W siatkówce ludzkiego oka obraz przetwarzany jest na impulsy elektryczne. Impulsy te przesyłane są potem do mózgu i interpretowane jako obraz. Amerykańsko-polski zespół naukowców chce odszyfrować "język", w jakim oko komunikuje się z mózgiem.
Jeśli osiągną swój cel, za pomocą tysięcy maleńkich elektrod można będzie wytworzyć impulsy elektryczne w oku tak, by mózg "zobaczył" obraz z niezwykłą precyzją. Naukowcy liczą na to, że dzięki tym badaniom w przyszłości powstanie implant, który pozwoli osobom niewidomym na wyraźne widzenie, nawet w kolorze, a także czytanie.
Rozwiązanie to pomóc ma przede wszystkim osobom cierpiącym na choroby neurodegeneracyjne wzroku (np. zwyrodnienie plamki żółtej). Uczestnik badań, dr Paweł Hottowy z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej Akademii Górniczo-Hutniczej wyjaśnia, że w dostępnych już na rynku protezach oka sygnał z kamery przetwarzany jest na impulsy elektryczne i transmitowany za pomocą elektrod do komórek siatkówki oka. Dokładność przekazywania sygnału nie jest jednak na razie duża. Osoby niewidome dzięki implantowi potrafią np. znaleźć w pomieszczeniu drzwi, ale nie widzą ich od razu, muszą ich chwilę poszukać.
Zespół z amerykańskich uniwersytetów Stanforda oraz Kalifornijskiego oraz z krakowskiej AGH pracuje nad tym, by w przyszłości implanty pozwalały na dokładniejsze widzenie. Badacze chcą, by w implancie wykorzystywane były znacznie mniejsze elektrody niż obecnie. Będą one gęsto upakowane - zamiast kilkudziesięciu elektrod będzie ich można umieścić na siatkówce nawet kilka tysięcy. Dzięki temu obraz będzie bardziej szczegółowy. Poza tym badacze chcą, by impulsy z jednej elektrody były bardzo precyzyjnie i docierały do pojedynczych komórek zwojowych, a nie do tysięcy na raz.
- To, co w każdej chwili widzimy, to bardzo złożona scena. Trudno ją nam zakodować tak, jak robi to oko - opowiada naukowiec. Wyjaśnia, że w siatkówce znajduje się nawet 20 różnych typów komórek zwojowych - inne komórki odpowiedzialne są np. za przetwarzanie i wysyłanie do mózgu informacji o kolorze, a inne - o ruchu.
Dla naukowców ważne jest więc coraz lepsze poznawanie "języka" impulsów elektrycznych, w jakim różne komórki siatkówki komunikują się z mózgiem, a następnie odtworzenie tych sygnałów i przekazanie ich do odpowiedzialnych za te sygnały komórek. Na razie badacze z USA i Polski chcą nauczyć się dostarczać informacje niezależnie dwóm typom komórek zwojowych: komórkom parasolowatym odpowiedzialnym między innymi za rozpoznawanie ruchu i obrazów o niewielkim kontraście oraz komórkom karłowatym odpowiedzialnym za rozpoznawanie kolorów i szczegółów. Te dwa typy komórek stanowią około 70 proc. wszystkich komórek zwojowych w oku człowieka.
Na razie badacze pracują na siatkówkach makaka - oświetlają je światłem i badają sygnał elektryczny, jaki oko generuje w odpowiedzi na ten bodziec. Następnie za pomocą stymulacji elektrycznej badacze chcą odtworzyć w komórkach dokładnie taki sam sygnał. Na razie potrafią powtórzyć i precyzyjnie przekazać impulsy niezależnie około 10 sąsiadującym ze sobą komórkom zwojowym.
Wyniki tych eksperymentów zostały kilka tygodni temu opublikowane w prestiżowym czasopiśmie "Neuron". Dr Paweł Hottowy podkreśla, że na razie zespół, w którym pracuje, nie buduje implantu. - Zanim takie urządzenie powstanie, może minąć nawet kilkanaście lat - mówi.
Udział zespołu z AGH w tych badaniach finansowany jest w ramach programu HARMONIA Narodowego Centrum Nauki.
(ew/PAP)
