[fot. Sandra Cunningham, Zdjęcie przedstawia młynek do kawy i worek pełen ziaren]
Zmarły niedawno neurobiolog Paul Bachy- Rita w latach sześćdziesiątych zasugerował, że „widzimy mózgiem, a nie oczami”. Dziś jego idea konkretyzuje się w postaci całkowicie nieinwazyjnego urządzenia, które chociaż częściowo może przywrócić wrażenia wzrokowe niewidomym, przekazując bodźce świetlne do mózgu za pośrednictwem nerwów znajdujących się na powierzchni języka.
Urządzenie o nazwie BrainPort, zademonstrowane po raz pierwszy w 2003 roku przez neuronaukowców z firmy Wicab z Middleton w stanie Wisconsin (jej współzałożycielem był Bach-y-Rita), powinno znaleźć się w sprzedaży jeszcze w tym roku. Zastąpi ono 2 mln nerwów wzrokowych, łączących siatkówkę z korą mózgu. Miniaturowa kamera cyfrowa, umieszczona na oprawce okularów przeciwsłonecznych użytkownika, rejestruje obrazy. Dane z niej nie trafiają jednak do oczu, lecz do kieszonkowego komputerka, pozwalającego zmieniać na przykład powiększenie i czułość oraz mieszczącego procesor przetwarzający cyfrowy obraz na impulsy elektryczne.
Procesor dostarcza sygnały za pośrednictwem „lizaka” -macierzy elektrod o powierzchni około 9 cm2, umieszczanej bezpośrednio na języku, który wydaje się idealnym narządem do odbierania bodźców elektrycznych (ważne, że ślina jest dobrym przewodnikiem prądu). Ponadto zakończenia nerwów w języku są rozmieszczone gęsto i znajdują się bliżej powierzchni skóry niż w innych narządach. Opuszki palców na przykład pokrywa zrogowaciała warstwa martwych komórek (stratum corneum).
Każda elektroda lizaka odpowiada zespołowi pikseli. Oświetlone dają silne impulsy elektryczne, podczas gdy ciemne nie wytwarzają żadnego sygnału. Nerwy na powierzchni języka rejestrują te sygnały, co przypomina nieco uczucie pozostawiane przez bąbelki gazu z szampana lub cukierki musujące.
Zazwyczaj osoba niewidoma po kwadransie korzystania z urządzenia BrainPort zaczyna rozróżniać docierające z niego informacje przestrzenne – wyjaśnia William Seiple, dyrektor naukowy Lighthouse International, organizacji non profit, która zajmuje się badaniami narządu wzroku. Elektrody są skorelowane przestrzennie z pikselami – kiedy kamera widzi jasne obiekty pośrodku ciemnego korytarza, stymulowany jest środek języka. „Reszta to kwestia ćwiczeń, jak w przypadku jazdy na rowerze – tłumaczy Aimee Arnoldussen, badacz z Wicab, i dodaje, że – proces przypomina naukę widzenia u niemowląt. Z początku rzeczy mogą wydawać się dziwne, ale z biegiem czasu stają się znane”.
Seiple pracuje z czworgiem pacjentów, którzy raz w tygodniu uczą się korzystać z BrainPort. Opowiada, że osoby te szybko opanowały umiejętność odnajdywania drzwi i przycisków w windzie, rozpoznawania liter i cyfr, a przy stole pewnie sięgają po kubek czy sztućce. „Początkowo byłem zaskoczony możliwościami urządzenia – wspomina naukowiec. – Pewien mężczyzna rozpłakał się, gdy zobaczył pierwszą w swym życiu literę”. Badacze muszą jeszcze sprawdzić, czy sygnały z elektrody trafiają do ośrodków wzroku w korze mózgu, jak w przypadku zwykłego obrazu, czy może do ośrodków somatosensorycznych kory, jak w przypadku bodźców dotykowych odbieranych za pomocą języka.
Aby opracować kryteria pozwalające monitorować postępy w opanowywaniu sztucznego widzenia, Amy Nau, optometryk z Eye Center University of Pittsburgh Medical Center, zamierza prowadzić próby z urządzeniem BrainPort jednocześnie z badaniem innych protez wzroku, takich jak implanty wszczepiane do siatkówki i kory mózgu. „Nie możemy zaprzestać tworzenia mapy oka. Trzeba cofnąć się o krok i opisać elementarne wrażenia, jakich doznają ludzie z nich korzystający” – tłumaczy. Nau jest szczególnie zainteresowana BrainPort, gdyż w odróżnieniu od innych urządzeń jest on nieinwazyjny.
[fot. Wicab, Zdjęcie przedstawia urządzenie BrainPort]
„Wiele osób, które utraciły wzrok, desperacko pragnie go odzyskać” – wyjaśnia badaczka. Według danych National Institutes of Health co najmniej milion Amerykanów w wieku powyżej 40 lat jest w myśl prawa uznawanych za niewidomych, co znaczy, że ich ostrość widzenia spadła poniżej 20/200 lub pole widzenia zmalało poniżej 20°. Utrata wzroku przez dorosłych kosztuje państwo rocznie 51,4 mld dolarów.
Chociaż stosowanie protez opartych na różnego rodzaju czujnikach nie pozwala w pełni przywrócić wzroku, to przynajmniej dostarcza informacji ułatwiających orientację w przestrzeni. Firma Wicab postanowiła w końcu sierpnia zgłosić BrainPort amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA) w celu uzyskania odpowiedniego certyfikatu – informuje prezes zarządu Robert Beckman. Przewiduje on, że postępowanie proceduralne zakończy się jeszcze w 2009 roku i urządzenie będzie mogło pojawić się na rynku w cenie około 10 tys. dolarów.
*Artykuł jest przedrukiem materiału, który ukazał się w miesięczniku „Świat Nauki”, nr 11(219), wyd. Prószyński Media Sp. z o.o.
