荷兰神经科学研究所的研究人员与唐德斯研究所的同事合作开发了一种模拟器,可以进行人工视觉观察,以研究视觉假体。这个开源工具可供研究人员使用,并为那些对未来应用感兴趣的人提供深入的了解。
失明影响着全世界大约四千万人,预计在未来几年将变得越来越普遍。视觉系统受损的患者大致可分为两类:受损部位位于视网膜感光细胞前方或内部的患者;以及受损部位位于视网膜感光细胞前方或视网膜感光细胞内的患者。以及那些视觉系统受损较严重的人。近年来,已经为第一批患者开发了各种视网膜假体,临床测试正在进行中。第二组的问题更难解决。
对于这些患者来说,一个潜在的解决方案是刺激大脑皮层。通过在大脑视觉皮层植入电极并用微弱电流刺激周围组织,可以产生被称为“光幻视”的微小光点。该假肢将摄像头输入转换为大脑皮层的电刺激。这样做时,它绕过了部分受影响的视觉系统,从而允许某种形式的视觉。您可以将其与高速公路沿线的矩阵标志进行比较,其中各个灯光形成组合图像。
我们如何确保这样的植入物实际上可以用于在街道上导航或阅读文本仍然是一个重要的问题。来自 Pieter Roelfsema 团队的 Maureen van der Grinten 和 Antonia Lozano 以及来自 Donder 研究所的同事都是欧洲大型财团的成员。该联盟正在研究一种专注于视觉大脑皮层的假肢。Maureen van der Grinten 强调:“目前我们可以植入人体的电极数量与我们想要测试的功能之间存在差异。硬件还远远不够。为了弥补这一差距,通常通过模拟来模仿该过程。”
模拟光幻视视觉
“我们不是等到盲人接受植入,而是尝试根据我们所掌握的知识来模拟情况。例如,我们可以以此为基础来了解人们需要多少个光点才能找到一扇门。我们称之为“模拟幻视视觉”。到目前为止,仅使用简单的形状进行了测试:200 个光点,它们在屏幕上整齐排列,大小相等的矩形像素。人们可以用VR透视 来测试这一点,这非常有用,但与佩戴假肢的盲人的实际视力并不相符。”
“为了使我们的模拟更加真实,我们收集了大量文献,创建并验证了模型,并研究了结果与人们报告的效果的对应程度。事实证明,根据刺激中使用的参数,这些点的形状和大小变化很大。你可以想象,如果增加电流,大脑中的刺激会进一步传播,击中更多的神经元,从而提供更大的亮点。电极的位置也决定了点的大小。通过影响各种参数,我们研究了这实际上如何改变人们所看到的。”
公开访问
“该模拟器目前正在奈梅亨进行研究,他们正在调查眼球运动的影响。通过这篇文章,我们希望为其他研究人员提供使用我们的模拟的机会。我们想强调的是,每个人都可以公开使用该模拟器,并可以在必要时灵活地进行调整。甚至可以使用人工智能来优化模拟,这可以帮助您识别特定图像所需的刺激。”
“我们现在还使用模拟器让人们了解这项研究的方向以及几年后进行首次治疗时会发生什么。使用 VR 透视 ,我们可以用 100 个电极来模拟当前情况,这也凸显了通过假肢的视力是多么有限:它们可能能够找到门,但无法识别面部表情。或者,我们可以展示具有数万个电极的情况,以及当这项技术发展得足够远时,这将给我们带来什么。