Новый метод лечения нарушений зрительной системы неврологического характера.

English version

22 сентября 2014 года на ресурсе www.businesswire.com было опубликовано сообщение от компании EBS Technologies об открытии ее первой офтальмологической клинической базы в Германии, предлагающей использование устройства EBS NEXT WAVE™ для стимуляции мозга, способствующее расширению поля зрения пациентов с ослабленным зрением, вызванным глаукомой, инсультом и другими неврологическими заболеваниями.

На официальном сайте компании EBS Technologies можно ​​найти описание предлагаемого терапевтического подхода: 

Терапия посредством электрической синхронизации мозга (EBS therapy) 
- (англ. Еlectrical brain synchronization (EBS), далее по тексту ЭСМ) представляет собой совершенно новый метод лечения нарушений зрительной системы, имеющих неврологический характер.

ЭСМ терапия – это безопасное неинвазивное электростимуляционное устройство, нацеленное на восстановление выпадений поля зрения (при которых некоторые объекты на сетчатке глаза не фиксируются и «выпадают» из общего поля зрения), вызванные неврологическими расстройствами, такими как инсульт, черепно-мозговая травма, передняя ишемическая оптическая нейропатия, нейропатия зрительного нерва, а также нескольким видами глаукомы. Общим для вышеперечисленных заболеваний является повреждение нервных структур в зрительном нерве и/или в тех областях мозга, которые отвечают за зрительное восприятие с последующим снижением эффективности зрительного восприятия.

В некоторых случаях функциональность зрительного нерва может быть восстановлена ​​путем спонтанной реорганизации мозга (т.н. эффект самовосстановления). Тем не менее, большинство из произошедших таким образом функциональных утрат считаются постоянными.

ЭСМ технология NEXT WAVE™, предполагает использование вызванного током набора электрических импульсов, передающихся пациенту посредством 4-х электродов, размещаемых вокруг глаз пациента.

Механизм действия

Согласно теоретико-информационного подхода, вся информация в головном мозге хранится в виде неврологических сетей. После травмы или из-за конкретных неврологических заболеваний головного мозга (инсульта или черепно-мозговой травмы; нервно-офтальмологического заболевания, такого как глаукома), эти сети повреждаются в разной степени, что может привести к потере функции (напр. к выпадению полей зрения). Потеря функции происходит не только в результате смерти пораженных клеток, но также и в результате неактивности выживших клеток, формирующих сеть.

ЭСМ терапия направлена на улучшение остаточной функции этих сетей посредством реактивации выживших, но неактивных клеток с последующим повторным включением их в сеть (т.н. нейро-синхронизация). В дополнение к такому нейро-пластическому эффекту, стимуляция переменным током оказывает также нейро-защитное действие, улучшающее метаболизм нервных клеток. Результатом ЭСМ терапии является восстанавление части функциональных возможностей головного мозга, либо сокращение дальнейшей утраты функции (напр., при глаукоме).

Во время ЭСМ терапии происходит стимуляция сетчатки пациента (т.н. ретино-фугальная стимуляция, см. глоссарий) и создается серия потенциалов действия, передающихся по зрительному нерву в зрительный центр мозга. Мозг интерпретирует эти сигналы как световые ощущения (фосфены). В то же время, измерение сигналов электроэнцефалограммы (ЭЭГ) головного мозга позволяет оптимизировать импульсную последовательность для получения постоянного эффекта от накопленного опыта.

ЭСМ терапия длится 10 дней и состоит из 10 сеансов, по 70 минут каждый.

Эффективность ЭСМ терапии была продемонстрирована в рандомизированном, плацебо-контролируемом, и двойном слепом исследовании (см.глоссарий). 

Критериями оценки этого исследования служили данные изменения поля зрения пациента, отображающие его пространственное восприятие. Эти изменения были определены и подсчитаны посредством стандартизированных периметрических измерений (измерений поля зрения). При среднем улучшении  поля зрения на 24%, данные исследований оказались статистически достоверными.

ЭСМ терапия соответствует основным требованиям директив ЕС и доступна в квалифицированных клинических центрах  Германии.

Согласно текущих данных, ЭСМ терапия может активировать спонтанные процессы пластичности мозга, что может приводить к дальнейшему улучшению эффективности зрительного восприятия пациента даже после завершения терапии. 

_____________________________________
Глоссарий:
1. В ходе рандомизированного, плацебо-контролируемого исследования, все участники процесса случайным образом разделяются на две группы. Одна группа проходит фактическую терапию, в то время как вторая группа является контрольной и получает плацебо. Двойное слепое означает, что ни участники процесса, ни врачи не знают, кто фактически проходит терапию и кто получает плацебо. При использовании данной процедуры обеспечивается статистически объективная оценка исследования.

2. Ретино-фугальные нервные волокна сообщают глаз с мозгом. Ретино-фугальная стимуляция усиливает раздражение нервных клеток, расположенных в сетчатке с помощью электрических импульсов и / или оптических раздражителей. Они передаются через зрительный нерв и зрительный таламус к зрительной зоне коры головного мозга, находящейся в задней части головы, где происходит обработка изображений головным мозгом.

Кортикальный зрительный имплантат Доктора Добелля

English version

Источник изображения

Я нашла очень интересную статью доктора Добелля (Dr. Dobelle) "Обеспечение искусственного зрения слепому посредством подключения телекамеры к зрительной коре" (“Artificial Vision for the Blind by Connecting a Television Camera to the Visual Cortex”). Статья была опубликована в 2000 году, так что сразу отмечу, что многие характеристики описываемого зрительного имплантата могли усовершенствоваться с тех пор. Меня невероятно удивило то, что первые имплантаты в кору головного мозга с целью стимулирования зрительной зоны устанавливались еще в 70-х годах.

Доктор Добелль наряду с более чем 300 другими учеными, врачами, инженерами и хирургами,  разработал кортикальный зрительный имплантат, который в отличие от других типов имплантатов, обеспечивающих искусственное зрение (в частности, стимуляторов сетчатки), применим практически во всех случаях, приведших к слепоте. В частности, наличие глазных яблок в данном случае не обязательно.

Исследовательская группа также предоставила работающий от батарейки электронный интерфейс, который, заменяя камеру, позволяет незрячему добровольцу получать изображение непосредственно с телевизора, пользоваться компьютером, и иметь доступ к сети Интернет.

Искусственная система видения: компьютер и пакет электроники, прикрепленный к поясу с выходным кабелем, ведущим к электродам, вживленным в мозг.

Как сообщает автор статьи, толчком для его исследований послужила основополагающая статья, опубликованная группой Джайлса Бриндли (Giles Brindley) еще в 1968 году. Их первые эксперименты по стимуляции коры мозга  человека были проведены в 1970-1972 годах на 37 зрячих добровольцах, перенесших операции по удалению опухоли и других повреждений в затылочной доле под местной анестезией. В 1972-1973 годах они затем стимулировали визуальную кору трех слепых добровольцев, которым на несколько дней  были временно имплантированы электродные массивы. В их последующих экспериментах принимали участие четыре слепых добровольца, которым с помощью подкожных соединительных пьедесталов были перманентно установлены электродные массивы. Двум добровольцам электроды были имплантированы в 1974 году. В одном случае массив был удален, как и планировалось,  через 3 месяца после операции, а во втором – по истечению 14 лет. Второй доброволец согласился продлить участие в исследовании, но его имплантат был удален из-за инфекции, передаваемой через кровь (инфекция не была вызвана имплантатом). Первые пять добровольцев были прооперированы в Университете Западного Онтарио в Лондоне, (Канада). Двум другим незрячим добровольцам, в том числе объекту данной статьи, имплантаты были установлены в 1978 году в Колумбийско-пресвитерианском медицинском центре в Нью-Йорке. Оба добровольца носили установленные имплантаты более 20 лет, при этом никаких случаев инфицирования, либо других проблем не возникло.

Волонтер и имплантат

Доктор Добелль в своей статье подробно описывает 62 летнего пациента, который вследствие травмы потерял зрение на одном глазе в возрасте 22-х лет, и полностью ослеп в возрасте 36 лет из-за второй травмы. Он беспрерывно был трудоустроен, как до, так и после потери зрения, и работал администратором в штате Нью-Йорк. Он вышел на пенсию в 1997 году по истечению 32 лет трудового стажа. Электрод был имплантирован в 1978 году, когда пациенту был 41 год. Имплантированный  пьедестал и внутричерепная электродная матрица использовались для экспериментального стимулирования зрительной коры (медиальной поверхности правой затылочной доли) в течение 20 лет. Тем не менее, пятое поколение внешнего пакета электроники и программное обеспечение -  совершенно новые, и основаны на передовых технологиях, которые лишь недавно стали доступными. Рентгенограмма имплантированной в зрительную кору матрицы электродов показана на рисунке ниже.

Рентген электродной матрицы на медиальной поверхности правой затылочной доли.

Первичная операция была произведена в 1978 году и была выполнена под местной анестезией. Вероятно, процесс имплантации у будущих пациентов сможет выполняться в амбулаторных условиях большинством нейрохирургов.

Фосфены и их Карта в поле зрения

Разработанный доктором Добеллем зрительный протез производит черно-белое изображение "фосфенов" зрительной коры, аналогичных изображениям, проецируемым на лампочки стадионных табло.

При стимуляции, каждый электрод производит 1-4 близко расположенных фосфенов. Каждый фосфен в кластере воспринимает область диаметром карандаша, расположенном на расстоянии вытянутой руки. Рабочая группа доктора Добелля определила, что в таком случае фосфеновая карта пациента покрывает площадь размерами ок. 20 см в высоту и 7,5 см в ширину.

Электронная начинка

Черно-белая телевизионная камера (292 х 512- пиксельная ПЗС-матрица) питается от батареи 9 В, и подключается через канал с батарейным питанием к субноутбуку, расположенному в ремне. Камера f 14.5, с 69° полем зрения, имеет точечную диафрагму вместо линзы для сведения к минимуму размера и веса устройства. Камера также имеет электронную "радужку" для автоматического контроля экспозиции. Субноутбук включает процессор 233 МГц, 32 Мб оперативной памяти и жесткий диск на 4 Гб. Он также имеет ЖК-экран и клавиатуру. К ремню также крепится второй микроконтроллер, и сопутствующая электроника для  стимулирования мозга. Этот генератор сигналов соединен через чрескожный пьедестал с электродами, имплантированными в зрительной коре. Компьютер вместе с пакетом электроники соразмерны словарю и весят около 4,5 кг, включая камеру, кабели, и аккумуляторные батареи. Аккумуляторная батарея для компьютера работает ок. 3-х часов,  батарея для остального пакета электроники – ок. 6 часов. Такая общая конфигурация, в которой один компьютер взаимодействует с камерой, а второй - контролирует стимулирующую электронику, использовался командой д-ра Добелля с 1969. Программное обеспечение включает в себя около 25 000 строк кода в дополнение к операционной системе субноутбуков. Большая часть кода написана в C++, в то время как некоторые – в C. Второй микроконтроллер программируется на языке ассемблера.

С целью снижения затрат и легкости в обслуживании, система искусственного зрения состоит из стандартных коммерческих компонентов. Компьютер, стимулирующая электроника и программное обеспечение являются внешними элементами, что позволяет модернизировать и ремонтировать систему.

Характеристики системы

Система д-ра Добелля обеспечивает слабое околоцентральное туннельное зрение. Картинка, которую видит пациент - черно-белая с дефектом рассеянного поля (вызванного промежутками между фосфенами); восприятие глубины отсутствует.

Пациент учится пользоваться системой в течение 1 однодневного сеанса. Далее он продолжает практиковаться по 3-4 часа в день 2-3 дня в неделю. Благодаря  сканированию пациент может распознавать 15-сантиметровый квадрат "акробатика E" (см. рис. [а]) на расстоянии 1,5 м, буквы Снеллена  [b], проходить HOTV тест [c], распознавать кольца Ландольта [d] и картинки Ли [e] аналогичного размера. Эти психофизические тесты приведены на рисунке ниже:

Пациент также может распознавать счет пальцев. Вышеперечисленные тесты по определению остроты зрения (за исключением счета пальцев), были проведены с использованием чистых черных символов на чистом белом фоне при освещенности более чем 1000 лк. Доброволец может распознавать буквы высотой ок. 5 см на расстоянии ок. 1,5 м, что соответствует остроте зрения примерно 6/120 (в метрах).

Как это ни парадоксально, более крупные символы немного сложнее распознаются этим волонтером, т.к. они выходят за рамки его визуального "туннеля". Знаки, меньшие, чем 6/360 (в метрах) также достаточно воспроизводимы.

Аналогичные результаты остроты зрения были достигнуты при замене камеры на телевизор/ компьютер/Интернет интерфейс, хотя сканирование выполняется медленнее.

Не смотря на то, что при стимуляции зрительной коры у зрячих пациентов, у них зачастую воспроизводились цветные фосфены, незрячие добровольцы видят только бесцветные фосфены. Вероятно, это связано с ухудшением состояния клеток и / или синоптических соединений, необходимых для цветового зрения. Таким образом, вероятно,  цветовое искусственное зрение останется невозможным у незрячих пациентов. Тем не менее, использование  оптических фильтров может помочь различать цвета. Вполне возможно, что хроматические ощущения смогут иметь место в случаях, когда имплантат устанавливается вскоре после утраты зрения - до того как нейронная сеть, ответственная за цветовое зрение, атрофируется.

Контрастность изображения полностью зависит от программного обеспечения, регулируется экспериментальной командой в зависимости от экспериментальной ситуации. Система также позволяет воспроизводить картинку в виде черно-белого фотографического негатива. Это особенно полезно при распознавании черных символов на белом фоне. Эти символы затем обрабатываются компьютером, и появляются в виде матрицы белых фосфенов в темном поле зрения пациента. Карта фосфенов не соответствует центру поля зрения пациента. Фосфены двигаются вместе с движением глаз. Однако зафиксировать изображение пациент может, направляя видеокамеру мышцами шеи (не глаз).

Распознавание контура

А) Изображение детского манекена высотой 95 см и лыжной шапочки, расположенной случайным образом на стене.

B) То же изображение после распознавания контура с помощью фильтров Цобеля и черно/ белого преобразования из негатива. Незрячий волонтер может легко найти шапку и обнаружить розетки в стене. Точно так же, дверные проемы проявляются в виде контура из белых фосфенов на черном фоне. Изображение обрабатывается и передается пациенту со скоростью 8 кадров в секунду.

Ультразвуковой дальномер

При распознавании контура объекта, незрячим пациентам особенно важно знать, как далеко расположена стена от манекена.

Разместив электростатический датчик на левой линзе очков пациента (сбоку от камеры и ниже лазерной указки), команда Добелля начала исследовать возможность передачи пациенту дополнительной информации, которая может быть визуализирована посредством модуляции яркости изображения, частоты мигания и особенностью отдельных фосфенов.

В заключение следует заметить, что ни один из семи незрячих добровольцев, участвующих в данном исследовании, не испытывал эпилептических симптомов или других системных проблем, связанных с имплантатом. Проанализировав клинический опыт, накопленный за последние 30 лет, и имплантировав другие типы нейростимуляторов (для контроля дыхания, боли и мочеполовой системы) тысячам пациентов в более чем 40 странах, команда Добелля считает, что основным риском при установке устройства искусственного зрения является возникновение инфекции, а это может потребовать удаления имплантата наряду с антибактериальной терапией. 

Все изображения за исключением первого взяты из статьи доктора Добелля Artificial Vision for the Blind by Connecting a Television Camera to the Visual Cortex 

Биогибридный имплантат сетчатки

English version

Источник изображения: http://www.io.mei.titech.ac.jp/research/retina/

Недавно я нашла очень интересную научную статью "Биогибридный Визуальный протез для Восстановления Зрения» авторства Тору Яги. 

Группой доктора Тору Яги (Tohru Yagi) были проведены фундаментальные исследования и создание/ интеграции системы биогибридного имплантата сетчатки, состоящего из культивируемых нейронов на микроэлектромеханических системах (МЭМС). Соответственно, биогибридный визуальный протез сочетает в себе характеристики регенеративной (восстановительной) медицины и зрительных протезов. Первый прототип состоит из внешнего и внутреннего устройств. В процессе работы зрительного протеза визуальная информация фиксируется видеокамерой на внешнем устройстве. Затем, после кодирования, эта информация отправляется на внутреннее устройство через инфракрасный (ИК) узел связи. После того, как внутреннее устройство получает данные ИК, оно генерирует соответствующие электрические импульсы для стимулирования культивируемых нейронов, которые, в свою очередь, посылают сигналы в мозг, и пользователь может воспринять визуальную информацию. Наиболее характерной особенностью биогибридного имплантата, является то, что аксоны трансплантированных нейронов используются в качестве живого электрического кабеля, служащий для образования функциональных связей между нейронами, расположенными на электродной матрице и центральной нервной системой. 

Установка биогибридных имплантатов требует имплантации не только МЭМС, но и трансплантации нервных клеток. Недавно было показано, что когда нервные клетки и шванновские клетки пребывают вместе, независимо от их происхождения (визуальная кора или периферия), удлинению нервных волокон способствуют факторы, продуцируемые шванновскими клетками, вследствие чего происходит образование миелиновой оболочки. Таким образом, используется искусственный зрительный нерв, приготовленный из клеток Шванна (трубка с полупроницаемой мембраной, заполненная культивируемыми клетками Шванна, внеклеточного матрикса и нейротрофических факторов), аксоны этих нервных клеток направляются в вышестоящую зрительную кору, соединяя МЭМС с зрительной корой. 

Таким образом, нервные клетки используются в качестве «живого электрического кабеля ». После того, как соединение установлено, нервные клетки передают сигналы в зрительную зону коры в ответ на электрические импульсы, передаваемые электродной матрицей. Поскольку нервные клетки трансплантируются как часть визуального протеза, биогибридный имплантат подходит для слепых пациентов, чьи оптические нервы и/или ганглиозные клетки сетчатки повреждены (напр., при глаукоме и диабетической ретинопатии). 

Хотя биогибридные имплантаты имеют свои преимущества, существует много проблем, связанных с трансплантацией нервных клеток. Даже если аксоны нервных клеток направлены в зрительную кору, сигналы не могут быть переданы до тех пор, пока не образуется соединение между нейронами зрительной коры и синапсами, установится функциональная связь посредством нейромедиаторов. Основной задачей для данного типа протеза является надежное воспроизведение функции передачи сигнала между искусственным устройством и трансплантированными нервными клетками, а также между трансплантированными нервными клетками и зрительной корой. 

Помимо того, при длительном использовании металлических электродов происходит нарастание на них соединительной ткани, что вызывает агрегирование глиомы и/или образование рубцов. Группа доктора Тору Яги считает, что возможно разработать проводящий полимерный электрод, имеющий высокое сродство к биологическим тканям. Этот электрод может быть связан с нервной тканью на молекулярном уровне, так что нейрон будет стимулироваться внутриклеточно или квази-внутриклеточно. Это поможет значительно снизить пороговый ток, улучшить функциональность и биосовместимость электродов. Для этой цели, они разрабатывают технику микро/нанофабрикации проводящих полимеров.

Субретинальный протез сетчатки Alpha IMS

English version

Этот пост я хотела бы посвятить субретинальному протезу сетчатки Alpha IMS, выпускаемому компанией Retina Implant AG, Ройтлинген, Германия [сайт компании]. Научная статья профессора Eberhart Zrenner, одного из разработчиков данного протеза дает вполне ясную картину о том, что этот протез собой представляет [ссылка на статью].

Субретинальный протез имеет микрочип, который воспринимает свет и генерирует стимулирующие сигналы одновременно во многих местах расположения пикселей, используя микрофотодиодную матрицу. Субретинальный протез заменяет функцию поврежденных фоторецепторов. Протез преобразует свет изображения, падающего на сетчатку в ток низкого напряжения, который пропорционален световому раздражителю. Субретинальный протез уникален тем, что блок фотодиод-усилитель-электрод содержится в пределах одного пикселя микрофотодиодной матрицы таким образом, что каждый электрод обеспечивает электрический стимул остальных соседних нейронов, отражая визуальный сигнал, который обычно принимается через соответствующий фоторецептор, утративший свою функциональность.

Рис.1. Субретинальный имплантат. 

(а) Микрофотодиодная матрица, представляющая собой светочувствительный КМОП-чип размером 3,0х3,1 мм с 1500 пиксель-генерирующими элементами, расположенными на полиимидной пленке толщиной 20 мкм. На пленке также находится дополнительная тест-площадка с 16 электродами для прямой электростимуляции. 

(b) На расстоянии примерно 25 мм от чипа, расположенного на экваторе глазного яблока, пленка прикрепляется к склере с помощью небольшой фиксирующей площадки, проходит по орбите и переходит в подкожный силиконовый кабель, который с помощью разъема подключается позади уха к блоку управления питанием. 

(c) Увеличение электродной матрицы для прямой электростимуляции, где видно 16 электродов, состоящих из четырех частей; видны размеры электродов. 

(d) Схема стимуляции через матрицу электродов прямой электростимуляции (напр., 'U'). 

(e, f) переключение с треугольника на квадрат посредством переключающейся стимуляции одного электрода. 

(g) Увеличение четырех из 1500 элементов («пикселей»), где показаны прямоугольные фотодиоды над каждым квадратным электродом и его контактное отверстие, соединяющее электрод со схемой усилителя (наложенный эскиз).

Источник изображения:  "Subretinal electronic chips allow blind patients to read letters and combine them to words", E. Zrenner et al.

Фактически, изображение ловится несколько раз в секунду одновременно всеми фотодиодами. Каждый элемент («пиксель») генерирует монофазные импульсы анодного напряжения на своем электроде. Таким образом, пикселированная повторяющаяся стимуляция передается одновременно всеми электродами к примыкающим группам биполярных клеток. Величина тока, передаваемого каждым электродом, зависит от яркости на каждом фотодиоде. Свет преобразуется в импульс заряда каждым пикселем. Чип охватывают угол зрения около 11º на 11º (1º - это ок. 288 мкм на сетчатке). Расстояние между двумя электродами микрофотодиодной матрицы соответствует углу поля зрения 15 мин дуги. Несмотря на то, что этот показатель невысок, такого угла поля зрения достаточно для ориентации в пространстве и для локализации объекта, как это можно наблюдать у пациентов с дистрофией периферической части сетчатки. Для чтения достаточно поля зрения 3º на 5º.

Рисунок 2. Положение имплантата в организме. 

(а) Кабель от имплантированного чипа в глазу проходит под височной мышцей и выходит за ухом. Далее кабель соединяется с блоком управления мощностью, управляемым беспроводным способом. 

(b) Положение имплантата под прозрачной сетчаткой. 

(с) Фотодиоды микрофотодиодной матрицы, усилители и электроды по отношению к нейронам сетчатки и пигментному эпителию. 

(d) Пациент с блоком беспроводного управления, прикрепленного к воротнику. 

(е) Расположение полиимидной пленки (красная) и кабеля (зеленый) в районе орбиты в трехмерной реконструкции компьютерной томографии. 

(f) Фотография субретинальной части имплантата на заднем полюсе глаза. Фотография сделана через зрачок пациента.

Источник изображения:  "Subretinal electronic chips allow blind patients to read letters and combine them to words", E. Zrenner et al.

Поскольку на микрочип Alpha IMS изображение поступает не из внешней камеры, а посредством самого глаза, на данный момент это единственный имплантат сетчатки, где принимающая изображение антенная матрица перемещается вместе с глазом. Это имеет практическое значение, так как естественные движения глаз в таком случае используются для нахождения и фиксации цели.

Летом 2013 г. Alpha IMS протез получил разрешение на продажу на рынке Европы (CE Mark).

Цена имплантата составляет ок.100 000 Евро (по данным на апрель 2013 г.).

Приспособление BrainPort, позволяющее слепым "видеть" языком

English version

Компанией Wicab, Inc. (Миделтон, штат Висконсин) было разработано приспособление, с помощью которого незрячие люди могут «увидеть» окружающий мир языком.

Уникальная технология была изобретена доктором Полом Бач-и-Ритом (Paul Bach-y-Rita) в 1998 году [аналитическая статья Kenneth S. Suslick] и позволяет передавать изображение, полученное цифровой камерой, на электродную матрицу, накладывающуюся на язык и стимулирующую его рецепторы.

Детальнее о приспособлении.

Визуальная система BrainPort компании Wicab, Inc. [сайт компании]  работает по такому принципу: видеосигнал поступает от камеры, закреплённой в районе лба, в процессор, который управляет зумом, яркостью и другими параметрами изображения. Он также преобразует цифровые сигналы в электрические импульсы, фактически принимая на себя функции сетчатки.

Электродная матрица размером 3х3 см состоит из более чем 600 электродов, каждый из которых соответствует сразу нескольким пикселям в камере. Интенсивность света напрямую влияет на силу тока и длительность электрических сигналов, которые ощущает язык. Электродная матрица обеспечивает пространственную ориентацию благодаря тому, что вспышка в центре зрительного поля отображается в виде импульса в середине матрицы. Белые точки передаются высоким уровнем электрического сигнала, чёрные – отсутствием напряжения. Усеивающие язык нервные окончания воспринимают эти импульсы, по описанию добровольцев, подобно пузырькам шампанского. Как дело обстоит дальше – в визуальную или соматосенсорную область коры поступают данные – остаётся пока неясным [материал из http://www.membrana.ru/particle/1131].

Приспособление обеспечивает незрячим людям монохромное зрение, способность видеть не пятна, а предметы и возможность совершать привычные действия: налить кофе, нажать кнопку лифта, прочесть надпись на стене.

О развитии изобретения.

Доктор Пол Бач-и-Рита (1934-2006) ещё в конце 1960-х начал проводить эксперименты с визуальным восприятием через тактильный контакт и разработал вначале так называемые тактильные заменяющие зрение системы, способные доставлять визуальную информацию в мозг посредством стимуляторов, находящихся в контакте с кожей одной из нескольких частей тела (живот, спина, бедра, кончики пальцев). После надлежащих тренировок, незрячие люди могли ощущать изображение в пространстве, а не на коже. Тем не менее, успешность результатов ограничивалась неудобством практического применения приспособлений. Механические вибротактильные системы были громоздкими и потребляли много энергии, а электротактильные системы требовали высокого напряжения, особенно в областях кончиков пальцев из-за защитного толстого слоя между внешней средой и кожными сенсорными рецепторами.

А вот язык очень чувствителен и мобилен, и поскольку он находится в защищенном пространстве рта, сенсорные рецепторы находятся близко к поверхности. Кроме того, слюна отлично проводит электрические импульсы. Именно поэтому доктор Пол Бач-и-Рита провел эксперимент с языковыми рецепторами [статья ученого] и продемонстрировал, что языку требуется всего лишь 3% напряжения (5-15 В) и намного меньше тока (0,4-2,0мА), по сравнению с кончиками пальцев.

Смотрите видео от ВВС:

Erik Weihenmayer: незрячий скалолаз, "видящий" языком

*все изображения взяты с сайта компании-производителя

OrCam умные очки

English version

OrCam  - это интеллектуальная камера, установленная ​​в оправе очков, которая «видит» текст, распознает объекты и передает информацию владельцу с помощью наушников с костной проводимостью звука.  Устройство позволяет читать книги или газеты, распознавать номинал купюр, и даже определять, на какой продукт вы указываете.

Когда вы указываете на конкретную статью или параграф, OrCam  начинает считывать текст с начала раздела. Его мощный компьютер переводит печатное слово в аудио втечении двух секунд.

На данный момент цена девайса составляет $ 2,500.00

Протез cетчатки Argus® II

English version

Изображение создано Dr. Wentai Liu

источник изображения

Что такое Argus® II и в каких случаях потери зрения подходит?

Протез сетчатки – это биомедицинский имплантат, предназначен для частичного восстановления полезного зрения. Данный вид имплантата подходит людям, утратившим зрение вследствие дегенеративного заболевания сетчатки, такого как пигментный ретинит, при котором происходит значительное повреждение фоторецепторов глаза.

источник изображения

Как он работает?

Argus II позволяет визуальному импульсу полностью обойти поврежденные фоторецепторы. Миниатюрная видеокамера, размещенная в очках пациента, улавливает картинку. Видео передается на небольшой компьютер, который носит пациент (т. е., блок обработки видео), где картинка обрабатывается и преобразуется в команды, отправляющиеся обратно в очки через кабель. Эти команды передаются по беспроводной сети на антенну в имплантате. Сигналы затем отправляются в электродную матрицу, которая испускает небольшие электрические импульсы. Эти импульсы обходят поврежденные фоторецепторы и стимулируют оставшиеся клетки сетчатки, которые затем передают визуальную информацию по зрительному нерву в мозг, позволяя воспринимать рисунок света. Пациенты обучаются интерпретировать получаемые визуальные модели.

Что пациент может увидеть?

Argus II обеспечивает несколько «пикселированное» виденье, состоящее из пятен света, которые в идеальном случае охватывают 20° центрального поля зрения. Это область, сравнимая с 30-сантиметровой линейкой, находящейся на расстоянии вытянутой руки.

Некоторые пациенты могут легко различить формы, выявить крупные письменные символы, и найти источники света, в то время как другие не в состоянии интерпретировать пространственную информацию о визуальной картинке. Обучаясь,  пациенты совершенствовали свои способности ориентироваться и маневрировать в пространстве с помощью Argus II.

По состоянию на март 2014, Argus II был имплантирован более чем 80-ти пациентам (включая участвующих в клинических испытаниях, см. статью Fernandes RA и соавт.). Лучший результат по остроте зрения, который был достигнут посредством данного имплантата, составил 6/378 (в метрах), что равно 0,016. Для сравнения, Всемирной организацией здравоохранения слепота устанавливается при показателях остроты зрения 6/150 (что равно 0,04) и ниже.

Где приспособление утверждено?

Argus II допущен к применению в Европейской экономической зоне (CE Mark) с 2011 года и доступен в некоторых европейских странах. С февраля 2013 также одобрен в США (FDA, см. постановление).