Мозговой имплантат позволил слепой женщине увидеть буквы
Женщина, которая была слепая более 15 последних лет, смогла увидеть фигуры, в частности буквы, благодаря стимуляции ее визуальной коры имплантированными в мозг электродами в обход сетчатки глаз и зрительного нерва.
Через шесть месяцев пребывания имплантата в мозгу пациентки врачи не обнаружили осложнений, что указывает на возможность безопасного восстановления зрения визуальными нейропротезами в будущем. Об этом говорится в статье ученых из Испании, Нидерландов и США, которая была опубликована в Journal of Clinical Investigation. Современная медицина приближается к тому времени, когда слепота, которая сейчас неизлечима, уже не будет являться приговором на всю жизнь. Например, недавно мы писали о первой успешной попытке вернуть зрение с помощью оптогенетики. Другим потенциальным лечением может быть имплантированные нейропротезы, которые совершают электрическую стимуляцию визуальной коры мозга без вовлечения в работу сетчатки глаза и глазного нерва. В прошлом году ученые из Нидерландского института нейронаук и Университета Мигеля Эрнандеса в Испании продемонстрировали на обезьянах, что этот подход может сработать. Благодаря имплантации в мозг животных электродов, посылающих сигналы к зрительной коры, ученые заставили обезьян увидеть фигуры, которых не видели их глаза, с беспрецедентным разрешением в 1024 пикселей. В новой работе ученые решили пойти дальше, и вместе с коллегами из Университета Юты испытали технологию уже на человеке.
В эксперименте участвовала 57-летняя женщина, которая в течение последних шестнадцати лет имела полную слепоту вследствие невозможности ее зрительного анализатора воспринимать свет. В ее зрительную кору мозга вживили небольшой квадратный имплантат со сторонами около четырех миллиметров. На нем находилось 96 электродов, длиной всего в 1,5 миллиметра. Исследование заключалось в том, что активируя электроды в различной комбинации, ученые в поле зрения испытуемого вводили фигуры, образованные из фосфенов — объектов, которые можно увидеть без воздействия света на сетчатку глаз. Процесс можно представить как рисование точками света в поле зрения человека через активацию различных комбинаций электродов.
После имплантации в течение полгода пациентка проходила опыты, во время которых училась идентифицировать различные фигуры, информацию о которых ученые посылали в ее мозг, а также отличать их от природных фосфенов периодически возникавших у нее до исследования.
Ученые поняли, что при активации двух электродов, находящихся удаленно друг от друга, пациентка видит два фосфена в виде точек. Тогда как стимуляция трех и более электродов одновременно позволяла выводить на поле зрения сложные фигуры. Со временем женщина смогла различать горизонтальные и вертикальные линии с точностью до 100%. Стимулируя одновременно шестнадцать электродов в различной комбинации, ученые вызывали восприятия отдельных букв. С точностью в среднем 70% она смогла отличить буквы «И», «L», «C» «V» и «О». При этом большую «О» от маленькой «в» она отличала с точностью до 100%. Пока ученые не смогли отразить весь алфавит через стимуляцию электродами, но вероятно, это лишь вопрос времени.
После таких успешных результатов, исследователи провели предварительные испытания усовершенствованной технологии. Они надели на пациентку очки с небольшой видеокамерой по центру оправы, которая является частью визуального энкодера. Устройство работает таким образом, что активирует различные электроды в мозгу пациента, которые регистрирует видеокамера. Таким образом, очки в определенной степени заменяют глаза, посылая в зрительную кору визуальную информацию об окружающей среде. Благодаря этому женщина смогла отличить представленные перед ней черные и белые фигуры, а также успешно указала на расположение белого квадрата на мониторе компьютера, с каждым разом делая это быстрее и легче.
После завершения шестимесячного периода исследования имплантат был изъят из головы пациентки, а сама она прошла неоднократное обследование. Врачи не обнаружили у нее никаких осложнений и побочных эффектов, кроме учащения спонтанных фосфенов, которое продолжалось около трех недель.
Впереди еще много работы, прежде чем визуальные нейроимплантаты смогут заменить природное зрение. Но это исследование, хотя и проведенное пока с одним участником, показывает, что даже микростимуляция с небольшим массивом электродов позволяет распознавать фигуры по форме и оттенком. Она может помочь в разработке более сложных имплантатов, которые позволят пациентам ориентироваться в среде. Но надо провести дополнительные исследования в течение длительного времени и с большим количеством участников, чтобы понять, как этого достичь.
Перевод материала nauka.ua