Команда інженерів EPFL розробила технологію, яка може частково відновити зір сліпих людей. Їх дослідження було опубліковане в журналі Communications Materials.
Відновлення зору завжди було однією із найбільших проблем для вчених. Diego Ghezzi, який завідує кафедрою нейроінженерії у EPFL’s School of Engineering, сфокусувався на дослідженні цього питання. Із 2015 року його команда розробляла імплантат сітківки, який працює разом із оснащеними камерою окулярами та мікрокомп’ютером. “Наша система розроблена, щоб дати сліпим людям певну форму штучного зору за допомогою електродів, які стимулюють клітини їх сітківки”, – каже Ghezzi.
Модель імплантату сітківки Credit: Alain Herzog / 2021 EPFL
Камера, вбудована в розумні окуляри, захоплює зображення із поля зору користувача та посилає дані до мікрокомп’ютера, який розміщений в одному із кінців окулярів. Він перетворює дані у світлові сигнали, які передаються до електродів у ретинальному імплантаті. Потім електроди стимулюють сітківку таким чином, що людина бачить спрощений чорно-білий варіант зображення. Ця версія зображення складається із точок світла, які з’являються під час стимуляції клітин сітківки. Однак, користувач має навчитись інтерпретувати масиви світлових точок, щоб мати змогу розрізняти фігури та предмети. “Це схоже на те, як роздивлятись зірки на нічному небі – ви можете навчитись розпізнавати конкретні сузір’я. Із нашою системою сліпі пацієнти бачили б щось подібне”, -розповідає Ghezzi.
Єдина проблема полягає в тому, що система ще не була випробувана на людях. Перш за все дослідницька група має бути впевненою у своїх результатах. “Ми ще не маємо дозволу на імплантацію пристрою людям, оскільки його отримання займає багато часу. Але ми придумали процес фактичного тестування приладу – певний обхідний шлях”, – каже Ghezzi. Якщо казати більш конкретно, то інженери розробили програму віртуальної реальності, яка здатна імітувати те, що пацієнти побачать за допомогою імплантатів.
Структурна організація імплантату сітківки
Поле зору та роздільна здатність
Для оцінки зору зазвичай використовують два параметри: поле зору та роздільна здатність. Тому інженери використовували ці два параметри і для оцінки своєї системи. Розроблені ними імплантати сітківки містять 10500 електродів, кожен із яких служить для генерації точки світла. “Ми не були впевнені чи електродів буде забагато, чи недостатньо. Тож нам довелось знайти їх точне число, щоб утворене зображення не ставало надто тяжким для інтерпретації. Вони мають знаходитись на достатній відстані одна від одної, щоб пацієнт мав змогу розрізняти дві точки, які знаходяться по сусідству. Але їх має бути достатньо, щоб забезпечити відповідну роздільну здатність зображення”, – каже Ghezzi.
Також інженерам необхідно було переконатися, що кожен електрод може надійно виробляти точку світла. Ghezzi пояснює: “Ми хотіли впевнитись, що два електроди не стимулюватимуть одну і ту ж саму ділянку сітківки. Тож ми провели електрофізіологічні тести, які включали реєстрацію активності гангліонарних клітин сітківки. І результати підтвердили те, що кожен електрод дійсно активує окремі ділянки сітківки”.
Наступним кроком стала перевірка того, чи забезпечують 10500 електродів достатньо гарну роздільну здатність – саме на цьому етапі з’явилась програма віртуальної реальності. “Наше моделювання показало, що обрана кількість точок (а отже й електродів) працює добре. Використання більшої їх кількості не дасть пацієнтам жодного реального ефекту, якщо мова йде про легкість вирізнення точок світла”, – каже Ghezzi.
Інженери також проводили випробування із постійною роздільною здатністю, але різною шириною полів зору. “Ми починали із 5 градусів, і розширили поле аж до 45. Ми виявили, що точка насичення становить 35 градусів – об’єкт залишається стабільним і за межами цієї точки”, – каже Ghezzi. Усі ці випробування показують, що потужність системи не потрібно додатково вдосконалювати, і вона готова до клінічних випробувань. Але команді доведеться ще трохи зачекати, перш ніж їх технологія зможе імплантуватися реальним пацієнтам. Тож, наразі відновлення зору залишається реальністю лише у сфері наукової фантастики.
Оригінальна стаття була опублікована на порталі Medical Xpress 5 березня 2021 року.
