Вчені хочуть створити практичний і корисний штучний зір
Восени цього року доктор Байелер переїжджає в Каліфорнійський університет в Санта-Барбарі, щоб очолити нещодавно створену лабораторію Bionic Vision у відділеннях комп'ютерних наук, психологічних наук і наук мозку. Він сподівається, що його праця приведе до відновлення зору у сліпих, пише PCMag, інформує Ukr.Media.
Нейроінженеринг — це нова міждисциплінарна область, метою якої є розробка пристроїв, які можуть взаємодіяти з мозком.
Людський мозок має приблизно 100 мільярдів нервових клітин або нейронів і трильйони зв'язків між ними, організованих в різні області мозку, кожна з яких підтримує певну задачу; наприклад, обробка візуальної або слухової інформації, прийняття рішень або отримання інформації від А до Б.
Розуміння того, як ці нейронні схеми породжують сприйняття і дію, вимагає об'єднання навичок з різних дисциплін, таких як нейробіологія, інженерія, інформатика і статистика.
Нові технології можна використовувати як для лікування неврологічних і психічних розладів, так і для розуміння функцій мозку, і тепер інженери розробили способи маніпулювання цими нервовими ланцюгами електричного струму, світлом, ультразвуком і магнітними полями.
Примітно, що ми можемо рухати пальцем, рукою або навіть ногою, просто активуючи праві нейрони в моторній корі. Точно так вчені навчилися активувати нейрони в зоровій корі, щоб люди бачили спалахи світла. Це дозволяє лікувати неврологічні захворювання, такі як хвороба Паркінсона, епілепсія, а також в остаточному підсумку може дозволити відновити зір сліпим.
Скільки людей сьогодні мають протези сітківки?
Ідея візуального протеза або біонічного ока більше не є науковою фантастикою. Варто згадати про Argus II — пристрій, розроблений компанією Second Sight, який доступний в США, Європі і деяких азіатських країнах. Він призначений для людей, які втратили зір за дегенеративних захворювань сітківки, таких як пігментний ретиніт і дегенерація жовтої плями.
У світі налічується понад 300 користувачів Argus II, а виробник, Second Sight щойно почав впроваджувати ORION, пристрій, який повністю пропускає погляд і безпосередньо взаємодіє із зоровою корою.
Крім того, вчені з нетерпінням чекають перших результатів від PRIMA — нового субретинального пристрою, розробленого Стенфордським університетом та комерційною французькою компанією Pixium Vision.
Ще близько 30 пристроїв знаходяться в розробці по всьому світу. В цілому, протягом наступного десятиліття має бути доступна велика різноманітність технологій для відновлення зору.
Як працюють нинішні системи
Ідея полягає в тому, щоб замінити відсутні фоторецептори мікроелектродними ґратами, які імітують їх функціональність. Користувачі Argus II також носять окуляри з вбудованою невеликою камерою, тому візуальний вхід камери може бути перетворений в серію електричних імпульсів, які імплантат подає на нервові контури ока.
Люди можуть відрізняти світло від темного тла і бачити рух, але їх зір дуже розмитий. На жаль, з сучасною технологією дуже важко імітувати нейронний код в оці і зоровій корі, щоб обдурити мозок, змушуючи його думати, що він бачить щось значуще.
Мета вчених — перейти до електростимуляції і придумати код, який може інтерпретувати візуальну систему. Це вимагає глибокого розуміння в області нейробіології, так і технічних навичок для розробки життєздатного рішення в реальному часі.
Вони придумали математичні рівняння, які описують, як окремі нейрони реагують на електричну стимуляцію. Також вони виконують прості психофізичні експерименти, наприклад, просять користувачів Argus II намалювати те, що вони бачать, коли вони стимулюють різні електроди.
Майбутнє за біонічним (штучним) зором?
Замість того, щоб фокусуватися на «природному» зорі, вчені хочуть створити «практичний» і «корисний» штучний зір. Вони бачать реальну можливість підключитися до існуючих нервових схем сліпих і розширити їх зорові відчуття, подібно Google Glass або Microsoft HoloLens.
В даний час в цій галузі домінують різні виробники пристроїв, які (зі зрозумілих причин) захищають свою інтелектуальну власність. Проте швейцарці вважають важливим забезпечити нейтральний академічний голос для просування інструментів і ресурсів, доступних для всіх.
Є багато клінічних дослідних груп, що вивчають ефекти дегенеративних захворювань, і кілька біомедичних груп, що розробляють нові пристрої. Але насправді ніхто не фокусується на нових методах та алгоритмах для поліпшення коду, з яким ці пристрої взаємодіють з самою візуальною системою людини.
Група Байелера хоче об'єднати ідеї нейробіології з комп'ютерними науками і технікою для створення більш інтелектуальних інтерфейсів і придумати нові способи максимізувати практичність штучного зору.
