Prepojenie ľudského mozgu s počítačmi je jednou z najväčších výziev súčasnosti. Na takýchto technológiách pracujú viaceré vedecké tímy, ale i vizionári ako Elon Musk, ktorý pred rokom predstavil prototyp mozgového implantátu Neuralink. Je jasné, že pokrok v bioinžinierstve neustále napreduje, čo nám otvára stále nové a nové možnosti.

O jeden veľmi náročný bioinžiniersky projekt sa postarala aj medzinárodná skupina vedcov z univerzity Miguela Hernándeza v Španielsku, Holandského neurovedeckého inštitútu a Očného centra Johna A. Morana na univerzite v Utahu. Na tému upozornil portál BGR.

Ako píše web ScienceAlert, odborníci implantovali do mozgu zrakovú protézu, ktorá slepej žene po dlhých 16 rokoch „prinavrátila zrak“. Implantát žene umožnil podľa všetkého vidieť písmená a jednoduché dvojrozmerné tvary, čo možno považovať za obrovský úspech.

Vedci sa o svoje poznatky a výsledky podelili s verejnosťou prostredníctvom štúdie publikovanej v žurnále Journal of Clinical Investigation. Na mieste je tiež potrebné upozorniť, že celý experiment sa odohral ešte v roku 2018, ale vedci celý experiment podrobne popísali až teraz.

Implantát umožnil pacientke vidieť

Celý príbeh sa pre pacientku Bernu Gomez začal v roku 2003, kedy sa u nej vyvinula toxická optická neuropatia, ktorá jej veľmi rýchlo zničila nervy spájajúce oči s mozgom.

John A. Moran Eye Center at the University of Utah

Vo veku 57 rokov sa Gomez v roku 2018 dobrovoľne prihlásila ako vôbec prvá osoba, ktorá si nechá do zrakovej oblasti mozgu implantovať miniatúrne elektródy pozostávajúce zo stovky mikroihiel. Presnejšie elektródy pozostávali z intrakortikálneho 96-kanálového mikroelektródového poľa. Elektródy v mozgovom implantáte následne stimulovali mozog, vďaka čomu žena, ktorá bola slepá dlhých 16 rokov, dokázala vidieť. Prototyp dosahoval rozmery 4×4 mm a po šiestich mesiacoch bol opätovne odstránený.

Predmetné zariadenie známe ako protéza Moran|Cortivis na rozdiel od sietnicových implantátov úplne obchádza oko a zrakový nerv a vedie priamo k zdroju zrakového vnímania. Celý neurochirurgický zákrok sa odohral v Španielsku. Žena počas 6 mesiacov deň čo deň navštevovala na celé 4 hodiny odborné laboratórium, kde ju vedci pravidelne podrobovali testom a rôznym tréningom.

Počas prvých dvoch mesiacov sa Gomez učila rozlišovať medzi „spontánnymi bodkami svetla“, ktoré sem-tam vo svojej mysli vidí a bodkami svetla vyvolanými priamou stimuláciou. Následne po tomto období žena oznámila, že „videla“ svetelný bod známy ako fosfén (pozn. redakcie mihanie pred očami – „mušky“). Ukázalo sa, že ak boli súčasne stimulované viac ako dve elektródy, Gomez mohla ľahšie vnímať spomínané svetelné škvrny. Zatiaľ čo niektoré stimulačné vzory boli rozmiestené len tesne od seba, iné pripomínali horizontálne čiary.

John A. Moran Eye Center/University of Utah/ úprava redakcie

Podľa odborníkov bolo najťažšie vyvolať vertikálne čiary, ale na konci celého experimentu, žena údajne dokázala bezchybne rozlišovať medzi horizontálnymi a vertikálnymi vzormi. V závislosti od intenzity stimulácie boli svetelné body jasnejšie alebo bledšie.

„Subjekt uviedol, že vnemy mali pretiahnutejšie tvary, keď sa zväčšili vzdialenosť medzi stimulačnými elektródami. To naznačuje, že veľkosť a tvar fosfénu nie je len výsledkom počtu stimulovaných elektród, ale aj ich priestorového rozloženia,“ cituje úryvok zo štúdie portál ScienceAlert.

Ak bolo v rôznych vzoroch stimulovaných súčasne až 16 elektród, pacientka dokázala bezproblémov identifikovať písmena I, L, C, V, O, pričom dokázala rozlíšiť medzi veľkým a malým písmenom O. Hoci stimulačné vzorce pre iné písmená sa zatiaľ odhaliť nepodarilo, výskum ukázal, že spôsob, akým sa stimulovali neuróny v mozgu, môže pomôcť pri vytváraní dvojrozmerných obrazov. Posledná časť experimentu tak bola venovaná tejto časti.

Pomohli aj nové okuliare

Pacientke boli nasadené špeciálne okuliare s integrovanou miniatúrnou videokamerou, ktorá skenovala okolité predmety a prostredníctvom protézy stimulovala rôzne kombinácie elektród v jej mozgu. Prostredníctvom tejto sofistikovanej technológie Gomez dokázala rozlišovať medzi jednoduchými tvarmi.

Ako píše univerzita v Utahu na svojom webe, pacientka dokonca dokázala hrať jednoduchú hru v podobe čiernobieleho bludiska, kde sa pohybovala pomocou vizuálnych obrázkov vytvorených prostredníctvom protézy, či presne rozoznať okraj čierneho pruhu na bielom podklade.

Všetko nasvedčuje tomu, že ide o obrovský vedecký úspech, ktorý sa navyše zaobišiel bez žiadnych negatívnych účinkov. Vedci však potvrdili, že majú niekoľko nezodpovedaných otázok a problémov, ktoré musia vyriešiť.