Razvoj tehnologije za vid prinaša uvid v prihodnost

Človeško oko ima izredno zapleteno strukturo, saj vsebuje več kot dva milijona interaktivnih delcev, zato je povrnitev vida pri posamezniku velikanski izziv. Nikakor pa ni neizvedljiva. Bionično oko ali bolje rečeno vizualna proteza nam je že desetletja znana iz znanstvenofantastičnih filmov in televizijskih oddaj, zdaj pa bi lahko postala resničnost.

»Bolnikom želimo omogočiti povrnitev vida. Verjamemo, da se te sanje lahko uresničijo,« pravi Serge Picaud, direktor inštituta za vid, vodilnega raziskovalnega središča za očesne bolezni v Parizu.

Picaud je vodilni svetovni strokovnjak na področju razvoja protez, povezanih z mrežnico (plast celic za očesnim zrklom, ki so občutljive na svetlobo), in koordinator mreže Entrain Vision, ki vključuje strokovnjake iz vseh pomembnih ved, povezanih z obnovo vida, od nevroznanosti in inženiringa do patologije in strojnega učenja. Skupaj s 15 mladimi raziskovalci razvija nove tehnologije za povrnitev vida.

»Morda se sliši kot znanstvena fantastika,« pripomni Picaud, ko opisuje proteze na retinalni in kortikalni ravni (možganska skorja ali zunanja plast možganov). »Trenutno komercialno dostopne kortikalne proteze še ne obstajajo, zato je ta raziskava izvrstna priložnost za njihov razvoj, in prav temu se posveča naša ekipa.« Za milijone bolnikov, ki zaradi poškodovane vezi med mrežnico in vidnim korteksom izgubljajo vid ali so že slepi, je kortikalna proteza edina možnost, da znova spregledajo.

Treba je videti, da bi lahko verjeli

Ideja o električni stimulaciji človekovega vidnega sistema sicer ni nova, saj je bila prvič opisana pred več kot dvesto leti. Hiter napredek na področju nevronskega inženiringa in mikroelektronike pa je zdaj utrl pot naprednejšim kortikalno-vizualnim protetičnim pripomočkom. »Vizualna proteza temelji na ideji, da preostale živčne celice električno stimuliramo z elektronsko napravo. Odmrli del 'vezja' torej zamenja elektronska naprava,« razlaga francoski raziskovalec.

Eden od partnerjev mreže je pred kratkim vsadil niz mikroelektrod s stotimi mikroiglami v vidni korteks slepe ženske. S pomočjo vsadka lahko bolnica zdaj zaznava črte, oblike in preproste črke. »Rezultati so navdušujoči, saj kažejo tako na varnost kot na učinkovitost tehnologije ter lahko pomagajo uresničiti dolgoletne sanje številnih znanstvenikov – prenesti informacije iz zunanjega sveta neposredno v vidni korteks slepih ljudi in tako povrniti primitivno obliko vida.« To delo, napovedujejo, bo verjetno postalo mejnik za razvoj novih tehnologij, ki bi lahko pomagale spremeniti zdravljenje slepote, bo pa treba opraviti dodatne študije.

Uporaba elektrostimulacije za povrnitev vida je le eden od novih pristopov, ki jih trenutno proučujejo, obstajajo pa še drugi. Optogenetika, ki so jo razvili v prvem desetletju tega stoletja, je biološka tehnika, ki izkorišča svetlobo za nadzor živčnih celic ali drugih vrst celic. »V Franciji že imamo enega bolnika, ki uporablja vid z uporabo te tehnike,« pravi Picaud.

Bolniku so namreč diagnosticirali nevrodegenerativno očesno bolezen pigmentozni retinitis, ki uniči fotoreceptorje mrežnice. To večinoma dedno bolezen ima več kot dva milijona ljudi po vsem svetu. Po zaslugi prelomne raziskave podjetja Gensight Biologics so bolniku deloma povrnili vid s pomočjo beljakovin, ki zaznavajo svetlobo in ki so jih odkrili v algah.

Tretja vrsta tehnologije, ki navdušuje znanstvenike, pa je virtualna resničnost. »V Parizu imamo prostor, ki je videti kakor kinodvorana (Streetlab) in v katerem lahko preizkusimo bolnikov vid. Lahko se na primer spremeni v sobo z veliko ovirami. Ko ima bolnik vsajen pripomoček, ga lahko preizkusimo prek omenjene platforme. Vendar pripomočka ni mogoče tako enostavno preizkusiti v drugih središčih zunaj Pariza, saj je platforma velika in je ni mogoče tako preprosto poustvariti na drugih lokacijah. Tu pa nastopi virtualna resničnost.«

Očala za virtualno resničnost lahko uporabnikom s kateregakoli konca sveta omogočijo enake razmere, kot so v pariškem laboratoriju. »Poleg tega nam virtualna resničnost pomaga razumeti, kateri so tisti bistveni deli slike, s katerimi bolnik prepoznava svoje prijatelje ali način gibanja po sobi,« pojasnjuje Picaud.

Vizualna proteza temelji na ideji, da preostale živčne celice električno stimuliramo z elektronsko napravo. Odmrli del 'vezja' torej zamenja elektronska naprava. FOTO: Shutterstock

Rešitve za življenje brez svetlobe in zvoka

Takšne tehnologije bodo ljudem, ki trpijo zaradi izgube vida, pomagale do vnovične neodvisnosti. Kaj pa, če sta močno prizadeta tako vid kot sluh? Za milijone ljudi, ki živijo z gluhoslepoto, je za zaznavanje in interakcijo s svetom ključen dotik.

»Prejemanje informacij in sposobnost komuniciranja sta osrednjega pomena za vse, kar počnemo, s svojo okolico ne moremo komunicirati, če ne dobivamo informacij o njej ali se sporazumevamo z ljudmi, ki nas obdajajo. Zato smo se osredotočili na izboljšanje komunikacije za osebe s gluhoslepoto,« pravi Nasrine Olson, docentka na univerzi v Boråsu in koordinatorka projekta Suitceyes.

Rezultat projekta je pametni taktilni vmesnik, ki razširja zaznavanje in prostorsko orientacijo uporabnika ter mu omogoča interakcijo z drugimi. Tehnologija je bila nominirana za nagrado Innovation Radar Prize.

»Naš 'haptični inteligentni personalizirani vmesnik' oziroma HIPI zajema sliko okolja z uporabo računalniškega vida in senzorskih tehnologij. Kamera, senzorji in algoritmi računalniškega vida skupaj zaznavajo in prepoznavajo predmete, prizorišča in obraze. Predmet je lahko 'stol' ali 'skodelica', prizorišče pa je lahko 'hodnik', 'pisarna' ali 'kopalnica'. Sistem poleg tega zaznava obraze in prepozna, ali so uporabniku znani ali ne. Tehnologije senzorjev zaznavajo tudi razdaljo med posameznimi predmeti.« Če uporabnik na primer išče svojo skodelico kave, bo HIPI opazil, da je skodelica na mizi, ki je od uporabnika oddaljena tri metre levo.

Kaj platforma naredi z vsemi temi informacijami, ko jih pridobi, in kako jih posreduje osebi, ki jih potrebuje? »Ustvarili smo haptograme za posredovanje sporočil uporabnikom. Haptogram je v bistvu haptični vzorec, ki uporabniku posreduje določen pomen, na primer pojem 'srečen'. To naredi z uporabo vibro-taktilnih aktuatorjev, torej majhnih elektronskih naprav, ki vibrirajo. Namestimo jih lahko na različne dele telesa,« razlaga Nasrine Olson.

Razvili so različne prototipe, pri katerih je bila tehnologija vgrajena v oblačila. »Pripravili smo različne brezrokavnike in obleko, s katero smo želeli pokazati, da lahko pripomočke nosite in ste še vedno videti trendovsko,« dodaja. Izdelali pa so tudi različico, ki jo je mogoče namestiti na hrbtno stran stola.

Uporaba ​nosljivih in mehkih pametnih vmesnikov, ki omogočajo pridobivanje informacij o okolju, bo gluhoslepim omogočila samostojnejše življenje. Med novimi funkcijami je možnost pošiljanja istih haptičnih informacij več ljudem hkrati, ki so bodisi v bližini bodisi zelo oddaljeni. »To možnost so preizkusili naši kolegi na Nizozemskem tako, da so haptična sporočila pošiljali kolegom v Nemčiji,« pravi Nasrine Olson. A kar je pri projektu zares edinstveno, je celosten pristop, saj vključuje obsežne študije uporabnikov in politik, gradnjo omrežja, tehnološke inovacije ter igrifikacijo za obogateno uporabniško izkušnjo in možnost učenja.

————

Raziskave, omenjene v članku, je financirala Evropska unija. Članek je bil prvotno objavljen v reviji Horizon, reviji EU za raziskave in inovacije.