Plug and see: bioničko oko 'uštekano' izravno u mozak

Sve je teže pisati o napretku bioničke tehnologije - kombinaciji medicine i bioinženjerstva s računarstvom - jer se nerijetko dogodi da se novosti na tom području javljaju brže nego što se stigne osmisliti i napisati tekst

Igor Berecki utorak, 11. veljače 2020. u 06:00

Kada sam prije svega nekoliko dana na iznimno dobro posjećenoj Bug Future Show tech-konferenciji održao keynote speech (fensi-šmensi naziv za predavanje), istaknuo sam kako je razvoj znanosti, a napose medicine i informatičkih tehnologija, nezadrživo usmjereno prema objedinjavanju i spajanju funkcija živčanog sustava (mozga) i informatike (računala), te kako je za očekivati da će Elon Musk sa svojim timom genijalaca okupljenih oko projekta Neuralink u vrlo skoro vrijeme javno prezentirati već najavljene fascinantne rezultate u kojima se udružuju kibernetika i neurologija, računalo i mozak, informatika i anatomija.

Šesnaest godina sljepoće

E, sad, ukoliko Elon i njegovi drugari ne budu u skorije vrijeme (i ne mislim pritom na godine niti mjesece, već doslovce na dane) pokazali ono na čemu tako marljivo rade, već za par tjedana će umjesto breaking newsa postati broken news. Jer, diljem svijeta i drugi timovi znanstvenika i inženjera dosljedno slijede Mooreovu eksponencijalnu krivulju napretka tehnologije i ne čase ni časa u svojim nastojanjima da stvari koje su do prije godinu-dvije bile tek sadržaj maštovitih science-fiction romana i filmova koliko već danas pretvore u fascinantnu, upotrebljivu digitalno-robotiziranu cyber-realnost.

Bernardete Gómez, slijepa dragovoljka kojoj je kirurška implantacija elektroda u centar za vid u mozgu omogućila da nakon 16 godina ponovo 'progleda'
Bernardete Gómez, slijepa dragovoljka kojoj je kirurška implantacija elektroda u centar za vid u mozgu omogućila da nakon 16 godina ponovo 'progleda'

Naime, upravo je objavljeno da je 58-godišnjoj Bernardeti Gómez - koja je slijepa već 16 godina zbog bolesti koja joj je nepovratno oštetila oči i vidne živce - u lubanju kirurškim putem ugrađen računalni priključak (port), čije su elektrode usađene izravno u vizualni korteks, dio mozga odgovoran za analizu i prepoznavanje vidnih impulsa iz oka. Koristeći bioničko oko koje je razvio španjolski liječnik i neuroinžinjer dr. Eduardo Fernandez, Bernardeta ponovno gleda i vidi - a da pritom uopće ne koristi svoje biološke oči.

Kako je detaljnije opisano u članku u časopisu MIT Technology Review, sustav kojega je Fernandez sa suradnicima razvio u svom laboratoriju na Sveučilištu Miguela Hernandeza u španjolskom gradu Elche, sastoji se od nekoliko funkcionalnih sklopova, baš kao i ljudski osjet vida: naočale s kamerom koja se spaja na računalo, u kojemu softver „nahranjen“ umjetnom inteligencijom i deep-learning algoritmima  prevodi „živi“ video zapis u elektroničke signale, koji se iz računala putem kabela šalju u port, priključak kojega je Fernandezov kirurški dio tima ugradio u stražnji dio lubanje gospođe Gómez. Taj se port povezuje s mikroimplantatom usađenim u vizualni korteks mozga Gómezove, a mikroelektrode iz implantata stimuliraju neurone vizualnog korteksa umjetnim vidnim impulsima, stvarajući u centru za vid računalno generiranu sliku onoga što kamera snima.

Shematski prikaz principa rada 'bioničkog oka': umjesto bolešću oštećene očne pozadine, vidnog živca i vidnih neuronskih putova, pacijentu je osjet vida omogućen signalom koji se iz kamere obrađuje u računalu, konvertira u neuralne mikroelektrične impulse i šalje u centar za vid putem stotinjak mikroelektroda usađenih u mozak
Shematski prikaz principa rada 'bioničkog oka': umjesto bolešću oštećene očne pozadine, vidnog živca i vidnih neuronskih putova, pacijentu je osjet vida omogućen signalom koji se iz kamere obrađuje u računalu, konvertira u neuralne mikroelektrične impulse i šalje u centar za vid putem stotinjak mikroelektroda usađenih u mozak

Igranje Pac-Mana 'naslijepo'

Objava ovih rezultata uslijedila je nakon što je pacijentica punih šest mjeseci nosila i koristila bioničke naočale i usadak u mozgu; šest mjeseci je vremenski rok kojega je Fernandez dobio od nadležnih državnih medicinskih službi za testiranje bioničkog oka na slijepoj pacijentici-volonterki, prije nego što je morao ukloniti implantat koji se sastoji od 100 elektroda usađenih u njezin zatiljni, okcipitalni dio kore mozga.

Tih šest mjeseci Gómezova je posjećivala laboratorij četiri puta tjedno, koristeći bionički vizualni sustav kako bi ponovo gledala svijet oko sebe nakon 16 godina mraka. Mada je ono što je "vidjela" u svojem umu bilo tek nešto više od nakupina točkica niske rezolucije, bilo je posve dovoljno da joj omogući prepoznavanje svjetla, slova i ljudi. "Štoviše, uspješno je igrala i jednostavnu računalnu igru ​​sličnu Pac-Manu, čija grafika joj je iz računala bila imputirana izravno u mozak", piše MIT Tech.

Dr. Eduardo Fernandez, voditelj istraživačkog tima zaslužnog za izradu 'bioničkog oka'
Dr. Eduardo Fernandez, voditelj istraživačkog tima zaslužnog za izradu 'bioničkog oka'

Sada kada Fernandez zna da njegovo bioničko oko zaista funkcionira, najavio je daljnje korake: iznalaženje tehničkih rješenja za sprečavanje razgradnje i odbacivanja implantiranih elektroda u mozgu, za povećanje rezolucije (i posljedično poboljšanje kvalitete „slike“ u mozgu pacijenta), te testiranje bioničkog vizualnog sustava na više ljudi.

"Bernardeta je bila naš prvi pacijent, no tijekom sljedećih nekoliko godina ugradili ćemo implantate u još pet slijepih ljudi, dragovoljaca u daljnjim pokusima", rekao je agenciji MIT Tech. "Napravili smo slične eksperimente na životinjama, no pritom nam nedostaje povratna informacija: mačka ili majmun nam ne mogu tako detaljno objasniti što vide."

Može bez očiju, može i bez živca

Baš kao što Musk i njegov Neuralink nisu jedini koji rade na razvijanju novih tehnologija spajanja mozga i računala, tako ni Fernandez nije jedini istraživač koji razvija bioničko oko, izum koji vraća vid slijepima a zaobilazi biološke oči.

Alex Shortt, kirurg u klinici za bolesti oka Optegra, još u srpnju 2019. je objavio kako je njegov tim usredotočen na razvoj sustava koji djeluje slično kao Fernandezov. Nekoliko ruskih istraživačkih timova uspješno konvertira mikroelektrične impulse iz vidnog korteksa u računalno generirane slike onoga što oko vidi i što živčanim vlaknima šalje u centar za vid. A takvih i sličnih medicinsko-tehnološko-računalnih timova i eksperimenata je sve više, s rezultatima koji su već najavljeni i trebali bi u najskorije vrijeme biti prezentirani znanstvenoj javnosti.

„Ranije su svi pokušaji stvaranja 'bioničkog oka' bili usmjereni na implantaciju mikroelektroda u sâmo oko, tamo gdje je fotoosjetljiva mrežnica odgovorna za prijem slike svijeta kojega gledamo. To je međutim zahtijevalo dva anatomska preduvjeta: da imate zdrav organ - oko i zdravu vezu između oka  i mozga - optički živac. No, ako bioničkim sustavom potpuno zaobiđete oko i živac, te se kamerom 'priključite' izravno na vizualni korteks mozga, otvarate potencijal za vraćanje vida mnogo većem broju slijepih ljudi" - zaključuje dr. Shortt.

- - - -

Za one koji žele znati više o anatomiji i fiziologiji oka i vida, mogu toplo preporučiti izvrsno napisan, informativan i minuciozno detaljan Web Vision Online Book, zbriku tekstova iz tipkovnica najeminentnijih stručnjaka iz tog područja (pored ostalih i sâmog dr. Eduarda Fernandeza, voditelja projekta bioničkog oka).

 

Igor „Doc“ Berecki je pedijatar je na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Od posla se opušta antistresnim aktivnostima: od pisanja svojevremeno popularnih tekstova i ilustracija u tiskanom izdanju časopisa BUG, crtkanja grafika i dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, te fejsbučkog blogiranja o craft-pivima, životnim neistinama i medicinskim trivijama, sve do pasioniranog kuhanja posve probavljivih jela i sviranja slabo probavljivog bluesa.