Нейроимплант поможет вернуть зрение слепым и слепоглухим людям
Российские инженеры, врачи и учёные объединили усилия, чтобы восстановить утраченное зрение миллионам людей во всём мире. Именно такую цель ставит перед собой команда Лаборатории «Сенсор-Тех», анонсировавшая разработку первого в России кортикального зрительного импланта.
Проект назвали ELVIS — сокращение слов Electronic Vision (электронное зрение) – это биомедицинская разработка, консолидирующая научные ноу-хау лучших российских специалистов.
Проект реализуется Лабораторией «Сенсор-Тех» и Фондом поддержки слепоглухих «Со-единение». В команду разработчиков также входят академики или члены-корреспонденты РАН, ведущие учёные в сфере нейрофизиологии, биологии и микроэлектроники.
Технология кортикального зрительного импланта ELVIS работает напрямую с человеческим мозгом, а это значит, она позволит вновь видеть даже тем людям, у которых поражена сетчатка глаза, имеется патология нерва или даже отсутствуют глаза.
Нейрохирурги будут вживлять имплант ELVIS в участок мозга, который отвечает за зрение, и с помощью электрических импульсов в буквальном смысле передавать человеку изображение с внешних видеокамер.
Этот процесс обеспечивают три компонента системы:
1. Миниатюрные видеокамеры, которые выполняют функцию глаз и считывают изображение окружающего пространства в реальном времени;
2. Микрокомпьютер, который анализирует изображение, уточняет контуры важных объектов и передает картинку на имплант в мозге;
3. Имплант, который устанавливается в зрительную кору головного мозга, и стимулирует его малыми токами. Благодаря этому человек начинает испытывать зрительные ощущения и видит вспышки света.
Подобные технологии уже достаточно изучены и применяются учёными по всему миру. Синхронная работа трех компонентов «ELVIS» позволяет человеку видеть окружающий мир – уверенно различать силуэты предметов и людей, понимать, где и что находится.
Технология будет эффективна для тех слепых и слепоглухих людей. Так, полностью слепой человек получит искусственное зрение, сравнимое по качеству со зрением слабовидящего. В частности, сможет распознавать окружающие предметы, пейзаж, лица друзей и близких.
Подобное искусственное зрение можно условно назвать чёрно-белым. «Условно», потому что сам электрический сигнал на электродах отличается только интенсивностью и зоной стимуляции.
В настоящее время компоненты системы ELVIS уже тестируются на грызунах и вскоре будут тестироваться на обезьянах. А первые обладатели кортикальных имплантов могут появится уже в 2023 году – именно тогда планируется проведение испытаний на людях. К 2027 году операции по установке импланта ELVIS получат широкое распространение в России, а затем и в других странах.
Нейроимплант «ELVIS» поможет слепым и слепоглухим людям, для которых сегодня не доступны другие методы терапевтического и хирургического лечения.
К этой группе относятся пациенты с такими сложными заболеваниями, как терминальная глаукома (первое место во всем мире, как причина необратимой слепоты), пигментный ретинит, отслойка сетчатки, патология зрительного нерва и зрительных путей. Также кортикальный имплант позволит видеть людям, у которых по какой-либо причине физически отсутствуют глаза.
Всего в мире насчитывается более 37 миллионов незрячих людей. Около 300 тысяч слепых живут в России. Кортикальный имплант «ELVIS» сможет вернуть зрение, как минимум, 20% из них.
Если вы знаете слепого человека, который готов принять участие в проекте по восстановлению зрения, поделитесь с ним информацией о разработке и оставьте заявку на сайте: www.elvis-tech.ru
*****
Ученые создали специальное устройство для немых людей, которое читает сигналы мозга и превращает в речь
Исследователи использовали сложные нейронные сети для воссоздания речи по ее записям, содержащимся в мозге человека, а затем использовали это воссоздание для анализа процессов, которые управляют человеческой речью. Об этом сообщает Science Daily.
Исследование проводилось нью-йоркским университетом. Команда создала технологию восстановления голоса, которая воссоздает голоса пациентов, потерявших способность говорить.
Они создали целую архитектуру глубокого обучения по записям нейрохирургических операций человека. Команда использовала дифференцируемый синтезатор речи на основе правил для декодирования параметров речи из сигналов коры головного мозга.
Внедряя архитектуру нейронных сетей, которые различают причинные (нейронные сигналы для декодирования текущей речи), антикаузальные (нейронные сигналы) или комбинацию обоих (некаузальных) сигналов, исследователи смогли тщательно проанализировать прямую и обратную связь в производство речи.
Этот передовой подход не только расшифровал интерпретируемые параметры речи, но и дал представление о временных рецептивных полях задействованных областей коры головного мозга. Анализ ученых раскрыл тонкую архитектуру смешанной обратной связи и прямой обработки, охватывающую лобную и височную кору.
Исследователи использовали этот новый взгляд для собственной разработки протезов, которые могут считывать активность мозга и декодировать ее непосредственно в речь. Прототип из Нью-Йоркского университета имеет одну особенность — он способен в значительной степени воссоздать голос пациента, используя лишь небольшой набор записей. Результатом может быть то, что пациенты не вернут себе голос после его потери — к ним вернется именно их собственный голос. Это происходит благодаря глубокой нейронной сети, которая учитывает скрытое слуховое пространство и может быть обучена всего на нескольких образцах индивидуального голоса, таких как видео на YouTube или запись с масштабированием.
Чтобы собрать данные, исследователи обратились к группе пациентов с рефрактерной эпилепсией, которая в настоящее время не поддается медикаментозному лечению. Этим пациентам имплантировали сетку субдуральных электродов ЭЭГ на одну неделю для мониторинга их состояния плюс дополнительные 64 маленьких электрода, чередующихся с обычными клиническими. С их помощью ученые получили информацию о мозговой активности во время произнесения речи.
*****
Джулиано Пинто (Juliano Pinto) из Сан-Паулу 29-летний молодой человек, ноги которого парализованы, символически открыл Чемпионат мира по футболу в 2014 году в Бразилии, совершив первый удар по мячу в экзоскелете. Особенность этого экзоскелета в том, что он полностью управляется мозгом — силой мысли. Для этого на голову одевалась специальная шапочка, которая считывала сигналы мозга и передавала их компьютеру.