Международная команда ученых сделала важный шаг к созданию эффективных бионических протезов зрения. Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB), Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) и Университета Мигеля Эрнандеса (MHU) применили глубокое обучение, чтобы сделать стимуляцию зрительной коры мозга более точной и предсказуемой. Результаты работы опубликованы в научном журнале Neuron.
Слепые снова смогут видеть: ученые придумали, как возвращать людям зрение с помощью искусственного интеллекта
Пока речь об экспериментах, но в будущем технология может изменить жизнь миллионам.
Unsplash
Долгие годы главной проблемой нейропротезов оставалась непредсказуемость реакции мозга. В отличие от имплантов сетчатки, кортикальные протезы передают электрические сигналы напрямую в зрительную кору — участок в затылочной доле мозга, отвечающий за обработку изображений.
Такой метод может помочь людям, потерявшим зрение из-за инсультов, травм или нейродегенеративных заболеваний, при которых повреждены глаза или зрительные нервы, но сам мозг способен воспринимать сигналы. Однако на практике один и тот же электрический импульс может вызывать у человека совершенно разные зрительные ощущения в зависимости от текущего состояния нервной системы.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Чтобы решить эту задачу, в 2024 году специалисты лаборатории бионического зрения UCSB отправились в Испанию. В больнице IMED Elche они провели серию экспериментов с участием 27-летнего мужчины, который ослеп в результате черепно-мозговой травмы. В его зрительную кору на шесть месяцев установили временную матрицу из 96 электродов.
При подаче слабого тока участник эксперимента видел так называемые фосфены — световые пятна, вспышки или геометрические фигуры, напоминающие звезды или фейерверки. Уникальность используемого импланта заключалась в том, что он мог не только стимулировать нейроны, но и одновременно записывать ответную активность мозга.
После ученые обучили ИИ анализировать фоновую активность мозга непосредственно перед подачей импульса и прогнозировать, как нейроны отреагируют на разные комбинации сигналов. В результате система научилась подбирать такие параметры стимуляции, которые вызывали нужный отклик с гораздо большей точностью и при этом требовали меньшей силы тока, чем стандартные методы.
Кроме того, исследователи сопоставили записи мозговой активности с устными отчетами пациента, который подробно описывал размер, форму, яркость и цвет увиденных вспышек. Оказалось, что собственные сигналы мозга гораздо точнее предсказывают реальное зрительное восприятие человека, чем заданные настройки электродов.
А в будущем полноценный зрительный протез будущего не может работать по жесткому шаблону: устройство должно само изучать особенности конкретного человека и подстраиваться под них, а не заставлять пациента привыкать к набору стандартных сигналов. И пусть такие протезы — дело будущего, прорыв в этой области уже дает серьезные надежды полагать, что будущее не такое уж и далекое.
Загружаем