Подарить зрение. Имплант в мозге вернул слепой женщине способность видеть буквы
«Визуальный протез», имплантированный непосредственно в мозг, позволил слепой женщине впервые за 16 лет воспринимать двумерные формы и буквы.
Американские исследователи, стоящие за этим феноменальным результатом, описали результаты своих экспериментов и уверяют, что результаты могут изменить то, как врачи помогают людям, лишенным зрения.
В возрасте 42 лет у Берны Гомес развилась токсическая оптическая нейропатия — тяжелое заболевание, которое быстро разрушило зрительные нервы, соединяющие ее глаза с мозгом.
Всего за несколько дней лица двух детей Гомес и ее мужа растворились во тьме, а ее карьера учителя естественных наук неожиданно подошла к концу.
Затем, в 2018 году, в возрасте 57 лет Гомес приняла смелое решение. Она вызвалась стать первым человеком, которому в зрительную область мозга имплантировали крошечный электрод с сотней микроигл. Прототип был размером примерно 4 мм на 4 мм, и его снова вытащили через шесть месяцев.
В отличие от имплантатов сетчатки, которые исследуются как средство искусственного использования света для стимуляции нервов, выходящих из сетчатки, это конкретное устройство, известное как протез Moran Cortivis направляется прямо к источнику визуального восприятия.
Пройдя имплантацию устройства в Испании, Гомес провела следующие шесть месяцев, ежедневно посещая лабораторию по четыре часа, чтобы проходить тесты и тренироваться с новым протезом.
Первые два месяца в основном ушли на то, чтобы Гомес научилась различать спонтанные вспышки света, которые она все еще иногда видит, и световые пятна, вызванные прямой стимуляцией ее протеза. Как только она сможгла это сделать, исследователи начали ставить перед ней реальные задачи со зрением.
Когда электрод в ее протезе был стимулирован, Гомес сообщила, что «видела» укол света, известный как фосфен. В зависимости от силы стимуляции световое пятно может быть более ярким или более тусклым, иметь белый цвет или оттенок сепии.
Когда одновременно стимулировали более двух электродов, Гомес обнаружила, что ей стало легче воспринимать световые пятна. Некоторые модели стимуляции выглядели как близко расположенные точки, а другие больше походили на горизонтальные линии.
«Я кое-что вижу!», — воскликнула Гомес, увидев белую линию в 2018 году.
Исследователям труднее всего было вызвать вертикальные линии, но к концу обучения Гомес смогла правильно различать горизонтальные и вертикальные паттерны со 100-процентной точностью.
Учитывая эти многообещающие результаты, последний месяц эксперимента был использован, чтобы выяснить, может ли Гомес «видеть» буквы с помощью своего протеза.
Когда одновременно стимулировалось до 16 электродов по разным схемам, Гомес могла надежно идентифицировать некоторые буквы, такие как I, L, C, V и O. Она даже могла различать прописную O и строчную o.
Шаблоны стимуляции, необходимые для остальной части алфавита, все еще неизвестны, но результаты показывают, что способ, которым мы стимулируем нейроны с помощью электродов в головном мозге, может создавать двумерные изображения.
В последней части эксперимента Гомес носила специальные очки, в которые была встроена миниатюрная видеокамера. Эта камера сканировала объекты перед ней, а затем стимулировала различные комбинации электродов в ее мозгу через протез, тем самым создавая простые визуальные образы.
Очки в конечном итоге позволили Гомесу различать контрастирующие границы черных и белых полос на картоне. Она даже могла найти местоположение большого белого квадрата в левой или правой половине экрана компьютера. Чем больше тренировалась Гомес, тем больше у нее получалось.
Результаты обнадеживают, но они существуют только для одного предмета в течение шести месяцев. Прежде чем этот прототип станет доступным для клинического использования, его необходимо будет испытать на гораздо большем количестве пациентов в течение гораздо более длительных периодов времени.
В случае Гомес не было доказательств того, что устройство вызывает смерть нервной системы, эпилептические припадки или другие негативные побочные эффекты, что является хорошим признаком и предполагает, что микростимуляцию можно безопасно использовать для восстановления функционального зрения даже среди тех, кто получил необратимые повреждения.
«Одна из целей этого исследования — сделать слепого человека более мобильным. Это может позволить им легче идентифицировать человека, дверные проемы или автомобили. Это может повысить независимость и безопасность. Это то, над чем мы работаем» — говорит биоинженер Ричард Норманн из Университета Юты.
Добавим, что имя Берны Гомес указано в качестве соавтора в статье о новом методе в благодарность «за всю ее проницательность и упорный труд».
Ранее НВ писал, что ученые смогли полностью вылечить пациентку от тяжелой формы депрессивного расстройства, которое не поддавалось самым сильным препаратам и электросудорожной терапии. В этом им помог новый мозговой имплант.
Новой вехой для лечения особо тяжелых форм депрессий может стать метод глубокой стимуляции мозга с помощью внутричерепного импланта. Сама идея лечения при помощи электрических разрядов не является новой — различные попытки использовать глубокую стимуляцию мозга ранее показывали смешанные результаты.
Ученые из Калифорнийского университета предположили, что причина неэффективности этого метода кроется в том, что существующие импланты работают без остановки, постоянно стимулируя лишь одну или обе стороны мозга.
Они создали устройство, которое отличается от своих аналогов тем, что не только стимулирует мозг, но и отслеживает электрическую активность внутри него.
Подписаться на ежедневную email-рассылку материалов раздела Техно Ежедневная рассылка о том как технологии изменяют мир подписаться Ежедневно в 17:00