Ученые выяснили, что электроды, имплантированные в мозг, позволяют слепым людям «видеть» формы букв в их сознании, - пишет sciencemag.org.
Пациентка 35 лет потеряла зрение, когда ей было 27. Сейчас она может только отличать светлое от темного. Теперь она и другие ранее зрячие люди могут восстановить ограниченную форму зрения, используя электроды, имплантированные в мозг. В новом исследовании такие электроды заставляли части визуальной коры слепых людей загораться определенными узорами, позволяя им видеть формы букв в своем сознании.
Эта работа является шагом вперед в области, которая появилась более 40 лет назад, но за это время сделала относительно небольшой прогресс. Результаты исследования предполагают, что технические способы стимулирования образов в мозгу «находятся в пределах досягаемости», - говорит Питер Рёльфсема, невролог, который руководит Нидерландским институтом нейронауки в Амстердаме и не принимал участие в работе.
Исследования, направленные на то, чтобы электрически стимулировать мозг слепого человека, заставляя его видеть очертания, начались в 1970-х годах, когда биомедицинский исследователь Уильям Добелл впервые имплантировал электроды в мозг, чтобы стимулировать зрительную кору. Как правило, палочки и колбочки в сетчатке переводят световые волны в нервные импульсы, которые перемещаются в мозг. Специализированные слои клеток, называемые зрительной корой, обрабатывают эту информацию для остальной части мозга.
Импланты Добелла использовали феномен, известный как картирование сетчатки. Визуальное поле - плоскость пространства, которую вы видите, когда смотрите на мир - грубо отображается на сегмент зрительной коры. Электрически стимулируя части этой карты мозга, Добелл мог вызывать появление вспышек света, называемых фосфенами, в сознании людей, которые были слепыми, но по крайней мере несколько лет до этого видели. Стимулируя различные электроды, он мог заставить фосфены мигать в разных частях зрительного поля человека.
Добелл мечтал стимулировать много фосфенов сразу для создания изображений – это похоже на пиксельное изображение на экране компьютера. Однако эта линия исследований остановилась, потому что, когда исследователи пытались стимулировать сложный образ, сделанный из многих фосфенов, таких как буква алфавита, мозг людей, казалось, смазывал намеченный образ, превращая его во что-то неузнаваемое.
У Майкла Бошампа – нейробиолога медицинского колледжа Бэйлора в Хьюстоне (штат Техас) - и коллег появилась идея: что, если вместо того, чтобы стимулировать все фосфены в форме одновременно, «зажигать» их последовательно? Чтобы проверить идею, они пригласили к участию в исследовании четырех зрячих людей с эпилепсией, в мозг которых были имплантированы электроды, помогающие контролировать симптомы. С согласия участников, исследователи добавили панель из 24 крошечных электродов в сегмент зрительной коры.
В серии экспериментов Бошамп и его коллеги стимулировали эти электроды последовательностями, имитирующими формы букв, такими как C и Z. Вспышки происходили примерно каждые 50 миллисекунд и отдельно, и одновременно. Затем участники использовали стилус, чтобы нарисовать на экране компьютера изображения, которые мелькнули у них в голове. Они делали это феноменально хорошо, легко воспроизводя очертания букв.
Затем исследователи повторили тест со слепой пациенткой. У нее был имплант в мозге, подобный тем, которые внедрялись в мозг пациентам с эпилепсией. Она использовала сенсорный экран, чтобы нарисовать образы, которые возникали у нее во время стимуляции. Как и зрячие участники, ей удалось воссоздать изображения, которые были близки к запрограммированным исследователями.
До сих пор исследователи экспериментировали только с шаблонами букв - от 5 до 10 на участника, но они надеются вскоре начать работать с другими формами, такими как квадраты и круги. Для ранее зрячих людей это исследование может привести к изобретению устройства, которое будет использовать камеру мобильного телефона человека, чтобы наблюдать за его окружением и преобразовывать то, что он «видит», в основные формы и контуры, которые могут быть переданы непосредственно в мозг. «Там может быть режим навигации, режим распознавания лиц, режим чтения - множество режимов, которые могут помочь слепым людям идти по жизни», - объясняет Бошамп.
Однако техника вряд ли будет работать для людей, рожденных
слепыми. Это связано с тем, что в раннем детском возрасте их
визуальная кора часто выполняет другие функции, такие как
слуховая обработка. Также ученые говорят о том, что команда
Бошампа пока смогла стимулировать только около 20 фосфенов в
секунду. Это хорошо для относительно простых форм и букв, но
воплощение потенциальной мечты Бошампа требует более высокого
разрешения. Одним из возможных решений, по словам Рёльфсема,
является имплантация электродов глубже внутрь коры головного
мозга. Имплантированные в кору электроды производят более мелкие
фосфены, поэтому исследователи могли бы одновременно запускать
сразу несколько электродов без совместного контакта фосфенов.
Это, в сочетании с новым последовательным подходом, может
позволить более сложные изображения и избежать их нечеткости.
[Фото: sciencemag.org, leveton.su]
