Σε συνεργασία με τους συναδέλφους τους στο Ινστιτούτο Donders, ερευνητές στο Ολλανδικό Ινστιτούτο Νευροεπιστήμης ανέπτυξαν έναν προσομοιωτή που επιτρέπει τεχνητές οπτικές παρατηρήσεις για έρευνα σε οπτικές προθέσεις. Αυτό το εργαλείο ανοιχτού κώδικα είναι διαθέσιμο σε ερευνητές και προσφέρει σε όσους ενδιαφέρονται μια εικόνα για μελλοντικές εφαρμογές.
Η τύφλωση επηρεάζει περίπου σαράντα εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως και αναμένεται να γίνει όλο και πιο συχνή τα επόμενα χρόνια. Οι ασθενείς με κατεστραμμένο οπτικό σύστημα μπορούν γενικά να χωριστούν σε δύο ομάδες: σε αυτούς στους οποίους η βλάβη εντοπίζεται μπροστά ή στους φωτοϋποδοχείς του αμφιβληστροειδούς και σε αυτούς στους οποίους η βλάβη είναι πιο μακριά στο οπτικό σύστημα.
Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί διάφορες προθέσεις αμφιβληστροειδούς για την πρώτη ομάδα ασθενών και οι κλινικές δοκιμές βρίσκονται σε εξέλιξη. Τα προβλήματα για τη δεύτερη ομάδα είναι πιο δύσκολο να αντιμετωπιστούν. Μια πιθανή λύση για αυτούς τους ασθενείς είναι η διέγερση του εγκεφαλικού φλοιού. Με την εμφύτευση ηλεκτροδίων στον οπτικό φλοιό του εγκεφάλου και τη διέγερση του περιβάλλοντος ιστού με ασθενή ηλεκτρικά ρεύματα, μπορούν να δημιουργηθούν μικροσκοπικά σημεία φωτός γνωστά ως «φωσφαίνια».
Αυτή η πρόσθεση μετατρέπει την είσοδο της κάμερας σε ηλεκτρική διέγερση του εγκεφαλικού φλοιού. Με αυτόν τον τρόπο, παρακάμπτει μέρος του προσβεβλημένου οπτικού συστήματος και έτσι επιτρέπει κάποια μορφή όρασης. Θα μπορούσατε να το συγκρίνετε με μια πινακίδα μήτρας κατά μήκος της εθνικής οδού, όπου μεμονωμένα φώτα σχηματίζουν μια συνδυασμένη εικόνα.
Το πώς μπορούμε να διασφαλίσουμε ότι ένα τέτοιο εμφύτευμα μπορεί πραγματικά να χρησιμοποιηθεί για πλοήγηση στο δρόμο ή για ανάγνωση κειμένων παραμένει ένα σημαντικό ερώτημα. Η Maureen van der Grinten και η Antonia Lozano, από την ομάδα του Pieter Roelfsema, μαζί με συναδέλφους από το Donder’s Institute, είναι μέλη μιας μεγάλης ευρωπαϊκής κοινοπραξίας.
Αυτή η κοινοπραξία εργάζεται σε μια πρόθεση που εστιάζει στον οπτικό εγκεφαλικό φλοιό. Η Maureen van der Grinten τονίζει, “Προς το παρόν, υπάρχει μια ασυμφωνία μεταξύ της ποσότητας ηλεκτροδίων που μπορούμε να εμφυτεύσουμε στους ανθρώπους και των λειτουργιών που θα θέλαμε να δοκιμάσουμε. Το υλικό δεν είναι αρκετά μακριά ακόμα. Για να γεφυρωθεί αυτό το χάσμα, η διαδικασία συχνά μιμείται μέσω μιας προσομοίωσης”.
Προσομοίωση όρασης φωσφαίνης
“Αντί να περιμένουμε έως ότου οι τυφλοί λάβουν εμφυτεύματα, προσπαθούμε να προσομοιώσουμε την κατάσταση με βάση τις γνώσεις που έχουμε. Μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε ως βάση για να δούμε πόσα σημεία φωτός χρειάζονται οι άνθρωποι για να βρουν μια πόρτα, για παράδειγμα. Αυτό το ονομάζουμε προσομοιωμένη όραση φωσφαίνης”.
“Μέχρι στιγμής, αυτό έχει δοκιμαστεί μόνο με απλά σχήματα: 200 φωτεινά σημεία που είναι όμορφα προσανατολισμένα, ορθογώνια εικονοστοιχεία ίσου μεγέθους σε μια οθόνη. Οι άνθρωποι μπορούν να το δοκιμάσουν με γυαλιά VR, το οποίο είναι πολύ χρήσιμο, αλλά δεν αντιστοιχεί στο πραγματικό όραση τυφλών με προσθετική”.
“Για να κάνουμε την προσομοίωσή μας πιο ρεαλιστική, συλλέξαμε ένα μεγάλο πλήθος βιβλιογραφίας, δημιουργήσαμε και επικυρώσαμε μοντέλα και εξετάσαμε τον βαθμό στον οποίο τα αποτελέσματα αντιστοιχούν στα αποτελέσματα που ανέφεραν οι άνθρωποι. Αποδεικνύεται ότι οι κουκκίδες ποικίλλουν πολύ σε σχήμα και μέγεθος ανάλογα με τις παραμέτρους που χρησιμοποιούνται στη διέγερση”.
“Μπορείτε να φανταστείτε ότι αν αυξήσετε το ρεύμα, η διέγερση στον εγκέφαλο θα εξαπλωθεί περαιτέρω, θα χτυπήσει περισσότερους νευρώνες και, ως εκ τούτου, θα παρέχει ένα μεγαλύτερο φωτεινό σημείο. Η θέση του ηλεκτροδίου καθορίζει επίσης το μέγεθος των κουκκίδων. Επηρεάζοντας την διάφορες παραμέτρους, εξετάσαμε πώς αυτό αλλάζει πραγματικά αυτό που βλέπουν οι άνθρωποι”.
Δημόσια πρόσβαση
“Ο προσομοιωτής χρησιμοποιείται αυτήν τη στιγμή για έρευνα στο Nijmegen, όπου διερευνούν τον αντίκτυπο των κινήσεων των ματιών. Με αυτό το άρθρο, ελπίζουμε να προσφέρουμε σε άλλους ερευνητές την ευκαιρία να χρησιμοποιήσουν και την προσομοίωση μας. Θα θέλαμε να τονίσουμε ότι ο προσομοιωτής είναι δημόσια προσβάσιμη σε όλους, με την ευελιξία να κάνετε προσαρμογές όπου χρειάζεται. Είναι ακόμη δυνατό να βελτιστοποιήσετε την προσομοίωση χρησιμοποιώντας AI, η οποία μπορεί να σας βοηθήσει να εντοπίσετε το απαραίτητο ερέθισμα για μια συγκεκριμένη εικόνα.”
“Τώρα χρησιμοποιούμε επίσης τον προσομοιωτή για να δώσουμε στους ανθρώπους μια ιδέα για το πού θα μπορούσε να φτάσει αυτή η έρευνα και τι να περιμένουν όταν πραγματοποιηθούν οι πρώτες θεραπείες σε λίγα χρόνια. Χρησιμοποιώντας γυαλιά VR, μπορούμε να προσομοιώσουμε την τρέχουσα κατάσταση με 100 ηλεκτρόδια, τα οποία υπογραμμίζει επίσης πόσο περιορισμένη είναι η όραση μέσω μιας πρόσθεσης: μπορεί να είναι σε θέση να βρουν μια πόρτα, αλλά δεν θα έχουν την ικανότητα να αναγνωρίζουν τις εκφράσεις του προσώπου.”