Слепота осталась в прошлом: Илон Маск представил Blindsight — имплант, восстанавливающий зрение у слепых с рождения

Компания Neuralink разработала революционный имплант Blindsight, который позволяет восстанавливать зрение даже у людей, слепых с рождения. Илон Маск торжественно сообщил, что Blindsight уже получил одобрение от FDA и признан революционным устройством. В начале использование импланта может обеспечивать зрение с низким качеством изображения, однако в будущем оно способно превзойти по своему качеству даже естественное зрение и открыть возможности видеть в инфракрасном, ультрафиолетовом или радиолокационном диапазонах.

Компания Neuralink, основанная Илоном Маском, сообщила вчера, 17 сентября, что ее экспериментальный имплант для восстановления зрения получил статус «прорывного устройства» от Управления по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA). Данный статус присваивается медицинским устройствам, которые предлагают лечение или диагностику угрожающих жизни состояний, с целью ускорения их разработки и последующей оценки.

Имплант, известный как Blindsight, «позволит видеть даже тем, кто потерял оба глаза и зрительный нерв», — заявил Маск в посте на платформе X. Neuralink пока не уточнила, когда ожидается переход импланта Blindsight к клиническим испытаниям на людях. FDA также не прокомментировало этот вопрос.

Передовой метод Илона Маска:

Спасение для парализованных

Устройство Neuralink включает чип, который обрабатывает и передает нейронные сигналы, которые в свою очередь могут быть направлены на устройства, такие как компьютеры или телефоны. Кроме того, компания тестирует другой имплант, позволяющий парализованным пациентам управлять цифровыми устройствами с помощью мыслей, что способно помочь людям с травмами спинного мозга. Ожидается, что это испытание включит трех пациентов и продлится несколько лет.

Ранее в этом году Neuralink успешно имплантировала устройство в организм второго пациента, который уже использует его для игры в видеоигры и изучения дизайна 3D-объектов.

Критика изобретения: мозговые имплантаты для восстановления зрения сталкиваются с фундаментальной проблемой

Итак, Илон Маск анонсировал новый проект Neuralink: имплант Blindsight для восстановления зрения. По словам Маска, сначала разрешение изображения будет низким, чем-то напоминая раннюю графику Nintendo, но в будущем оноспособно превзойти обычное человеческое зрение.

Однако это утверждение, как утверждают некоторые ученые, основано на ошибочном предположении, что нейроны в мозге можно сравнить с пикселями на экране. Инженеры нередко считают, что «больше пикселей означает лучшее зрение», поскольку это так работает для мониторов и экранов смартфонов.

В недавно опубликованном исследовании была создана вычислительная модель человеческого зрения, чтобы симулировать, какое зрение может предоставить высокоразрешающий кортикальный имплант. В видео с кошкой разрешением 45,000 пикселей изображение четкое и ясное. Но видео, созданное с помощью упрощенной модели из 45,000 кортикальных электродов, каждый из которых стимулирует один нейрон, видно размытое изображение кошки, в котором теряется большинство деталей сцены.

Причина, по которой изображение, полученное от электродов, получается таким размытым, заключается в том, что нейроны в зрительной коре мозга не представляют собой крошечные точки или пиксели. Каждый нейрон имеет определенное рецептивное поле, которое представляет собой место и шаблон визуального стимула, необходимого для его активации. Электрическая стимуляция одного нейрона создает пятно, форма которого определяется рецептивным полем этого нейрона. Самый маленький электрод, стимулирующий один нейрон, создаст пятно примерно размером с ширину вашего мизинца, удерживаемого на вытянутой руке.

Когда вы смотрите на одну звезду на ночном небе, — увтерждают критики устройства, — каждую точку пространства представляют тысячи нейронов с пересекающимися рецептивными полями. Маленькое пятно света, такое как звезда, приводит к сложному паттерну активации этих нейронов.

Для того чтобы воспроизвести визуальный опыт видения одной звезды с помощью кортикальной стимуляции, необходимо воспроизвести паттерн нейронных ответов, аналогичный тому, что возникает при естественном зрении. Это потребует тысяч электродов и точного воспроизведения правильного паттерна нейронных ответов, что требует знания рецептивных полей каждого нейрона. Подобные симуляции показывают, что просто знание расположения рецептивного поля недостаточно — необходимо также учитывать его ориентацию и размер, иначе звезда превращается в размазанное пятно.

Таким образом, даже одна звезда — один яркий пиксель — вызывает чрезвычайно сложный нейронный ответ в зрительной коре. Представьте, какой сложный паттерн кортикальной стимуляции потребуется для точного воспроизведения естественного зрения.

Некоторые ученые предполагают, что стимуляция правильной комбинации электродов может привести к естественному зрению. Однако пока не предложено разумного способа определить рецептивное поле каждого нейрона у конкретного слепого пациента. Без этой информации невозможно увидеть звезды. Восстановление зрения с помощью кортикальных имплантов останется зернистым и несовершенным, независимо от количества электродов.

Восстановление зрения — это не просто инженерная задача. Прогнозирование качества зрения, которое сможет обеспечить устройство, требует понимания того, как технология взаимодействует с сложностями человеческого мозга.

Ученые: Как мы создавали наших виртуальных пациентов

В нашей работе как вычислительных нейробиологов мы разрабатываем симуляции, которые прогнозируют восприятие пациентов, стремящихся восстановить зрение.

Ранее мы создали модель для прогнозирования восприятия пациентов с ретинальным имплантом. Для создания виртуального пациента, прогнозирующего, что увидят пациенты с кортикальными имплантами, мы смоделировали нейрофизиологическую архитектуру области мозга, отвечающую за первый этап визуальной обработки. Наша модель приближает, как рецептивные поля увеличиваются от центрального до периферического зрения и как каждый нейрон имеет уникальное рецептивное поле.

Наша модель успешно предсказала данные о восприятии участников во множестве исследований кортикальной стимуляции у людей. Подтвердив, что наша модель может предсказывать существующие данные, мы использовали ее для прогнозирования качества зрения, которое могут обеспечить будущие кортикальные импланты.

Модели, подобные нашей, являются примером виртуального прототипирования, которое включает использование компьютерных систем для улучшения дизайна продуктов. Эти модели могут способствовать разработке новых технологий и оценке их производительности. Наше исследование показывает, что они могут также предложить более реалистичные ожидания о том, каким может быть зрение с помощью бионических глаз.

Не навреди

Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) могло бы требовать от компаний, занимающихся восстановлением зрения, разработки планов на случай отказа технологий, чтобы минимизировать вред для пациентов. Возможности включают требование к компаниям, имплантирующим нейроэлектронные устройства, участвовать в соглашениях о технологическом эскроу и иметь страховку, чтобы обеспечить продолжение медицинской помощи и поддержку технологии в случае банкротства.

Если кортикальные импланты смогут достичь даже близкого к разрешению нашей симуляции, это будет значительным достижением. Зернистое и несовершенное зрение может кардинально изменить жизнь тысяч людей, страдающих от неизлечимой слепоты. Но сейчас лучше быть осторожным, чем излишне оптимистичным.

Как бы там ни было, это важный шаг для всего человечества к победе над слепотой. Безусловно, еще над многим необходимо работать. Однако подобные новости вызывают энтузиазм. Скольким пациентам может быть даровано счастье видеть!