‘광학 슈트’를 뇌에 직접 이식함으로써 시각 장애인 여성이 16년 만에 처음으로 2D 모양과 문자를 인식할 수 있게 되었습니다.
보철 분야의 이러한 엄청난 발전을 뒷받침하는 미국 연구원들은 최근 실험 결과를 발표하여 다시는 시력을 볼 수 없는 사람들을 돕는 방식에 혁명을 일으킬 수 있는 발견을 제시했습니다.
42세의 베르나 고메즈는 독성 시신경병증, 그녀의 눈과 뇌를 연결하는 시신경을 빠르게 파괴한 해로운 의학적 상태.
며칠 만에 고메즈의 두 자녀와 남편의 얼굴은 어둠 속으로 사라졌고 과학 교사로서의 그녀의 경력은 예상치 못한 종말을 맞이했습니다.
그러다 2018년 57세의 고메즈는 과감한 결단을 내렸다. 그녀는 100개의 미세한 바늘이 뇌의 시각 영역에 이식된 작은 전극을 가진 최초의 사람이 되기 위해 자원했습니다. 프로토타입은 대략 4mm x 4mm로 페니보다 크지 않으며 6개월 후에 다시 제거됩니다.
인공적으로 빛을 사용하여 망막을 떠나는 신경을 자극하는 방법으로 연구되고 있는 망막 임플란트와 달리 이 특정 장치는 Moran | Cortivis Prosthesis는 눈과 시신경을 완전히 우회하여 시각적 인식의 원천으로 직접 이동합니다.
스페인에서 장치를 이식하기 위해 신경외과 수술을 받은 후 Gomez는 다음 6개월 동안 매일 4시간 동안 실험실에 가서 새로운 보철물에 대한 테스트와 교육을 받았습니다.
그는 처음 두 달 동안 Gomez가 그녀가 아직도 가끔 그녀의 마음에서 보는 자발적인 깜박임과 그녀의 의지의 직접적인 자극으로 인한 빛의 반점을 구별하도록 하는 데 꽤 많은 시간을 보냈습니다.
그녀가 그렇게 할 수 있게 되면 연구원들은 그녀에게 실제 시각적 문제를 제시할 수 있습니다.
그녀의 의지에 있는 전극이 자극을 받았을 때, Gomez는 포스핀으로 알려진 빛의 따끔거림을 “본다”고 보고했습니다. 자극의 강도에 따라 빛의 반점은 더 밝거나, 더 어둡거나, 흰색이거나, 톤보다 더 어둡게 될 수 있습니다.
2개 이상의 전극을 동시에 자극했을 때 Gomez는 빛의 반점을 더 쉽게 인지할 수 있음을 발견했습니다. 일부 자극 패턴은 수렴하는 점처럼 보였고 다른 자극 패턴은 수평선처럼 보였습니다.
“뭔가가 보여!” 고메즈 외치다 2018년 그녀의 뇌에 하얀 줄무늬가 있는 것을 엿볼 때.
수직선은 연구원들이 유도하기 가장 어려웠지만 훈련이 끝날 무렵 Gomez는 최대 100% 정확도로 수평 및 수직 패턴을 정확하게 구별할 수 있었습니다.
작동 중인 유타의 전극 어레이. (유타 대학교 존 A. 모란 안과 센터)
“게다가, 자극 전극 사이의 거리를 늘리면 지각이 더 길쭉한 모양이 된다고 보고했습니다.” 그들의 종이에 쓰다.
“이것은 포스핀의 크기와 모양이 자극되는 전극의 수뿐만 아니라 공간 분포의 함수임을 시사합니다…”
이러한 유망한 결과를 감안할 때 실험의 마지막 달은 Gomez가 그녀의 의수를 사용하여 글자를 “볼” 수 있는지 확인하는 데 사용되었습니다.
최대 16개의 전극이 다른 패턴으로 동시에 여기되었을 때 Gomez는 I, L, C, V, O와 같은 일부 문자를 안정적으로 인식할 수 있었습니다. 그녀는 대문자 O와 소문자 o도 구별할 수 있었습니다.
나머지 알파벳에 필요한 자극 패턴은 아직 알려지지 않았지만 결과는 뇌의 전극으로 뉴런을 자극하는 방식이 2차원 이미지를 생성할 수 있음을 시사합니다.
실험의 마지막 부분에는 소형 비디오 카메라가 장착된 특수 안경을 쓴 고메즈가 포함되었습니다. 이 카메라는 그녀 앞에 있는 물체를 스캔한 다음 보철물을 통해 그녀의 뇌에 있는 다양한 전극 세트를 자극하여 간단한 시각적 이미지를 생성했습니다.
안경 덕분에 Gomez는 판지에 있는 흑백 줄무늬의 대조적인 경계를 구별할 수 있었습니다. 컴퓨터 화면의 왼쪽 또는 오른쪽 절반에서 큰 흰색 사각형의 위치를 찾을 수도 있습니다. Gomez는 연습을 많이 할수록 더 빨라집니다.
결과는 고무적이지만 6개월 동안 한 주제에 대해서만 나타납니다. 이 프로토타입을 임상에 사용하려면 훨씬 더 오랜 기간 동안 많은 환자를 대상으로 테스트해야 합니다.
다른 연구에서는 유타 전극 어레이로 알려진 동일한 미세 전극 어레이를 뇌의 다른 부분에 이식하여 보철물을 제어하는 데 도움이 되었기 때문에 적어도 단기적으로는 안전하다는 것을 알고 있습니다. 하지만 리스크를 안고 있는 기술은 아직 이르다. 작업 중단 수술 후 불과 몇 개월 만에.
엔지니어가 하드웨어 안정성을 향상시키기 위해 작업함에 따라 시각적 입력을 해석하는 소프트웨어를 프로그래밍하는 방법을 정확히 알아야 합니다.
작년에 휴스턴에 있는 Baylor College of Medicine의 연구원들은 유사한 장치를 시각 피질의 더 깊은 부분에 삽입했습니다. 5명의 연구 참가자(그 중 3명은 시각 장애인이고 2명은 시각 장애인) 중 팀은 이 장치가 시각 장애인이 W, S, Z와 같은 단순한 문자 모양을 추적하는 데 도움이 된다는 것을 발견했습니다.
Gomez의 경우 장치가 신경학적 사망, 발작 또는 기타 부정적인 부작용을 일으켰다는 증거가 없었으며 이는 좋은 신호이며 손상을 경험하지 않은 사람들에게도 미세 자극을 안전하게 사용하여 기능적 시력을 회복할 수 있음을 시사합니다. 가역성. 망막이나 시신경에.
“이 연구의 목표 중 하나는 시각 장애인에게 더 많은 이동성을 제공하는 것입니다.” 그는 말한다 유타 대학의 생명공학자 리처드 노먼(Richard Norman).
“사람, 출입구 또는 자동차를 쉽게 인식할 수 있습니다. 독립성과 보안을 높일 수 있습니다. 이것이 바로 우리가 노력하고 있는 것입니다.”
현재로서는 매우 원시적인 형태의 시각만이 광학 인공물을 사용하여 추적할 수 있는 것처럼 보이지만 맹인과 시각 장애인의 뇌와 이러한 기관을 더 많이 연구할수록 특정 자극 패턴이 재생산될 수 있는 방법을 더 잘 발견할 수 있습니다. 더 복잡한 비주얼.
아마도 언젠가는 미래의 다른 환자들이 고메즈가 한 일 때문에 이 의수로 전체 알파벳을 추적할 수 있을 것입니다. 4명의 다른 환자가 이미 장치를 사용하기 위해 줄을 서 있습니다.
“나는 내가 눈이 멀다는 것을 알고 있고, 나는 항상 눈이 멀다는 것을 압니다.” 고메즈 그녀가 말했다 몇 년 전 성명서에서.
“하지만 미래에 사람들을 돕기 위해 뭔가를 할 수 있을 것 같은 느낌이 들었습니다. 지금도 그렇게 느끼고 있습니다.”
Gomez의 이름은 그녀의 모든 비전과 노력에 대한 논문의 공동 저자로 나열됩니다.
연구는 임상 조사 저널.
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”