Изкуственият интелект помогна за по-прецизно управление на зрителната протеза, имплантирана в мозъка на човек, ослепял вследствие на травма. Моделът за дълбоко обучение е подбирал различни схеми за електрическа стимулация, предсказвал е реакцията на мозъка и е позволявал да се постигне желаният ефект с по-малък ток. Изследователите смятат, че този подход може да направи кортикалните протези по-прецизни и персонализирани — устройството ще може да се адаптира към особеностите на мозъка на конкретния човек.

За разлика от устройствата, които въздействат върху ретината, зрителните кортикални протези подават електрически импулси към мозъка, заобикаляйки увредените очи и зрителните нерви. Този подход открива възможности за възстановяване на зрението при хора, ослепели в резултат на травми на главата, инсулти или невродегенеративни заболявания, при условие че активността на зрителната кора е запазена. Потенциално тази технология може да помогне на пациенти, които са загубили зрението си вече в зряла възраст.

Учените проведоха експеримент в Испания с участието на 27-годишен мъж, загубил зрението си вследствие на черепно-мозъчна травма. В зрителната му кора за шест месеца беше имплантирана 96-канална матрица от електроди, която при подаване на ток предизвикваше появата на фосфени — светлинни петна или прости форми, които могат да се възприемат като светкавици, звезди или светлинки.

За да управляват по-прецизно това възприятие, изследователите обучиха невронната мрежа да прогнозира реакцията на мозъка към различните комбинации от електрически стимули. При това моделът е отчел не само параметрите на стимулацията, но и активността на мозъка непосредствено преди експеримента. След това изкуственият интелект е подбрал такива схеми на въздействие, които с най-голяма вероятност биха предизвикали желания модел на невронна активност.

Какво показаха тестовете

Тестовете показаха, че схемите, разработени от ИИ, по-точно възпроизвеждат зададената мозъчна активност и изискват по-малък електрически ток в сравнение с други методи.

Освен това данните за действителната активност на невроните по-добре предсказваха това, което участникът вижда, отколкото само параметрите на стимулацията. В някои експерименти той също така описва формата, размера, яркостта и цвета на възприеманите фосфени.

Учените обясняват, че мозъкът не възприема сигналите от електродите като обикновени пиксели на екрана.Невронният отклик постоянно се променя, съседните електроди си влияят взаимно, а един и същ импулс предизвиква различни зрителни образи в зависимост от текущото състояние на мозъка. За да се реши този проблем, имплантът, използван в експеримента, е работил в два режима: едновременно е стимулирал невроните и е регистрирал тяхната активност. Това е дало възможност на ИИ-модела да настройва параметрите на въздействието въз основа на обратната връзка от мозъка на участника.

Този подход може да стане основа за по-надеждни зрителни протези, които ще се адаптират към мозъка на конкретния човек. Вместо фиксирана схема на стимулация устройството ще анализира реакцията на невроните и ще променя параметрите на въздействието в реално време. При това изследователите все още трябва да разберат как точно моделите на мозъчната активност се превръщат в осмислено зрително възприятие и доколко добре такъв подход ще работи в пълноценните протези.