Βρείτε μας στο Google News. Πατήστε εδώ!Ερευνητές στο Ολλανδικό Ινστιτούτο Νευροεπιστήμης έχουν συνεργαστεί με πολλά πανεπιστήμια για να αναπτύξουν ένα νέο εργαλείο ανοιχτού κώδικα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτιστοποίηση της τοποθέτησης οπτικών εμφυτευμάτων εγκεφάλου σε μεγάλη κλίμακα. Η έρευνα δημοσιεύεται στο Journal of Neural Engineering.
Περίπου 40 εκατομμύρια άνθρωποι πάσχουν από τύφλωση παγκοσμίως, αριθμός που αναμένεται να αυξηθεί τα επόμενα χρόνια. Η ομάδα του Pieter Roelfsema εργάζεται σε ηλεκτρόδια που μπορούν να εμφυτευθούν απευθείας στον οπτικό φλοιό του εγκεφάλου, το οποίο θα μπορούσε τελικά να αποκαταστήσει μια υποτυπώδη μορφή όρασης.
Ο Antonio Lozano, συν-συγγραφέας και ερευνητής στην ομάδα Roelfsema, έχει κατασκευάσει ένα εργαλείο που μπορεί να βελτιστοποιήσει την τοποθέτηση ενός τέτοιου εμφυτεύματος. «Ο εγκέφαλος του καθενός είναι διαφορετικός, επομένως δεν είναι κάθε συστοιχία ή σχέδιο τσιπ κατάλληλο για κάθε άτομο», εξηγεί. “Η θέση ενός εμφυτεύματος πρέπει επομένως να προσαρμοστεί για κάθε μεμονωμένη περίπτωση.”
Σε παγκόσμιο επίπεδο, διάφορες ερευνητικές ομάδες αναπτύσσουν εγκεφαλικά εμφυτεύματα. “Είμαστε πιο κοντά σε απτά αποτελέσματα, αλλά δεν είμαστε οι μόνοι. Εταιρείες όπως η Neuralink προχωρούν επίσης πολύ γρήγορα. Μόλις αυτά τα εμφυτεύματα φτάσουν σε κλινικές δοκιμές, θα υπάρχουν τόσα πολλά διαφορετικά μοντέλα και κανάλια που η χειρουργική διαθεσιμότητα θα μπορούσε να γίνει σημαντικό εμπόδιο”, εξηγεί ο Lozano.
Εξατομικευμένη προσέγγιση
Η επιλογή του σημείου εμφύτευσης της πρόθεσης εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, αλλά το εργαλείο του Lozano ενσωματώνει αρκετούς σημαντικούς. Το πρώτο είναι η συνολική επιφάνεια που πρέπει να καλυφθεί (δηλαδή πόσο μεγάλο είναι το εμφύτευμα;). Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας είναι η απόδοση: πώς μπορεί το εμφύτευμα να τοποθετηθεί με τέτοιο τρόπο ώστε να φτάσει όσο το δυνατόν περισσότερα σώματα νευρικών κυττάρων;
Ο τρίτος παράγοντας εξαρτάται από τον τρόπο με τον οποίο ένα εμφύτευμα στέλνει το σήμα του στον εγκέφαλο. Ορισμένοι σχεδιαστές εμφυτευμάτων μπορεί να αποφασίσουν να μιμηθούν το ανθρώπινο μάτι δημιουργώντας εμφυτεύματα με ενσωματωμένο σημείο εστίασης. Σε αυτή την περίπτωση, το σήμα από το εμφύτευμα συγκεντρώνεται περισσότερο στο κέντρο και λιγότερο κοντά στην περιφέρεια. Άλλες εταιρείες μπορεί να δημιουργήσουν ένα εμφύτευμα που κατανέμει το σήμα ομοιόμορφα, έτσι ώστε κάποιος να έχει καλύτερη ιδέα για ολόκληρο το περιβάλλον, αλλά όχι σαφές σημείο εστίασης.
Το εργαλείο ενσωματώνει επίσης έναν περιορισμό ασφαλείας. «Αυτό είναι ίσως το πιο κρίσιμο μέρος», τονίζει ο Lozano ενώ δείχνει μια μεγάλη ομάδα φλεβών που καλύπτει τον οπτικό φλοιό του εγκεφάλου. “Η καταστροφή οποιωνδήποτε φλεβών πρέπει να αποφευχθεί με κάθε κόστος. Έτσι, ο αλγόριθμός μας αναζητά το γλυκό σημείο που βελτιστοποιεί την έξοδο, ελαχιστοποιώντας παράλληλα τους κινδύνους για την ασφάλεια.”
Ένας αποτελεσματικός αλγόριθμος για τεχνητή όραση
Για να προσδιορίσει τη βέλτιστη τοποθεσία, το εργαλείο του Lozano ενσωματώνει ένα σύνολο δεδομένων από τον Noah Benson, έναν ανώτερο επιστήμονα δεδομένων στη Νέα Υόρκη. Χρησιμοποιώντας το σύνολο δεδομένων, το εργαλείο μπορεί να προβλέψει τι θα δει κάποιος όταν το εμφύτευμα τοποθετηθεί σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία. Εάν αυτή η διαδικασία επαναληφθεί σε πολλές θέσεις, το εργαλείο μπορεί να προσδιορίσει τη βέλτιστη θέση εμφύτευσης για τις συγκεκριμένες οπτικές ανάγκες του ατόμου.
Τα βήματα που λαμβάνονται από το εργαλείο μπορούν να συγκριθούν με εκείνα που λαμβάνονται από έναν χειρουργό, ο οποίος θα εντόπισε τις ανάγκες ενός ατόμου και θα προβλέψει τη βέλτιστη τοποθεσία μέσω μιας επίπονης διαδικασίας δοκιμής και λάθους. «Το εργαλείο μας δεν απαιτεί μεγάλη υπολογιστική ισχύ, αλλά είναι πολύ αποδοτικό», προσθέτει ο Lozano. “Ένας χειρουργός θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει αυτό το σύνολο δεδομένων από τη Νέα Υόρκη, να φτάσει σε πραγματικές προβλέψεις και να βελτιστοποιήσει τη θέση του εμφυτεύματος για εκατοντάδες άτομα.”
Δεδομένου ότι τα δεδομένα βασίζονται σε συμμετέχοντες με ανέπαφη όραση, παραμένει ασαφές τι θα μπορεί να δει ένας τυφλός με ένα τέτοιο εμφύτευμα. Για ερευνητικούς σκοπούς, η ομάδα του Lozano έχει κατασκευάσει ένα μοντέλο VR στο οποίο ενσωματώνει όλες τις διαθέσιμες πληροφορίες σχετικά με τη διαδικασία διέγερσης. «Δεν μπορούμε ακόμα να γνωρίζουμε με απόλυτη βεβαιότητα πώς ανταποκρίνεται ο εγκέφαλος στην εξωτερική διέγερση, αλλά αυτό το μοντέλο είναι η καλύτερη δυνατή πρόβλεψή μας».
Μεγάλης κλίμακας και αποτελεσματική εφαρμογή
Μια κρίσιμη πτυχή του εργαλείου του Lozano είναι ότι διατίθεται δωρεάν. «Αυτό είναι το κλειδί», προσθέτει. “Θέλουμε άλλα εργαστήρια και οργανισμοί να μπορούν να χρησιμοποιούν το εργαλείο μας. Με αυτόν τον τρόπο, όποιος έχει σαρώσει τον εγκέφαλό του μπορεί να έχει πρόσβαση και να εντοπίσει εύκολα πού μπορεί να τοποθετηθεί το εμφύτευμα για ασφαλή και βέλτιστα αποτελέσματα.”
Παρόλο που το εργαλείο είναι ήδη χρησιμοποιήσιμο και ανοιχτά προσβάσιμο, ο Lozano θα συνεχίσει να αναπτύσσει περαιτέρω το εργαλείο του. Αυτή η ενημέρωση θα μπορούσε, για παράδειγμα, να λάβει υπόψη πρόσθετα εμφυτεύματα ή “εύκαμπτα νήματα”. “Η νευροεπιστήμη λειτουργεί με διαφορετικές ταχύτητες. Εφόσον η δουλειά μου απαιτεί μόνο υπολογιστή, μπορώ να εργαστώ μπροστά. Επιπλέον, είναι μια πολύ διασκεδαστική διαδικασία”, λέει.
