Eμφύτευμα εγκεφάλου επιτρέπει σε τυφλά άτομα να «δουν» γράμματα

17:20 15/5/2020 - Πηγή: ΕΡΤ

Ομάδα επιστημόνων από το Baylor College of Medicine στο Χιούστον του Τέξας, ανέπτυξε ένα εμφύτευμα εγκεφάλου που επιτρέπει στα τυφλά άτομα να «δουν» το σχήμα των γραμμάτων.

Σύμφωνα με τη σχετική δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό «Cell», η συσκευή λειτουργεί παρακάμπτοντας τα μάτια που έχουν υποστεί βλάβη λόγω ηλικίας ή ασθένειας και μεταδίδοντας απευθείας οπτικές πληροφορίες στον εγκέφαλο. Το εμφύτευμα αποτελεί ένα βήμα προς την ανάπτυξη ενός «οπτικού προσθετικού» που θα επιτρέπει στα τυφλά άτομα να ανακτήσουν πλήρως την όρασή τους.

Οι επιστήμονες «σχεδίασαν» γραμμικά σχήματα

ενεργοποιώντας διαδοχικά τα ηλεκτρόδια, με αποτέλεσμα οι τυφλοί ασθενείς να μπορέσουν να διακρίνουν απλά σχήματα χωρίς να έχουν εκπαιδευτεί προηγουμένως.

«Όταν διεγείραμε τον εγκέφαλο των ασθενών με ηλεκτρόδια, αυτοί ήταν σε θέση να δουν τα σχήματα των γραμμάτων και να τα αναγνωρίσουν. Οι συμμετέχοντες περιέγραψαν ότι είδαν φωτεινά σημεία ή γραμμές που σχημάτιζαν τα γράμματα, σαν εκείνα που γράφουν με ατμό τα αεροπλάνα στον ουρανό», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της έρευνας, Daniel Yoshor».

Χρησιμοποιώντας μια τεχνολογία που ονομάζεται δεκτική χαρτογράφηση πεδίων, οι νευροεπιστήμονες μπορούν να διακρίνουν ποιο σύνολο νευρώνων φλοιού αντιστοιχεί σε ποια συγκεκριμένη περιοχή στο οπτικό πεδίο. «Αντί να σχεδιάσουμε ένα γράμμα στην παλάμη του ασθενούς, το σχεδιάσαμε απευθείας στον εγκέφαλό του χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά ρεύματα», δήλωσε ο Michael Beauchamp, καθηγητής στο Baylor College of Medicine στο Χιούστον.

Μια τέτοια συσκευή θα μπορούσε να έχει σημαντικό αντίκτυπο στη ζωή των τυφλών και των ατόμων με προβλήματα όρασης. Ωστόσο, η ανάπτυξή της βρίσκεται ακόμη στα αρχικά της στάδια, καθώς ο εγκέφαλος είναι ένα εξαιρετικά περίπλοκο όργανο.

«Ο πρωταρχικός οπτικός φλοιός, όπου εμφυτεύθηκαν τα ηλεκτρόδια, περιέχει μισό δισεκατομμύριο νευρώνες. Σε αυτή τη μελέτη διεγείραμε μόνο ένα μικρό κλάσμα αυτών των νευρώνων με μια χούφτα ηλεκτρόδια», εξηγεί ο Beauchamp. «Ένα σημαντικό επόμενο βήμα θα είναι η συνεργασία με νευρομηχανικούς για την ανάπτυξη συστοιχιών ηλεκτροδίων που θα αποτελούνται από χιλιάδες ηλεκτρόδια, επιτρέποντάς μας να διεγείρουμε τον εγκέφαλο με μεγαλύτερη ακρίβεια. Με το νέο υλισμικό, οι βελτιωμένοι αλγόριθμοι θα βοηθήσουν στην παροχή χρήσιμων οπτικών πληροφοριών σε τυφλούς», πρόσθεσε.

Για να επαληθεύσουν τη μέθοδο τους, οι ερευνητές επέλεξαν έναν επιληπτικό ασθενή χωρίς προβλήματα όρασης, ο οποίος είχε ηλεκτρόδια εμφυτευμένα στον εγκέφαλό του, για να μπορέσουν οι γιατροί να εντοπίσουν την πηγή των επιληπτικών κρίσεων. Η ομάδα εισήγαγε μια μικροσυστοιχία 24 ηλεκτροδίων στον οπτικό φλοιό του ασθενή, στο πίσω μέρος του κεφαλιού, όπου εντόπισε για πρώτη φορά, τη σχέση μεταξύ κάθε περιοχής του φλοιού που είχε εμφυτευτεί με ηλεκτρόδιο, με τα αντίστοιχα σημεία τους στο οπτικό πεδίο του ασθενούς.

Στη συνέχεια, σχεδίασε τέσσερα διαφορετικά γράμματα χρησιμοποιώντας τα ηλεκτρόδια και ζήτησε από τον ασθενή να σχεδιάσει με τη σειρά του το μοτίβο των φωτεινών σχημάτων που είδε, σε μια οθόνη αφής. Όταν του ζητήθηκε να επιλέξει ένα γράμμα από τα τέσσερα πιθανά, βάσει του σχήματος που είχε δει, εκείνος το πέτυχε στις 15 από τις 23 δοκιμές.

Οι επιστήμονες επανέλαβαν αυτό το τεστ με παρόμοια ποσοστά επιτυχίας σε δύο άλλους ασθενείς με επιληψία και σε μια τυφλή ασθενή, στην οποία εμφύτευσαν τα ηλεκτρόδια στον οπτικό φλοιό και μετέδωσαν τα σήματα μέσω ενός πομπού που ήταν τοποθετημένος πάνω στο καπέλο του μπέιζμπολ που φορούσε εκείνη. Δοκίμασαν κάθε ηλεκτρόδιο ξεχωριστά για να καταλάβουν πού έβλεπε η ασθενής το αντίστοιχο σχήμα. Αυτό βοήθησε την ομάδα να τα χαρτογραφήσει και να σχεδιάσει επτά διαφορετικές τροχιές διέγερσης που παράγουν γραμμικά σχήματα. Στη συνέχεια ενεργοποίησε διαδοχικά κάθε ηλεκτρόδιο που ακολουθούσε μια τροχιά.

«Ήταν σε θέση να διακρίνει όλα τα διαφορετικά μοτίβα και να τα σχεδιάσει στην οθόνη», δήλωσε ο Beauchamp. Επιπλέον, όταν της ζητήθηκε να διαλέξει ένα σχήμα από τα πέντε, η ασθενής πέτυχε 14 στις 15 προσπάθειες.

Οι επιστήμονες πιστεύουν πως η νέα αυτή τεχνική είναι πιο αποτελεσματική καθώς εισχωρεί σε φλοιώδεις μηχανισμούς που επεξεργάζονται την οπτική κίνηση. Με αυτόν τον τρόπο, η δυναμική ενεργοποίηση οδηγεί σε ένα πιο φυσικό είδος φλοιικής απόκρισης.

«Αν κοιτάξετε τα αστέρια στον ουρανό, μπορεί απλά να δείτε πολλά αστέρια. Αν όμως κάποιος σας σχεδιάσει τα περιγράμματα των αστερισμών, θα είναι πολύ πιο εύκολο να κατανοήσετε τη φόρμα τους. Αυτό προσπαθούμε να κάνουμε με τους τυφλούς ασθενείς», δήλωσε ο Beauchamp.

ΠΗΓΗ: Futurism, Singularityhub

www.ert.gr