Фосфены — зрительные ощущения, которые возникают без воздействия света на глаза. Их можно вызвать, например, надавив на глаза, оказавшись в сильном магнитном поле, добившись электрического возбуждения сетчатки через приложенные к вискам электроды, или воздействовав непосредственно на зрительные центры коры головного мозга.
Слепые от рождения люди не видят фосфенов. Но у ослепшего в течение жизни человека можно их вызвать искусственным путем, что открывает перспективы для создания протезов, способных обеспечить иную форму зрения.
Этим воспользовалась команда ученых из Испании, Нидерландов и США. Исследователи разработали имплант для мозга, стимулирующий зрительную кору, и смогли добиться у пациентки способности различать контрастные цвета, фигуры и некоторые буквы. Об успехах они рассказали в статье в журнале The Journal of Clinical Investigation.
В более ранних экспериментах импланты стимулировали полосатое тело — область зрительной коры, участвующую в первичной обработке визуальной информации. Однако многие ее участки труднодоступны, а рядом проходит большое количество кровеносных сосудов, которые важно не повредить. Поэтому исследователи решили обратиться к другим частям зрительной коры. Эксперименты на приматах показали, что воздействие на некоторые ее зоны за пределами полосатого тела позволяют добиться тех же результатов, что и при его стимуляции.
Хирурги имплантировали в одно из полей зрительной коры головного мозга слепой женщины массив микроэлектродов, состоящий из 96 микроигл. Женщина также получила специальные очки с камерой. Программное обеспечение очков кодировало визуальные данные и передавало сигналы электродам в мозге. Те, в свою очередь стимулировали нейроны, вызывая фосфены.
58-летняя пациентка полностью ослепла 16 лет назад. После операции у нее не было никаких осложнений, поэтому ученые сделали вывод, что имплант не нарушает работу мозга.
Во время тестов исследователи показывали женщине панели с широкими черно-белыми полосами — выяснилось, что она без проблем определяет, где находится какая полоса. Также пациентка справилась с распознаванием несложных фигур и некоторых букв. Она даже сыграла в игру с героиней мультсериала «Симпсоны» Мэгги — девочка появлялась на экране с пистолетом, и нужно было определить, в какой руке он находится.
По мере развития навыка работы с имплантом доля правильных ответов увеличилась до 100%.
«Эти результаты очень познавательны, они демонстрируют как безопасность, так и эффективность — и способны помочь осуществить давнюю мечту многих ученых — передавать информацию из внешнего мира непосредственно в зрительную кору слепых людей, восстанавливая тем самым рудиментарную форму зрения, — говорит профессор Эдуардо Фернандес, один из авторов работы. — Хотя предварительные результаты обнадеживают, мы должны понимать, что все еще существует ряд важных вопросов, на которые нет ответов, и что предстоит решить многие проблемы, прежде чем кортикальный зрительный протез можно будет использовать в клинической практике»
«Новое исследование доказывает работоспособность самого принципа и демонстрирует, что наши предыдущие результаты, полученные в экспериментах на обезьянах, можно перенести и на человека, — добавляет его коллега профессор Питер Роелфсема. — Эта работа, вероятно, станет важной вехой для разработки новых технологий, которые могут изменить лечение слепоты».
«Одна из целей этого исследования — дать слепому человеку больше мобильности, — отмечает соавтор исследования профессор Ричард Норманн. —
Это может позволить слепым идентифицировать людей, дверные проемы или автомобили. Такой подход повысит их независимость и безопасность. Это то, над чем мы работаем».
«Наши результаты демонстрируют безопасность и эффективность постоянной внутрикортикальной микростимуляции с помощью большого количества электродов в зрительной коре головного мозга человека, показывая ее высокий потенциал для восстановления функционального зрения у слепых», — заключают авторы работы.
Ученые рассчитывают, что в следующей серии экспериментов удастся использовать более сложную систему кодирования изображений, способную стимулировать больше электродов одновременно и вызывать более сложные визуальные образы.