ایمپلنت مغزی چگونه بینایی را به نابینایان باز می گرداند ؟

انسان‌های نخستین شکارچی بودند. بر اساس نظریه تکامل انسان، سیستم بینایی انسان‌ها برای تعقیب و گریز، تکامل یافته است. هنگامی که به منظره‌ای بدون تغییر و ثابت نگاه می‌کنیم مغز ما از اطلاعات دریافتی محیط هیجان‌زده نمی‌شود. اما اگر منظره تغییر کند و برای نمونه شکاری در محیط باشد و تصویر پویا باشد، قشر دیداری مغز فعال می‌شود. تحریک اعصاب بینایی با حرکت محیط، الهام‌بخش روش جدید بازیابی بینایی نابینایان است. پژوهشگران دانشکده پزشکی دانشگاه پنسلوانیا، ایمپلنت مغزی با هدف تحریک پویای قشر بینایی مغز طراحی کرده‌اند. با مجله‌ی فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

به عبارت دیگر پژوهشگران از تمایل مغز در هنگام مواجهه به تحریک محیطی بهره می‌برند تا بتوانند قشر بینایی مغزی را فعال کنند. نتیجه‌ی این پژوهش در مجله‌ی Cell به چاپ رسیده است. می‌توان گفت ایمپلنت مغزی چشم‌ها را دور می زند و به بازگشت بینایی نابینایان کمک می‌کند. با این روش جدید تحریک مغزی، افراد نابینا توانستند برخی از حروف را ببینند. اما چگونه؟

با دنبال کردن شکل‌ها به وسیله الکتریسیته روی سطح مغز، نوعی دید بیونیک نسبتا واضح و کاربردی فراهم می‌شود. Yoshor استاد دانشگاه پنسلوانیا توانست روش جدید ایمپلنت مغزی را ارائه دهد. وی در یک مطالعه، امکان‌سنجی اولیه کاشت ایمپلنت مغزی را انجام داد. این مطالعه با ایمپلنت Orion ساخت شرکت Second Sight اجرا شد.

ایمپلنت Argus II

شرکت Second Sight به حل مشکلات بینایی می‌پردازد. در سال ۲۰۱۳، سیستم شبکیه چشم این شرکت به نام Argus II مجوز سازمان غذا و داروی آمریکا را دریافت کرد. این محصول از یک دوربین فیلم‌برداری نصب شده بر عینک استفاده می‌کند و اطلاعات را به آرایه‌ی الکترودی در شبکیه چشم می‌فرستد. اگرچه کاربران می‌توانستند تاریکی و نور را تشخیص دهند اما تا بینایی طبیعی چشم فاصله‌ی بسیاری داشت. در سال ۲۰۱۹ تولید این محصول متوقف شد. به تازگی شرکت آمادگی خود را برای از سرگیری آزمایش‌های بالینی ایمپلنت Orion اعلام کرده است.

ایمپلنت مغزی Orion

سامانه‌ی Orion نیز همانند محصول قبلی دارای دوربین فیلم‎برداری بر عینک است. با این تفاوت که اطلاعات را به آرایه‌ی الکترودی داخل قشر بینایی مغز ارسال می‌کند. Argus II تنها برای بیماران چشمی رتینیت پیگمنتوزا کاربرد دارد. در این بیماری سلول‌های گیرنده نوری در شبکیه آسیب دیده اما دیگر بخش‌های سیستم بینایی سالم و قادر به انتقال سیگنال به مغز است. از سوی دیگ، Orion با ارسال مستقیم اطلاعات به مغز بیماران با طیف گسترده‌تر مشکلات بینایی را در برمی‌گیرد. تاکنون ۶ بیمار این ایمپلنت را دریافت کردند. آرایه‌ای از ۶۰ الکترود تصویر دریافتی از دوربین را به مغز میفرستند. اگر یک تصویر ۶۰ پیکسل را تصور کنید متوجه می‌شوید رزولوشن و وضوح زیادی ندارد.

کاربرد ایمپلنت مغزی در بازیابی بینایی

Yoshor با این حقیقت روبرو شد که ارسال اطلاعات به مغز با تحریک استاتیک و ثابت بازدهی بالایی ندارد. یکی از راه‌های حل مشکل، افزایش تعداد الکترودها است. اگر تعداد الکترودها به صدها هزار یا حتی یک میلیون برسد، بسیاری از مشکلات حل می‌شود. با این حال، هنوز این ایده به واقعیت تبدیل نشده است و یک ایده تخیلی بیش نیست. بنابراین Yoshor به بخش نرم‌افزارکار تمرکز کرده است. او چگونگی ارسال پالس‌های الکتریکی به اعصاب بینایی از طریق الکترودها را مورد مطالعه قرار داد. گروه پژوهشی وی آزمایش‌هایی را بر دو داوطلب نابینا اجرا کردند. همچنین تعدادی از افراد بینا که بیماری صرع داشتند نیز در آزمایش‌ها شرکت کردند. در مغز بیماران بینا برای ترسیم تشنج، الکترود‌های موقت قرار داده شده بود.

اگر شکل ثابت یک حرف الفبا بر کف دست نابینا قرار گیرد، فرد نابینا حرف را تشخیص نمی‌دهد. اما اگر شکل حرف بر کف دست کشیده شود، فرد نابینا می‌تواند آن حرف را درک کند. Yoshor و گروهش از همین ایده جهت تحریک دینامیک و پویای مغز فرد نابینا بهره بردند. آن‌ها می‌خواستند به این پرسش پاسخ دهند که چگونه میدان دید انسان بر ناحیه‌های خاصی از مغز نگاشت می‌شود. پژوهشگران با تحریک نقاط خاصی از قشر بینایی مغز، از داوطلبان خواستند محل مشاهده نقطه‌ی نورانی را بیان کنند. به این نقطه‌ی نورانی فسفن (phosphene) می‌گویند. فُسفِن پدیده‌ای است که در آن احساس دیدن یک نور یا نمایان شدن لکه‌هایی در میدان بینایی حتی در زمان بسته بودن چشم در انسان به وجود می‌آید. 

با روش جدید dynamic current steering، الکترودها به صورت پیوسته مغز را تحریک می‌کنند تا شکلی در میدان دید ایجاد شود. در این روش، هر دو داوطلب نابینا و داوطلبان بینا توانستند حروف الفبا مثل M و N و U و W را تشخیص دهند.

گروه پژوهشی بر این باور است در آینده بتواند با به کارگیری پیشرفت‌های هوش مصنوعی و بینایی رایانه، شکل‌های پیچیده‌تر از حروف الفبا همچون تصاویر متحرک را برای افراد نابینا، قابل دیدن کند. ریزپردازنده‌ای را تصور کنید که هر تصویری از دنیای واقعی را به تحریک پویا بر قشر بینایی مغز فرد نابینا تبدیل کند.


بیشتر بخوانیم:

>>پزشکان برای نخستین آزمایش بالینی انسانی ایمپلنت چشم بیونیک آماده می شوند
>>ایمپلنت عصبی و مغزی چگونه کار می کند ؟
>>نابینایان توانستند حروفی که روی مغزشان ترسیم میشود را ببینند


مبنع:spectrum.ieee

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است»

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *