Исследователи из UC Santa Barbara, ETH Zurich и Университета Мигеля Эрнандеса разработали систему на базе искусственного интеллекта для улучшения работы зрительных протезов. Технология позволяет более точно стимулировать зрительную кору мозга и предсказывать, какие визуальные образы воспринимает человек. Результаты исследования опубликованы в журнале Neuron.
В отличие от устройств, стимулирующих сетчатку глаза, кортикальные протезы подают электрические сигналы напрямую в затылочную область мозга. Это делает их перспективными для людей, потерявших зрение из-за инсультов, травм головы или нейродегенеративных заболеваний, при которых зрительная кора сохраняет способность реагировать на стимулы.
Эксперимент с имплантом
В 2024 году команда протестировала свои модели в Испании на 27-летнем мужчине, ослепшем после травмы мозга. В его зрительную кору был временно установлен имплант с 96 электродами. При подаче тока пациент видел фосфены — вспышки, пятна или фигуры света, напоминающие звезды или фейерверки.
Основной проблемой было отсутствие стабильности: одна и та же стимуляция не всегда вызывала одинаковую реакцию. Чтобы решить это, ученые обучили глубокую нейронную сеть предсказывать ответы коры мозга на разные настройки тока, учитывая при этом фоновую активность мозга непосредственно перед стимуляцией.
Результаты и выводы
Система с ИИ смогла генерировать нужные паттерны нейронной активности точнее, чем традиционные методы, и при этом требовала меньшего электрического тока. Исследователи обнаружили, что данные о самой активности мозга являются более надежным предиктором визуального опыта, чем параметры поданного тока.
Майкл Бейелер из UC Santa Barbara отметил, что мозг не работает как экран с пикселями, где увеличение числа электродов автоматически улучшает изображение. Электроды взаимодействуют друг с другом, а нейронные ответы постоянно колеблются, поэтому устройство должно адаптироваться к конкретному человеку, а не работать по фиксированному шаблону.
Перспективы технологии
Использованный в опыте имплант позволял одновременно стимулировать кору и записывать ее реакцию. Это дало возможность обучать ИИ на реальных откликах мозга и субъективных описаниях пациента о размере, цвете и яркости увиденного.
Ученые полагают, что будущие бионические глаза должны не просто подавать сигналы, но и постоянно мониторить реакцию мозга, используя обратную связь для корректировки стимуляции. Такой персонализированный подход может стать ключом к восстановлению полноценного зрения.
