Τεχνητή όραση για τυφλούς;

Τα εμφυτεύματα του αμφιβληστροειδούς

μπορούν να δώσουν τεχνητή όραση στους τυφλούς

Επιμέλεια:Νίκος Μόσχοβος 

23:05:38,03/05/2021

Το να μπορείς να κάνεις τους τυφλούς να δουν ξανά  μπορεί  να ακούγεται σα να είναι «το θαύμα των θαυμάτων» ή ακόμα σα  να βλέπεις μια ταινία  επιστημονικής φαντασίας να ξετυλίγεται μπροστά σου. Η τεχνητ΄ή όραση για τους  τυφλούς αποτελεί πάντα μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις για τους επιστήμονες. Ο επίκουρος καθηγητής  Diego Ghezzi, ο οποίος είναι  ο πρόεδρος  της έδρας  Medtronic  στον τομέα της Νευρομηχανικής – Neuroengineering (LNE) –  της École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), έχει φέρει αυτό το θέμα στο  ρευνητικό επίκεντρο.

Ο επίκουρος καθηγητής και η ομάδα του εργάζονται στον τομέα αυτό από το 2015, οπότε  αναπτύσσουν ένα εμφύτευμα αμφιβληστροειδούς που λειτουργεί με «έξυπνα γυαλιά»,τα οποία είναι  εξοπλισμένα με κάμερα, ,καθώς κι ένα μικροϋπολογιστή.«Το σύστημά μας έχει σχεδιαστεί για να δίνει στους τυφλούς μια μορφή τεχνητής όρασης  και χρησιμοποιεί ηλεκτρόδια , που  διεγείρουν τα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς τους», λέει ο  κ. Ghezzi.

Ουρανός με αστέρια

Η κάμερα είναι ενσωματωμένη στα «έξυπνα γυαλιά» καταγράφει τις  εικόνες στο οπτικό πεδίο του χρήστη και στέλνει τα δεδομένα σε ένα μικροϋπολογιστή, που έχει τοποθετηθεί  σε ένα από τα τελικά κομμάτια των γυαλιών. Ο μικροϋπολογιστής μετατρέπει τα δεδομένα σε φωτεινά σήματα, που μεταδίδονται σε ηλεκτρόδια στο εμφύτευμα του αμφιβληστροειδούς. Τα ηλεκτρόδια στη συνέχεια διεγείρουν τον αμφιβληστροειδή με τέτοιο τρόπο, ώστε ο φορέας να βλέπει μια απλοποιημένη- ασπρόμαυρη έκδοση της εικόνας.

Αυτή η απλοποιημένη έκδοση αποτελείται από κουκίδες φωτός που εμφανίζονται, όταν διεγείρονται τα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς. Ωστόσο, οι χρήστες  θα πρέπει να μάθουν να ερμηνεύουν τις πολλές κουκίδες του φωτός για να διαμορφώσουν τα σχήματα και τα αντικείμενα. «Είναι σα  να κοιτάς τα αστέρια στο νυχτερινό ουρανό – μπορείς να μάθεις να αναγνωρίζεις συγκεκριμένους αστερισμούς. Οι τυφλοί ασθενείς θα βλέπουν κάτι παρόμοιο με το σύστημά μας», εξηγεί ο κ.Ghezzi.

Τρέχουσες προσομοιώσεις προς το παρόν

Ως προς  το παρόν, το σύστημα δεν έχει δοκιμαστεί ακόμη σε ανθρώπους, γιατί  η  ερευνητική ομάδα θέλει πρώτα να είναι σίγουρη για τα αποτελέσματά της, αφού πρόκειται για καίριο ζήτημα, που αφορά στους τυφλούς συναθρώπους μας. «Δεν είμαστε ακόμη εξουσιοδοτημένοι για να εμφυτεύσουμε τη συσκευή μας σε ανθρώπους- ασθενείς, καθώς η λήψη της ιατρικής έγκρισης διαρκεί πολύ χρόνο, αλλά καταλήξαμε σε μια διαδικασία για τη δοκιμή της, δηλαδή να πραγματοποιήσουμε  ουσιαστικά  ένα είδος εργασίας» , σημειώνει  ο κ. Ghezzi. Πιο συγκεκριμένα, οι μηχανικοί ανέπτυξαν ένα πρόγραμμα εικονικής πραγματικότητας που μπορεί να προσομοιώσει το τι θα βλέπουν οι ασθενείς με τα εμφυτεύματα. Τα ευρήματα της μελέτης αυτής με τίτλο: «Η φωτοβολταϊκή πρόθεση του αμφιβληστροειδούς αποκαθιστά τις αποκρίσεις υψηλής ανάλυσης στη διέγερση ενός εικονοστοιχείου σε τυφλούς αμφιβληστροειδείς»  μόλις δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό «Communications materials»!

Οπτικό πεδίο και ανάλυση

Για τη μέτρηση της όρασης χρησιμοποιούνται δύο παράμετροι : Το οπτικό πεδίο και η  ανάλυση. Οι μηχανικοί, λοιπόν, χρησιμοποίησαν αυτές τις δύο παραμέτρους για να αξιολογήσουν το σύστημά τους. Τα εμφυτεύματα του αμφιβληστροειδούς που ανέπτυξαν περιέχουν 10.500 ηλεκτρόδια. Το  καθένα απ’ αυτά  χρησιμεύει για να παράγει μια τελεία φωτός!

«Δεν ήμασταν σίγουροι, αν αυτό θα ήταν πάρα πολλά ηλεκτρόδια ή όχι αρκετά. Έπρεπε να βρούμε το σωστό αριθμό, έτσι ώστε η αναπαραχθείσα εικόνα να μην είναι  πολύ δύσκολο να γίνει. Οι τελείες πρέπει να είναι αρκετά μακριά από τους ασθενείς, ώστε να μπορούν  να διακρίνει δύο από αυτά το ένα κοντά στο άλλο, αλλά  θα πρέπει να υπάρχουν  αρκετά  από αυτά για να παρέχουν  μία επαρκή ανάλυση εικόνας», περιγράφει ο κ.. Ghezzi.

Tα αποτελέσματα 

Ακόμη, οι μηχανικοί έπρεπε να διασφαλίσουν ότι το  κάθε ηλεκτρόδιο θα μπορούσε να παράγει αξιόπιστα μια κουκίδα φωτός κι ο κ. Ghezzi εξηγεί: «Θέλαμε να διασφαλίσουμε ότι δύο ηλεκτρόδια δε διεγείρουν το ίδιο μέρος του αμφιβληστροειδούς. Έτσι, πραγματοποιήσαμε ηλεκτροφυσιολογικές δοκιμές που περιελάμβαναν την καταγραφή της δραστηριότητας των κυττάρων του γαγγλίου του αμφιβληστροειδούς. Τα  αποτελέσματα επιβεβαίωσαν ότι το κάθε ηλεκτρόδιο ενεργοποιεί πράγματι ένα διαφορετικό μέρος του αμφιβληστροειδούς».

Xρειάζεται να διανυθεί κι άλλος δρόμος 

Το επόμενο βήμα των ερευνητών ήταν να ελέγξουν, εάν οι  10.500 φωτεινές κουκκίδες παρέχουν μία  αρκετά καλή ανάλυση κι εκ τούτου προέκυψε  το πρόγραμμα εικονικής πραγματικότητας. «Οι προσομοιώσεις μας έδειξαν ότι ο επιλεγμένος αριθμός  των κουκίδων, και επομένως των ηλεκτροδίων, λειτουργούν καλά. Έδειξαν ότι δύναται να προσφέρει πραγματικά οφέλη στους ασθενείς όσον αφορά στον ορισμό»,  αναφέρει  ο κ.Ghezzi.

Οι μηχανικοί πραγματοποίησαν και  δοκιμές σε σταθερή ανάλυση, αλλά  και αντίστοιχες, που αφορούσαν στις  διαφορετικές οπτικές γωνίες του οπτικού πεδίου. «Ξεκινήσαμε με τις  πέντε μοίρες και «ανοίξαμε» το πεδίο μέχρι και τις 45 μοίρες. Διαπιστώσαμε ότι το σημείο κορεσμού είναι  στις 35 μοίρες – το αντικείμενο παραμένει σταθερό πέρα ​​από αυτό το σημείο»,  επεξηγεί  ο κ. Ghezzi. Όλα αυτά τα πειράματα έδειξαν ότι η χωρητικότητα του συστήματος δε χρειάζεται να βελτιωθεί περαιτέρω και ότι είναι έτοιμο για κλινικές δοκιμές. Ωστόσο, η ομάδα θα πρέπει να περιμένει λίγο περισσότερο για να εμφυτευτεί η τεχνολογία τους, σε πραγματικούς ασθενείς. Προς το παρόν, η αποκατάσταση της όρασης  θα παραμείνει στο πεδίο της επιστημονικής φαντασίας.

©Typologos.com 2021