Медицина
Технології
Медицина
Технології

Мозковий імплантат дав змогу сліпій жінці побачити літери

Жінка, що була сліпа понад 15 останніх років, змогла побачити фігури, зокрема літери, завдяки стимуляції її візуальної кори імплантованими в мозок електродами в обхід сітківки очей та зорового нерва. Через шість місяців перебування імплантату в мозку пацієнтки лікарі не виявили ускладнень, що вказує на можливість безпечного відновлення зору візуальними нейропротезами у майбутньому. Про це зазначається у статті вчених із Іспанії, Нідерландів та США, що була опублікована в Journal of Clinical Investigation.

Universidad Miguel Hernández de Elche / YouTube

Звідки у вчених ідея відновити зір імплантатами?

Сучасна медицина наближається до того часу, коли сліпота, навіть наразі невиліковна, вже не означатиме вирок на все життя. Наприклад, недавно ми писали про першу успішну спробу повернути зір з допомогою оптогенетики пацієнтові, який його втратив через генетичну хворобу. Але іншим потенційним лікуванням може стати доповнення організму імплантованими нейропротезами, які вчиняють електричну стимуляцію візуальної кори мозку без залучення в роботу сітківки ока та зорового нерва. Минулого року вчені з Нідерландського інституту нейронаук та Університету Мігеля Ернандеса в Іспанії продемонстрували на мавпах, що підхід може спрацювати. Завдяки імплантації у мозок тварин масивів електродів, посилаючи сигнали до зорової кори, вчені змусили мавп побачити фігури, яких не бачили їхні очі, з безпрецедентною тоді роздільною здатністю в 1024 пікселі. У новій роботі вчені вирішили піти далі, і разом із колегами з Університету Юти випробували технологію вже на людині.

Пацієнтка з візуальним енкодером. Asociación RUVID

Пацієнтка з візуальним енкодером. Asociación RUVID

Кому відновлювали зір мозковою стимуляцією і як це робили?

Піддослідною стала 57-річна жінка, яка протягом останніх шістнадцяти років мала повну сліпоту внаслідок неможливості її зорового аналізатора сприймати світло. До її зорової кори мозку вживили невеликий квадратний імплантат зі сторонами близько чотирьох міліметрів. На ньому містилося 96 електродів, довжиною усього в 1,5 міліметра. Задум у тому, що активуючи електроди в різній комбінації, вчені можуть виводити на поле зору піддослідного фігури, утворені з фосфенів — об'єктів, що їх можна побачити без впливу світла на сітківку очей. Процес можна уявити як малювання точками світла на полі зору людини через активацію різних комбінацій електродів.

Після імплантації протягом пів року пацієнтка проходила досліди, під час навчалася ідентифікувати різні фігури, інформацію про які науковці посилали до її мозку, а також відрізняти їх від природних фосфенів, що періодично виникали в неї і до дослідження.

Чи відновився зір у пацієнтки з допомогою імплантату та який ефект він дав?

Вчені зрозуміли, що при активації двох електродів, які перебувають віддалено один від одного, пацієнтка бачить два фосфени у вигляді точок. Тоді як стимуляція трьох і більше електродів одночасно давала змогу виводити на поле зору складніші фігури. З часом жінка змогла розрізняти горизонтальні та вертикальні лінії з точністю до 100 відсотків. Стимулюючи одночасно шістнадцять електродів у різній комбінації, вчені спричиняли сприйняття окремих букв. З точністю у середньому 70 відсотків вона змогла відрізнити літери «І», «L», «C» «V» та «О». При цьому велику «О» від маленької «о» вона відрізняла з акуратністю до 100 відсотків на останніх сесіях. Хоча поки що науковці не змогли відобразити весь алфавіт через стимуляцію електродами, але ймовірно, це лише питання часу.

Після таких успішних результатів, дослідники провели попередні випробування вдосконаленої технології. Вони одягнули на пацієнтку окуляри із невеликою відеокамерою по центру їхньої оправи, що є частиною візуального енкодера. Пристрій працює таким чином, що активує різні електроди в мозку пацієнта, відповідно до візуальної сцени, що реєструє відеокамера. Таким чином, окуляри певною мірою замінюють очі, посилаючи замість них до зорової кори візуальну інформацію про навколишнє середовище. Завдяки цьому жінка змогла відрізнити представлені перед нею чорні та білі фігури, а також успішно вказала на розташування білого квадрата на моніторі комп'ютера, із кожним разом роблячи це швидше і легше.

Після завершення шестимісячного періоду дослідження імплантат було вилучено з голови пацієнтки, а сама вона пройшла неодноразове обстеження. Лікарі не виявили в неї жодних ускладнень втручання або тривалих побічних ефектів, окрім почастішання спонтанних фосфенів, яке тривало близько трьох тижнів.

Попереду ще багато роботи, перш ніж візуальні нейроімплантати зможуть замінити природний зір. Але це дослідження, хоч і проведене наразі з одним учасником, показує, що навіть мікростимуляція з невеликим масивом електродів дозволяє розпізнавати фігури за формою та відтінком. Воно може допомогти у розробленні складніших імплантатів, які забезпечать сліпих пацієнтів можливістю орієнтуватися у середовищі. Але треба провести додаткові вивчення протягом довшого часу і з більшою кількістю учасників, щоб зрозуміти, як цього досягти.