ЗРИТЕЛЬНЫЙ ПРОТЕЗ НОВОГО ТИПА

ЗРИТЕЛЬНЫЙ ПРОТЕЗ НОВОГО ТИПА Директор Национальных институтов здравоохранения США (далее НИЗ США Прим. пер.) представляет проект по созданию мозгового импланта, который позволит восстановить

Директор Национальных институтов здравоохранения США (далее НИЗ США Прим. пер.) представляет проект по созданию мозгового импланта, который позволит восстановить зрение.
ФОТО 1. Концепция импланта OBServ
В случае нормального зрения свет падает на сетчатку внутри глаза и немедленно преобразуется в электрохимические сигналы перед загрузкой в мозг через оптические нервы. Следовательно, вы видите не сам свет, а лишь интерпретацию этих сигналов в визуальной области мозга. Из этого следует, что в случае, если ваши глаза не работают, но мозг стимулируют таким же образом, ваши зрительные нейроны активируются (и вы сможете видеть) точно так же, как если бы ваши глаза были в прекрасном состоянии.
Звучит просто, но можем ли мы это сделать Основываясь на десятилетиях научных изысканий в области зрительной неврологии, моя лаборатория в сотрудничестве с лабораторией Сюсаны Мартинес-Конде, сейчас проводит исследования, которые подтверждают данную идею, завершая некоторые очень важные подготовительные шаги на пути создания нового типа зрительного протеза.
Френсис Коллинз, директор НИЗ США, недавно написал в своём блоге пост, в котором выделяет наиболее важные моменты нашего подхода к решению данной проблемы. Он обратил внимание на нашу работу, когда мы впервые представили её на собрании ведущих исследователей Инициативы BRAIN (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies Исследование мозга средствами передовых инновационных нейротехнологий) возглавляемая НИЗ инициатива с бюджетным финансированием, предназначенная для стимулирования исследований по направлениям вроде мозговых имплантов. Данная Инициатива оказывает финансовую поддержку нескольким организациям, включая НИЗ и Национальный научный фонд США, которые великодушно выделили нам грант, продвигающий наши разработки до настоящего времени.
Наше исходное положение это то, что зрение в основе своей миниатюрный рисунок размером с ноготь большого пальца. Даже если 99,9% вашей сетчатки работают как надо, но центральная 1/1000 часть вашего поля зрения повреждена, вы официально будете признаны слепым. Эта центральная 0,1% сетчатки будет иметь примерно такой же размер, как ноготь большого пальца на вытянутой руке (по сравнению с остальным полем зрения Прим. пер.). А так как эта центральная 0,1% есть зона наилучшего визуального восприятия, то она является местом, где творится вся зрительная магия. Фактически бо’льшая часть оставшихся 99,9% сетчатки нужна для того, чтобы определить, куда вам двигать глазами дальше. Это означает, что нам нужно восстановить центральное зрение у слепого, или мы не восстановим функциональное зрение вовсе.
Плюс к этому, мы также должны добиться у протезного зрения той же остроты, что и у нормального, или пациенты всё ещё будут слабовидящими. А что означает «достаточно хорошо» для зрения Ответ в звёздах. Выйдите на улицу ясной ночью, взгляните вверх и найдите звёзды. Звучит парадоксально, но крупнейшие и самые малые (на ваш взгляд) звёзды в небе на самом деле имеют одинаковый размер на взгляд фоторецепторов вашей сетчатки. Поскольку все звёзды очень далеки от нас, свет, который достигает Земли от каждой из них и попадает на вашу сетчатку, приходится на область, меньшую, чем один фоторецептор. Но из-за рассеивания в атмосфере (и особенно в вашем глазу), более яркие звёзды активируют больше фоторецепторов и поэтому кажутся крупнее, чем более тусклые. Из этого следует, что самые тусклые звёзды в небе это самые маленькие объекты, которые вы способны увидеть. Если с помощью протеза мы сможем восстановить зрительное восприятие объектов такого размера, значит, мы сможем восстановить визуальное восприятие любого объекта в мире, что для многих пациентов будет переломным моментов в жизни, стоящим риска операции на головном мозге.
Наши последние исследования показывают, что с помощью протеза возможно стимулировать зрительные структуры мозга в определённых точках с достаточной точностью, чтобы вызвать образ отдельной звезды, максимально контрастный, без возбуждения посторонних нейронов. Вот что значит стимулировать мозг и восстановить составные элементы зрения.
Есть два основных этапа данного проекта:
1) Чтобы стимулировать фазу обработки визуальной информации с синаптической точностью, так, как это делает натуральная система зрения, нам нужен способ активации нейронов зрительной системы с помощью протеза. Мы делаем это, вводя специально разработанный вирус в область, где оптические нервы первый раз соединяются в центре мозга. Вирус внедряет гены в клетки и преобразует их в фоторецепторы — теперь они чувствительны к свету. Поскольку эти нейроны проходят весь путь и достигают зрительной коры в самой задней части головного мозга, и также потому, что они «вычерчивают карту», которая соответствует зрительной картине окружающего мира, мы можем прецизионно стимулировать их синаптические связи с помощью видеопроектора, чтобы воссоздать то, как бы они реагировали на реально поступающий визуальный сигнал. Затем мы воздействуем на центральные зрительные нейроны и в конечном итоге восстанавливаем зрение. В этом вся суть нашего проектируемого зрительного протеза.
ФОТО 2. Активация входных сигналов зрительной зоны коры головного мозга
2) Стимуляции нейронов без мониторинга эффекта этой стимуляции будет не достаточно. Нам также будет необходимо считывать результаты нашей стимуляции в реальном времени, чтобы регулировать мощность как функцию вариативности, свойственную электрическому импульсу нейронов. Восстановить зрение значит, предусмотреть механизм регуляции, который поддерживает зрительную систему откалиброванной в любой момент времени.
Чтобы добиться этого, мы дополнительно введём вирус, но теперь уже в зрительную зону коры головного мозга, чтобы сделать её нейроны биолюминесцентными, так, чтобы они загорались в активном состоянии. Благодаря использованию биолюминесцентных протеинов различных цветов, нейроны также будут иметь разную окраску, чтобы мы могли считывать их активность с помощью камеры для цветной съёмки, которая подобна маленькой камере в вашем мобильном телефоне.
ФОТО 3. Введение биолюминесцентного вируса в зрительную зону коры головного мозга
3) Нам нужно сконструировать видеопроектор и камеру для цветной съёмки, которые можно имплантировать в мозг. Это достаточно простая инженерная задача, сравнимая с проектированием смартфона, или даже проще.
Следующие несколько лет покажут, сможем ли мы извлечь выгоду из этих первых шагов и пройти путь от понимания до принципиального конструирования элементов протезного зрения, чтобы сделать действующий качественный протез. Мы будем постоянно держать вас в курсе нашего прогресса в этом направлении.

ЗРИТЕЛЬНЫЙ ПРОТЕЗ НОВОГО ТИПА Директор Национальных институтов здравоохранения США (далее НИЗ США Прим. пер.) представляет проект по созданию мозгового импланта, который позволит восстановить

ЗРИТЕЛЬНЫЙ ПРОТЕЗ НОВОГО ТИПА Директор Национальных институтов здравоохранения США (далее НИЗ США Прим. пер.) представляет проект по созданию мозгового импланта, который позволит восстановить

ЗРИТЕЛЬНЫЙ ПРОТЕЗ НОВОГО ТИПА Директор Национальных институтов здравоохранения США (далее НИЗ США Прим. пер.) представляет проект по созданию мозгового импланта, который позволит восстановить

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *