Нидерландские ученые протестировали микростимуляцию мозга для восстановления зрения на макаках.
В будущем это может помочь повысить разрешение восстановленного с помощью стимуляции зрения, пишут ученые в журнале Science.
С помощью вживленных в область зрительной коры пластин из 1024 электродов ученые смогли заставить животных видеть буквы на пустом экране, а точность их распознавания оказалась сравнима со стандартной внешней зрительной стимуляцией.
Так как слепота, в основном, происходит из-за повреждения сетчатки или зрительного нерва, восстанавливать зрение пробуют напрямую через головной мозг. При условии невредимости отделов зрительной коры с помощью стимуляции можно заставить ослепшего человека видеть простые зрительные образы — фосфены.
Воссоздать в поле зрения человека более сложные фигуры, однако, можно: зрительная кора устроена ретинотопически, то есть то, что попадает в определенное место на сетчатку глаза, обрабатывается пространственно аналогичными зрительными центрами.
Пространственное разрешение даже более точных зрительных образов при этом все равно остается низким, и это ограничение обусловлено двумя факторами: количеством используемых электродов и площадью их стимуляции в коре, а также максимальной безопасной для тканей силой тока — до нескольких миллиампер. Попробовать обойти оба эти ограничения с помощью микростимуляции решили Питер Рёльфзема (Pieter Roelfsema) из Нидерландского института нейронаук и его коллеги.
В эксперименте ученых приняли участие две макаки, в зрительную кору которых вживили 16 пластин из 1024 микроэлектродов (по 64 на каждую). 14 пластинок поместили по площади первичной зрительной коры, а еще две — в область V4, отвечающую за восприятие цветов: при этом пластины в V4 использовали не для стимуляции, а для регистрации активности под действием стимуляции первичной зрительной коры.
Еще до начала эксперимента макак научили распознавать 16 разных букв и узнавать их на экране — движения глаз в этот момент регистрировали с помощью айтрекера.
Перед тем, как перейти к распознаванию сложных образов (букв), ученые стимулировали первичную зрительную кору макак так, чтобы те смогли увидеть хотя бы две точки (два фосфена) в разных областях экрана.
Оказалось, что для того, чтобы макаки увидели хотя бы половину из фосфенов, достаточно стимуляции в 12,6 миллиампера, а чтобы повысить точность распознавания образов до ста процентов, пришлось увеличить силу тока до, в среднем, 23 миллиамперов для одной макаки и 50 миллиамперов — для другой.
Далее ученые перешли к распознаванию букв. Первая макака распознала 81 процент букв, воссозданных с помощью стимуляции, а вторая макака — 71 процент: для сравнения, в зрительной версии задания, когда животным необходимо было распознать буквы на экране, макаки правильно распознавали 93 и 88 процентов букв соответственно.
Исследователи, таким образом, в очередной раз показали эффективность стимуляции первичной зрительной коры для частичного восстановления зрения.
Следует учесть, что даже использование более тысячи микроэлектродов пока что не позволяет восстановить зрение полностью.
Напомним, ранее на Realist сообщалось о новом способе улучшить зрение.
