Мозговые имплантаты, созданные для восстановления зрения и осязания, как выяснилось, используют практически одну и ту же архитектуру — хотя их разрабатывали в разных клиниках более 50 лет.
Исследование
Этот вывод сделан в подробном обзоре, опубликованном в Nature Reviews Bioengineering под руководством Джакомо Валле, доцента Технологического университета Чалмерса в Швеции. Валле впервые сравнил бок о бок два семейства имплантируемых устройств: зрительные кортикальные протезы (VCP), предназначенные для восстановления зрения, и соматосенсорные кортикальные протезы (SCP), предназначенные для восстановления осязания.
Обе системы работают одинаково. Вместо восстановления повреждённого зрительного нерва или спинного мозга они полностью обходят повреждение. Микроэлектроды имплантируются непосредственно в кору головного мозга, где получают цифровые данные от внешней камеры или роботизированной руки и преобразуют их в слабые электрические импульсы. Мозг воспринимает эти импульсы как естественные ощущения.
Валле поразило, насколько схожей оказалась инженерия. Конфигурации электродов, паттерны стимуляции и даже математические формулы, используемые для создания сложных зрительных образов, называемых фосфенами, оказались теми же, что применяли исследователи осязания для создания тонких тактильных ощущений, например чувства острого края или отслеживания текстуры, движущейся по коже. Совпадение стало очевидным, когда учёные, изучающие осязание и пытавшиеся вызвать сложные ощущения, поняли, что специалисты по зрению уже решают ту же задачу с помощью тех же уравнений.
Согласно обзору, это совпадение не случайно. Естественное зрение и естественное осязание подчиняются общим нейронным и вычислительным правилам. Свет, попадающий на сетчатку, и давление, сжимающее кожу, — это физические воздействия, которые организм преобразует в электрические частоты, декодируемые мозгом. Протезы просто перехватывают этот существующий язык.
Почему это важно
Десятилетиями исследования искусственного зрения велись в офтальмологии, а исследования искусственного осязания — в клиниках двигательной реабилитации. Эти две группы посещали разные конференции, лечили разных пациентов и считали свои технологии принципиально разными. Такая разобщённость замедляла прогресс в обеих областях.
Их объединение создаёт канал взаимного обогащения. Данные клинических испытаний зрительного имплантата теперь могут напрямую влиять на дизайн бионической конечности, и прорыв в одной области должен ускорить другую. Валле и его соавторы утверждают, что это может сократить на годы сроки вывода жизнеспособных технологий восстановления чувств для пациентов с неизлечимой потерей зрения или параличом. Они даже предлагают структурное изменение: создание в будущем «Департамента восстановления чувств», где пациенты с различными неврологическими нарушениями смогут получить доступ к единой оптимизированной платформе BCI.
Для всех, кто интересуется познанием, это исследование — напоминание о том, что мозг не является набором отдельных модулей. Он обрабатывает свет, давление и движение с помощью перекрывающейся электрической логики — единая система, примеряющая разные шляпы.
Что вы можете сделать
- Обратите внимание на то, как взаимодействуют ваши чувства. Чтение шрифта Брайля, приготовление пищи на ощупь или передвижение в тёмной комнате тренируют межсенсорную интеграцию.
- Попробуйте простое задание с завязанными глазами — определение предметов только на ощупь, — чтобы заметить, как много мозг выводит из минимальной информации.
- Следите за исследованиями в области нейропротезирования; темп открытий в этой сфере ускоряется по мере разрушения междисциплинарных барьеров.
Источник: Neuroscience News
Любопытно узнать о собственном мозге? Пройдите наш бесплатный адаптивный тест IQ или попробуйте 306 уровней тренировки мозга.