Įspūdingas proveržis: smegenų implantu neregei pirmą kartą pavyko sukurti dirbtinį regėjimą

Tiesiogiai į smegenis implantuotas „regos protezas“ suteikė nereginčiai moteriai galimybę po 16 metų pirmą kartą pamatyti dvimates figūras ir raides.

 „Utah Electrode Arrays“ veikimas.
 „Utah Electrode Arrays“ veikimas.
 Už visas jos įžvalgas ir sunkų darbą B.Gomez yra įtraukta prie mokslinio straipsnio bendraautorių.
 Už visas jos įžvalgas ir sunkų darbą B.Gomez yra įtraukta prie mokslinio straipsnio bendraautorių.
 B.Gomez nusprendė tapti pirmuoju žmogumi, kuriam mažas elektrodas su šimtu mikroadatų buvo implantuotas į smegenų regos centrą. Prototipas buvo ne didesnis, nei cento moneta, maždaug 4×4 mm<br> Reportažo sktopkadras.
 B.Gomez nusprendė tapti pirmuoju žmogumi, kuriam mažas elektrodas su šimtu mikroadatų buvo implantuotas į smegenų regos centrą. Prototipas buvo ne didesnis, nei cento moneta, maždaug 4×4 mm<br> Reportažo sktopkadras.
Daugiau nuotraukų (4)

Lrytas.lt

Nov 9, 2021, 10:59 PM

Šį fenomenalų optinio protezavimo proveržį pasiekę JAV tyrėjai neseniai publikavo savo eksperimento rezultatus, galinčius sukelti pagalbos neregintiems revoliuciją.

42 metų sulaukusiai Berna Gomez išsivystė toksinė optinė neuropatija, greitai sunaikinusi akis su smegenimis jungiantį regos nervą.

Vos per kelias dienas dviejų Gomez vaikų ir vyro veidai paniro į tamsą – o jos, kaip gamtos mokslų mokytojos karjera netikėtai baigėsi.

2018, sulaukusi 57 metų, Gomez nusprendė tapti pirmuoju žmogumi, kuriam mažas elektrodas su šimtu mikroadatų buvo implantuotas į smegenų regos centrą. Prototipas buvo ne didesnis, nei cento moneta, maždaug 4×4 mm – ir po šešių mėnesių buvo išimtas.

Kitaip nei tinklainės implantai, kurie dabar tiriami kaip būdas stimuliuoti iš tinklainės einančius nervus, šis prietaisas – „Moran|Cortivis“ protezas – visai nenaudoja akies ar regos nervo ir veikia tiesiogiai į regos šaltinį.

Po neurochirurginės prietaiso implantavimo operacijos Ispanijoje, B.Gomez šešis mėnesius kiekvieną dieną keturias valandas praleido laboratorijoje, atlikinėdama testus ir treniruodamasi su naujuoju protezu.

Pirmuosius du mėnesius Gomez stengėsi atskirti spontaninius šviesos blyksnius, kartkartėmis ir dabar tebematomus mintyse, nuo šviesos dėmelių, kurias sukėlė tiesioginis protezo sukeltas stimuliavimas.

Kai ji įgudo atlikti tai, tyrėjai galėjo pradėti jai teikti tikrus vizualinius iššūkius.

Kai būdavo stimuliuojamas jos protezo elektrodas, moteris sakė matanti šviesos blyksnį, vadinamąjį fosfeną. Priklausomai nuo stimuliacijos stiprumo, šviesos dėmė galėjo būti ryškesnė ar blankesnė, balta ar labiau sepijos atspalvio.

Kai tuo pat metu būdavo stimuliuojami daugiau nei du elektrodai, B.Gomez šviesos dėmes pamatyti būdavo lengviau. Kai kurie stimuliavimo būdai sukurdavo arti vienas kito esančių taškų vaizdą, kiti – panašesni į horizontalias linijas.

„Aš kažką matau!“, – sušuko pacientė, 2018 metais savo smegenyse išvydusi baltą liniją.

Sukelti vertikalių linijų vaizdą tyrėjams buvo sunkiausia, bet baigiantis treniravimui B.Gomez galėjo teisingai atskirti horizontalius raštus nuo vertikalių, 100 procentų tikslumu.

„Negana to, subjektas pranešė matantis pailgesnes formas – kai padidindavome atstumus tarp stimuliuojančių elektrodų, – rašo autoriai. – Tai rodo, kad fosfeno dydis ir išvaizda yra ne tik stimuliuojamų elektrodų skaičiaus, bet ir erdvino jų pasiskirstymo funkcija“.

Gavus tokius perspektyvius rezultatus, paskutinis eksperimento mėnesis buvo panaudotas tikrinimams, ar moteris su protezu gali matyti raides.

Tuo pačiu metu 16 elektrodų stimuliuojant skirtingu būdu, B.Gomez galėjo patikimai identifikuoti raides I, L, C, V ir O. Ji net atskyrė didžiąją „O“ nuo mažosios „o“.

Dar nežinoma, kokiu stimuliavimu galima būtų atkurti likusią abėcėlės dalį, bet rezultatai rodo būdus, kaip reikėtų neuronų stimuliavimu smegenyse kurti dvimačius atvaizdus.

Paskutiniojoje eksperimento dalyje B.Gomez dėvėjo specialius akinius su miniatiūrine vaizdo kamera. Ši kamera skenuodavo priešais esančius objektus ir tada per protezą stimuliuodavo skirtingas elektrodų kombinacijas jos smegenyse, taip kuriant vaizdus.

Dėvėdama šiuos akinius, Gomez galiausiai įgudo atskirti kontrastingas ant kartono nupieštų juodų ir baltų juostų ribas. Ji net galėjo nurodyti, kairėje ar dešinėje ekrano pusėje yra didelis baltas kvadratas. Kuo daugiau pacientė praktikavosi, tuo sparčiau įveikdavo užduotis.

Rezultatai drąsinantys – bet jie pasiekti tik su vienu subjektu, per pusę metų. Prieš naudojant prototipą klinikoje, metodas turės būti išbandytas su daug daugiau pacientų, ir daug ilgiau.

Kituose tyrimuose tokie patys mikroelektrodų masyvai, vadinami „Utah Electrode Arrays“, implantuojami į kitas smegenų dalis, kur padeda kontroliuoti dirbtines galūnes – tad tikrai žinoma, kad bent jau trumpai juos naudoti saugu. Bet tokia technologija dabar tik pradedama naudoti, o esama rizikos, kad vos per kelis naudojimo mėnesius funkcionalumas gali sumažėti.

Kol inžinieriai stengiasi padidinti prietaisų patikimumą, reikia sužinoti, kaip tiksliai suprogramuoti vizualinius impulsus interpretuojančią programinę įrangą.

Pernai „Baylor“ medicinos koledžo Hiustone (JAV) tyrėjai įterpė panašų prietaisą į gilesnę regos žievės dalį. Iš penkių tyrimo dalyvių trys matė, o du buvo akli. Tyrėjai nustatė, kad prietaisas padėjo akliesiems atpažinti paprastų formų raidžių – kaip kad W, S, ir Z – formas.

B.Gomez atveju nėra ženklų, kad prietaisas būtų sukėlęs nervų žuvimą, epileptinius traukulius ar kitus neigiamus poveikius – ir rodo, kad mikrostimuliacija gali būti saugiai naudojama regos atstatymui net patyrusiems negrįžtamus tinklainės ar regos nervų pažeidimus.

„Vienas iš šio tyrimo tikslų yra suteikti akliesiems daugiau mobilumo, – pažymi Jutos universiteto bioinžinierius Richardas Normannas. – Taip jie galėtų identifikuoti asmenis, durų angas ar automobilius. Tai galėtų padidinti nepriklausomybę ir saugumą. Būtent to savo darbu ir siekiame“.

Kol kas regos protezai grąžina tik labai rudimentinę regos formą – bet kuo daugiau bus tiriamos smegenys, tuo geriau suprasime, kaip tam tikri stimuliacijos būdai gali atkartoti sudėtingesnius atvaizdus.

Gal vieną dieną B.Gomez pastangomis kiti pacientai su tokiais protezais galės atpažinti visą abėcėlę? Dar keturi pacientai jau laukia, kada galės išbandyti šį prietaisą.

„Žinau, kad esu akla, ir visada liksiu akla, – sakė B.Gomez prieš kelis metus. – Bet jaučiau, kad galiu padėti žmonėms ateityje. Dabar tebesijaučiu taip pat“.

Už visas jos įžvalgas ir sunkų darbą moteris yra įtraukta prie mokslinio straipsnio bendraautorių. Tyrimas publikuotas „Journal of Clinical Investigation“.

 

UAB „Lrytas“,
Gedimino 12A, LT-01103, Vilnius.

Įm. kodas: 300781534
Įregistruota LR įmonių registre, registro tvarkytojas:
Valstybės įmonė Registrų centras

lrytas.lt redakcija news@lrytas.lt
Pranešimai apie techninius nesklandumus webmaster@lrytas.lt

Atsisiųskite mobiliąją lrytas.lt programėlę

Apple App Store Google Play Store

Sekite mus:

Visos teisės saugomos. © 2022 UAB „Lrytas“. Kopijuoti, dauginti, platinti galima tik gavus raštišką UAB „Lrytas“ sutikimą.
„Nauja diena“: ko reikia lengvesniam nekompensuojamų medikamentų gavimui?