Cercetătorii au dezvoltat un nou instrument open-source care poate fi utilizat pentru a optimiza plasarea implanturilor cerebrale vizuale pe scară largă.
Aproximativ 40 de milioane de persoane suferă de orbire în întreaga lume, un număr care se aşteaptă să crească în următorii ani.
Un grup de cercetători de la Institutul de Neuroştiinţe din Ţările de Jos (KNAW) în colaborare cu mai multe universităţi lucrează la dezvoltarea unor electrozi care pot fi implantaţi direct pe cortexul vizual al creierului, ceea ce ar putea restabili în cele din urmă o formă rudimentară de vedere.
Grupul pentru vedere şi cogniţie, condus de dr. Pieter Roelfsema, are ca scop înţelegerea mecanismelor corticale ale percepţiei vizuale, memoriei şi plasticităţii. Unul dintre obiectivele cercetătorilor este de a crea o proteză corticală vizuală pentru a reda vederea persoanelor nevăzătoare.
Ei au construit acum un instrument care poate optimiza plasarea unui astfel de implant.
„Creierul fiecărui individ este diferit, astfel încât nu orice implant este potrivit pentru fiecare”, explică Antonio Lozano, coautor şi cercetător în cadrul grupului Roelfsema. „Localizarea unui implant trebuie să fie adaptată fiecărui caz în parte”, spune cercetătorul.
La nivel mondial, diverse grupuri de cercetare dezvoltă implanturi cerebrale.
„Ne apropiem de rezultate tangibile, dar nu suntem singurii. Companii precum Neuralink progresează foarte repede şi bine. Odată ce aceste implanturi vor ajunge la teste clinice, vor exista atât de multe modele şi canale diferite încât disponibilitatea chirurgicală ar putea deveni un blocaj major”, spune cercetătorul.
Alegerea locului de implantare a protezei depinde de diverşi factori, însă noul instrument încorporează mai mulţi factori importanţi.
Primul este suprafaţa totală care trebuie acoperită (adică, cât de mare este implantul). Un alt factor important este randamentul: cum poate fi plasat implantul în aşa fel încât să ajungă la cât mai multe corpuri de celule nervoase. Al treilea factor depinde de modul în care un implant trimite semnalul către creier. Unii proiectanţi de implanturi pot decide să imite ochiul uman prin crearea de implanturi cu un punct de focalizare încorporat. În acest caz, semnalul de la implant este mai concentrat în centru şi mai puţin la periferie. Alte companii pot crea un implant care distribuie semnalul în mod uniform, astfel încât cineva să aibă o idee mai bună despre întregul mediu, dar fără un punct de focalizare clar.
Instrumentul grupului Roelfsem încorporează şi o constrângere de siguranţă.
„Aceasta este probabil cea mai critică parte”, subliniază Lozano în timp ce arată spre un grup mare de vene care acoperă cortexul vizual al creierului.
Un potenţial loc sigur pentru un implant vizual (în albastru), în timp ce venele (roz) care acoperă cortexul vizual rămân intacte. Credit: KNAW, 17 martie 2025
„Deteriorarea oricărei vene trebuie evitată cu orice preţ. Prin urmare, algoritmul nostru caută punctul optim care optimizează producţia, minimizând în acelaşi timp riscurile pentru siguranţă”, explică el.
„Încă nu putem şti cu certitudine absolută cum răspunde creierul la stimularea externă, dar acest model este cea mai bună predicţie posibilă", spune el.
Pentru a identifica regiunea optimă din creier, instrumentul încorporează un set de date pe baza căruia poate estima ce va vedea o persoană atunci când implantul este plasat într-o anumită regiune. Dacă acest proces este repetat pe mai multe regiuni, instrumentul poate identifica poziţia optimă a implantului pentru nevoile vizuale specifice ale persoanei.
Etapele parcurse de instrument pot fi comparate cu cele parcurse de un chirurg, care ar identifica nevoile unei persoane şi ar estima regiunea optimă printr-un proces extenuant de încercare şi eroare.
„Instrumentul nostru nu necesită multă putere de calcul, dar este foarte eficient”, adaugă Lozano. „Un chirurg ar putea utiliza acest set de date pentru a ajunge la predicţii reale şi i-ar permite să optimizeze regiunea amplasării implantului pentru sute de persoane”, notează cercetătorul.
Întrucât datele se bazează pe participanţi cu vederea intactă, rămâne neclar ce va putea vedea o persoană oarbă cu un astfel de implant.
În scopuri de cercetare, grupul lui Lozano a construit un model VR în care au încorporat toate informaţiile disponibile despre procesul de stimulare.
„Încă nu putem şti cu certitudine absolută cum răspunde creierul la stimularea externă, dar acest model este cea mai bună predicţie posibilă”, spun cercetătorii.
Un aspect-cheie al instrumentului este faptul că este disponibil gratuit. „Asta e cheia”, adaugă Lozano. „Dorim ca alte laboratoare şi organizaţii să poată utiliza instrumentul nostru. În acest fel, oricine îşi scanează creierul îl poate accesa şi poate identifica cu uşurinţă locul în care poate fi plasat implantul pentru rezultate sigure şi optime”.
Chiar dacă instrumentul este deja utilizabil şi accesibil în mod deschis, cercetătorii vor continua să dezvolte în continuare instrumentul. Cercetătorii speră că instrumentul actual se va dovedi eficient odată ce implanturile vor fi gata pentru testele clinice.
„Vrem să facem această tehnologie cât mai utilă şi mai sigură posibil pentru mulţi oameni. De aceea subliniem amploarea sa. Şi nu este vorba doar de cifre mari. Cu ajutorul instrumentului nostru, neurochirurgii pot optimiza eficient proiectarea implanturilor cerebrale. Credem cu siguranţă că va fi foarte util”, a mai precizat cercetătorul olandez.
Un articol care descrie noul instrument a fost publicat în Journal of Neural Engineering.
