Mesterséges látással ajándékozta meg egy agyi implantátum

Berna Gomez szemüveget visel, hogy tesztelje a protézist

Az optikai protézisek fenomenális fejlődése mögött álló amerikai kutatók a közelmúltban publikálták kísérleteik eredményeit, és olyan eredményeket mutattak be, amelyek forradalmasíthatják a gyengénlátók vagy vakok „újralátását". A közvetlenül az agyba ültetett „látásprotézis" tizenhat év után először tette lehetővé egy vak nő számára, hogy kétdimenziós formákat és betűket érzékeljen.

Az eszköz négy milliméterszer négy milliméteres méretű

Berna Gomeznél sok évvel ezelőtt, 42 éves korában toxikus optikai neuropátiát diagnosztizáltak, amely egy olyan káros egészségügyi állapot, ami gyorsan tönkretette a szemét az agyával összekötő látóidegeket. Gomez két gyermekének és férjének arca alig néhány nap alatt elhomályosult előtte, miközben a természettudományos tanári pályafutása váratlanul véget ért.

Aztán néhány évvel később, 2018-ban Gomez bátor döntést hozott. 57 évesen önként jelentkezett egy kísérletre, hogy ő lehessen az első ember, akinek egy apró, száz mikrotűvel ellátott elektródát ültettek be az agya vizuális régiójába.

Berna Gomez szemüveget visel, hogy tesztelje a protézist Forrás: (John A. Moran Eye Center at the University of Utah

Az említett prototípus nem nagyobb, mint egy fillér, nagyjából négy milliméterszer négy milliméter, amit hat hónap elteltével kivesznek az orvosok.

A Journal of Clinical Investigation tudományos szaklapban publikált tanulmány szerint a retina implantátumokkal ellentétben (amely a retinából kilépő idegek mesterséges stimulálására szolgáló fényforrás), ez a „Moran|Cortivis" protézis néven ismert eszköz teljesen „megkerüli" a szemet és a látóideget, és egyenesen a vizuális érzékelés forrásához jut.

Egyre könnyebben észlelte a fényfoltokat

Gomez idegsebészeti beavatkozáson esett át Spanyolországban, amikor a szakemberek beültették az eszközt, majd a következő hat hónapban minden nap négy órára bement a laborba, hogy részt vegyen az új protézissel kapcsolatos teszteken és oktatásokon.

Az első két hónap nagyrészt azzal telt, hogy a nő megpróbált különbséget tenni a spontán tűszúrások – amelyeket időnként még mindig látott – és a fényfoltok között, amelyeket a protézisének közvetlen stimulálása idézett elő.

Az új eszköz megváltoztathatja a vakok és gyengénlátók életét Forrás: Photo Getty Images

Amint ezt meg tudta tenni, a kutatók tényleges vizuális kihívások elé állították. Amikor a protézisében lévő elektródát stimulálták, Gomez arról számolt be, hogy „látott" egy fényfoszlányt, amely ként ismert.

Ez egy optikai csalódás, amikor szemünk ugyan csukott, de mégis látunk fényt, ami az agyműködés eredménye.

A stimuláció erősségétől függően a fényfolt hol világosabb vagy halványabb lett, fehér színű vagy máskor szépia tónusú volt. Ha kettőnél több elektródát stimuláltak egyszerre, Gomez könnyebben észlelte a fényfoltokat. Egyes stimulációs minták egymáshoz közel elhelyezkedő pontoknak, míg mások inkább vízszintes vonalaknak tűntek.

Látok valamit!

– kiáltott fel Gomez, amikor 2018-ban megpillantott egy fehér vonalat.

És a szakemberek még nagyobb motivációval folytatták a kísérletet.

Az észlelések egyre hosszabbá váltak

A legnehezebb feladatnak a függőleges vonalak előidézése volt a kutatók számára, ám a képzése végére Gomez már képes volt helyesen, száz százalékos pontossággal megkülönböztetni a vízszintes és függőleges mintákat. Ez mindenképpen kitűnő előjelnek számított.

Berna Gomez boldog, hogy részt vehetett a kísérletben Forrás: John A. Moran Szemközpont a Utah-i Egyetem

Az alany emellett arról számolt be, hogy az észlelések hosszabbá váltak, amikor megnöveltük a stimuláló elektródák közötti távolságot

– írták a szerzők közleményükben, amit a ScienceAlert online tudományos portál idéz. – Ez arra utalhat, hogy a foszfén mérete és megjelenése nemcsak a stimulált elektródák számától függ, hanem azok térbeli eloszlásától is.

Tekintettel ezekre az ígéretes eredményekre, a kísérlet utolsó hónapját a tudósok azzal töltötték, hogy megvizsgálják, Gomez vajon képes-e „látni" betűket is a protézisével.

Miközben a kutatók akár tizenhat elektródát is egyidejűleg stimuláltak különböző mintázatokban, a nő megbízhatóan tudott néhány betűt, mint például az I, L, C, V és O-t azonosítani.

Még a nagy O-t és a kis o-t is meg tudta különböztetni egymástól. És bár az ábécé többi részéhez szükséges stimulációs minták még egyelőre ismeretlenek, az eddigi eredmények azonban azt sugallják, hogy az idegsejtek elektródákkal történő stimulálása kétdimenziós képeket hozhat létre az agyban.

Kapott speciális szemüveget is

A kísérlet utolsó részében Gomez egy speciális szemüveget viselt, amelybe egy miniatűr videokamerát ágyaztak be. Ez az eszköz az előtte lévő tárgyakat pásztázta, majd a protézis segítségével a különböző elektródák kombinációit stimulálta az agyában, amivel így egyszerű vizuális képeket hozott létre.

Végül ez a szemüveg tette lehetővé az önkéntes számára, hogy különbséget tudjon tenni a kartonon lévő fekete és fehér sávok kontrasztos határai között.

A kutatás egyik célja, hogy a vak és gyengénlátó embertársainknak több mozgást biztosítson Forrás: Pinterest

Még egy nagy fehér négyzet helyét is megtalálta a számítógép képernyőjének bal vagy jobb felében. Ráadásul minél többet gyakorolt, annál gyorsabb lett.

Az eredmények a tanulmány szerint igencsak bíztatónak számítanak, ám hat hónapon keresztül eddig csak egyetlen megfigyelt alany esetében tudták kimutatni az eszköz hatékonyságát.

Ám még mielőtt a prototípus klinikai használatra is elérhető lenne, a szakemberek szerint jóval több betegen kell tesztelni, és ennél sokkal hosszabb ideig.

Folyamatosan javítják az eszközök megbízhatóságát

Más tanulmányok során a kutatók ugyanazokat a „Utah Electrode Arrays" néven ismert mikroelektród-tömböket ültették be az agy más és más részeibe, hogy ezzel segítsék a mesterséges végtagok szabályozását.

Ezzel a tudósok bizonyították, hogy az ilyen eszközök legalább rövid távon teljes mértékben biztonságosak.

Maga a „látásprotézis" egyelőre azonban a technológiafejlődés túl korai szakaszában jár, amely a funkcionalitás folyamatos csökkenését kockáztathatja a néhány hónapos működése során.
A mérnökök ezért javítják az eszközök megbízhatóságát, mert a kezelőorvosoknak mindig pontosan kell tudniuk, hogyan kell programozni a vizuális bemenetet értelmező szoftvert.

Az agyi implantátumok egyre szélesebb körben terjednek el Forrás/képillusztráció: Getty Images/Science Photo Library RM/This content is subject to copyright./Pasieka

Tavaly a houstoni Baylor College of Medicine szakemberei hasonló eszközt helyeztek be a látókéreg mélyebb részébe.

A vizsgálat öt résztvevője közül hárman voltak látók, ketten pedig vakok. A csapat végül úgy találta, hogy az eszköz segített a vakoknak nyomon követni az olyan egyszerű betűk alakját, mint a W, S és Z.

Biztonságosan használható a funkcionális látás helyreállítására

Berna Gomez esetében nem találtak bizonyítékot arra, hogy az eszköz neurális problémákat, epilepsziás rohamokat vagy egyéb negatív mellékhatásokat váltana ki. Ez a kutatók szerint jó jelnek számít és arra utalhat, hogy a mikrostimuláció biztonságosan használható a funkcionális látás helyreállítására, még azoknál is, akik visszafordíthatatlan károsodást szenvedtek.

Így működik a látásprotézis Forrás: John A. Moran Eye Center/University of Utah

A kutatás egyik célja, hogy a vak és gyengénlátó embertársainknak több mozgást biztosítson

– mondta Richard Normann, a Utah-i Egyetem biomérnöke. – Lehetővé teheti számukra, hogy könnyen azonosítsanak mondjuk egy személyt, ajtókat vagy autókat; ezzel növelhetik a függetlenségüket és a biztonságukat. Ez az, amiért dolgozunk.

Úgy tűnik, hogy a látásnak egyelőre csak egy nagyon kezdetleges formája adható vissza ezekkel a „látóprotézisekkel", ám

minél többet tanulmányozza a tudományos társadalom az agyat és ezeket az eszközöket vakok és látó emberek körében, annál inkább világossá válik számukra, bizonyos stimulációs minták hogyan reprodukálhatók.

Talán egy napon a jövőben más betegek is nyomon tudják követni az ábécét azzal a protézissel, amit Gomez is tesztelt. További négy beteg már sorban áll, hogy kipróbálhassa az eszközt.