.

“Es zinu, ka esmu akls un ka vienmēr būšu akls,” Gomess Viņa teica Paziņojumā pirms dažiem gadiem.

“Taču es jutu, ka varu kaut ko darīt, lai palīdzētu cilvēkiem nākotnē. Es joprojām tā jūtos.”

Gomesas vārds uz papīra ir norādīts kā līdzautors par visu viņas redzējumu un smago darbu.

Pētījums tika publicēts Klīnisko pētījumu žurnāls.

Angelica Johnson

"Tīmekļa praktizētājs. Sašutinoši pazemīgs ēdiena entuziasts. Lepns twitter advokāts. Pētnieks."

Atbildēt

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta. Obligātie lauki ir atzīmēti kā *

Back to top