Мозкові комп'ютерні інтерфейси, створені для відновлення зору та дотику, виявилися такими, що використовують практично однакову архітектуру — попри те, що їх розробляли в різних клініках понад 50 років.
Дослідження
Цей висновок походить із комплексного огляду, опублікованого в Nature Reviews Bioengineering під керівництвом Джакомо Валле, доцента Технологічного університету Чалмерса у Швеції. Валле вперше порівняв два сімейства імплантованих пристроїв пліч-о-пліч: зорові кортикальні протези (VCP), які мають на меті відновити зір, та соматосенсорні кортикальні протези (SCP), які мають на меті відновити дотик.
Обидві системи працюють однаково. Замість того щоб відновлювати пошкоджений зоровий нерв або спинний мозок, вони повністю обходять ушкодження. Мікроелектроди імплантуються безпосередньо в кору головного мозку, де вони отримують цифрові дані від зовнішньої камери або роботизованої руки та перетворюють їх на невеликі електричні імпульси. Мозок читає ці імпульси як природні відчуття.
Валле здивувало те, наскільки близьким було інженерне рішення. Конфігурації електродів, схеми стимуляції та навіть математичні формули, які використовуються для генерації складних зорових патернів, званих фосфенами, виявилися тими самими, які дослідники дотику використовували для створення тонких тактильних відчуттів, таких як відчуття гострого краю або відстеження текстури, що рухається по шкірі. Ця конвергенція стала очевидною, коли науковці, які займаються дотиком, намагаючись створити складні відчуття, зрозуміли, що науковці зору вже вирішували ту саму проблему за допомогою тих самих рівнянь.
Згідно з оглядом, цей збіг не є випадковістю. Природний зір і природний дотик підкоряються спільним нейронним та обчислювальним правилам. Світло, що потрапляє на сітківку, і тиск, що стискає шкіру, — це фізичні вхідні сигнали, які організм перетворює на електричні частоти, які декодує мозок. Протези просто перехоплюють цю існуючу мову.
Чому це важливо
Протягом десятиліть дослідження штучного зору перебували в офтальмології, тоді як дослідження штучного дотику — у клініках моторної реабілітації. Ці дві групи відвідували різні конференції, лікували різних пацієнтів і припускали, що їхні технології принципово різні. Ця роз'єднаність гальмувала прогрес в обох галузях.
Об'єднання їх створює канал взаємного запліднення. Дані клінічних випробувань зорового імпланта тепер можуть безпосередньо впливати на дизайн біонічної кінцівки, і прорив в одній галузі має прискорити іншу. Валле та його співавтори стверджують, що це може скоротити роки на шляху до впровадження життєздатної технології відновлення чуттів для пацієнтів з невиліковною втратою зору або паралічем. Вони навіть пропонують структурну зміну: майбутній «Департамент відновлення чуттів», де пацієнти з різними нейронними дефіцитами отримують доступ до однієї оптимізованої платформи BCI.
Для всіх, хто цікавиться пізнанням, це дослідження є нагадуванням, що мозок — це не набір окремих модулів. Він обробляє світло, тиск і рух через взаємопов'язану електричну логіку — єдина система, яка носить різні капелюхи.
Що ви можете зробити
- Зверніть увагу на те, як співпрацюють ваші чуття. Читання шрифту Брайля, приготування їжі на дотик або навігація в темній кімнаті — усе це тренує міжсенсорну інтеграцію.
- Спробуйте просте завдання із зав'язаними очима — ідентифікуйте предмети лише на дотик — щоб помітити, як багато ваш мозок виводить із мінімального вхідного сигналу.
- Слідкуйте за дослідженнями в галузі нейропротезування; темпи відкриттів у цій сфері прискорюються, оскільки бар'єри руйнуються.
Джерело: Neuroscience News
Цікаво дізнатися про власний мозок? Пройдіть наш безкоштовний адаптивний тест IQ або спробуйте 306 рівнів тренування мозку.