愿景:光刺激为盲人而量身定做的

刺激神经系统的神经技术开辟了新的途径治疗人类疾病,如假胳膊和腿,恢复截肢者的触觉,假肢的指尖,提供详细的感觉反馈不同接触决议,和intraneural刺激来帮助盲人给的感觉。

欧洲科学家表明,合作视神经刺激是一种很有前途的脑科学帮助盲人,与现有技术有能力的约束只提供简单的视觉信号。

然而,科学家们的视力(没有双关)是设计这些简单的视觉信号在帮助盲人日常生活是有意义的。视神经刺激也避免侵入性程序直接刺激大脑的视觉皮质。但如何优化刺激视觉神经产生一致的和有意义的视觉感觉?

后续合作的结果,师范学校Superiore圣安娜和师范学校国际米兰Superiore di某Avanzati,今天发表在模式,显示一个新的刺激视神经的协议是一种很有前途的方法来开发个性化的视觉信号帮助偏见,也考虑到视觉皮层信号。目前协议已经测试人工神经网络模拟整个视觉系统,称为卷积神经网络(CNN)通常用于计算机视觉检测和分类对象。科学家们还进行了心理物理测试十个健康受试者,模仿什么人会看到视神经刺激,表明成功的目标识别是兼容的结果从CNN。

“我们不只是试图刺激视神经引起视觉感知,“西蒙Romeni解释说,欧洲科学家、该研究的第一作者。“我们正在开发一种优化刺激协议考虑整个视觉系统如何回应视神经刺激。”

“研究显示,你可以使用机器学习方法优化视神经刺激。它显示了更一般的全部潜能的机器学习来优化刺激对实验鼠协议,“继续Silvestro Micera,欧洲曾基金会主席转化神经工程和生物电子学教授师范学校Superiore圣。

恢复视力,但有限的决议

这个想法是为了刺激视神经产生光幻视,光在一个地区的感觉一个人的视野。欧洲科学家计划使用intraneural电极,那些穿透神经而不是缠绕在它,但仍有极大的限制产生的感知形象。

约束来自视觉神经生理学的电极技术的维度。intraneural电极由刺激网站,和这些相比在数量上很少,百万在视神经轴突捆绑,后者不超过直径几毫米。换句话说,给定刺激网站达到成百上千来自视网膜神经纤维或周围轴突,导致非常粗糙的电刺激。

调优这个粗电刺激是一个重大挑战neuroprosthetics一般,但更多的光信号极其复杂而信号提供上、下肢的感觉反馈,例如。

科学家们的工作是第一个特性自动优化视神经刺激协议。“最相关的概念发展与第一次,我们已经定义的问题被关闭循环的优化神经刺激大脑皮层激活模式,“Romeni解释道。“在我们的模型中,我们可以利用大脑皮层信号指导神经刺激产生的结果与比的理论最佳当前神经刺激优化方法。”

“我们的研究显示,有可能引起预期的活动模式的深层,CNN,模拟视觉皮层区域。下一步是理解模式应该唤起为了引入任意视觉对象的知觉,”大卫。Zoccolan,继续和头部的神经生理学教授SISSA视觉神经科学实验室。“为了迎接这一挑战,我们正致力于构建预测模型基于cnn的神经反应。这些模型将学习“优化”的视觉皮层神经元根据他们的反应电池的视觉图像,从而揭示图像空间和响应之间的映射空间的中央视力恢复。”

临床试验和未来的密码

目前,欧洲职业足球联盟intraneural电极尚未在人体上试验。

与临床试验计划在明年在亲自与意大利合作伙伴Gemelli在罗马,同样的地方移植手截肢者进行,科学家们想知道未来的志愿者会看到。

“翻译病人需要处理主体间的变异性,neuroprosthetics中的一个著名问题,“Romeni说。“我们正在远离理解神经系统和我们知道的一切现有技术具有内在的局限性。我们的方法将帮助解决和处理大脑是如何解释的刺激,希望导致更自然和有效的协议。”

挑战是巨大的,但科学家们正在采取的步骤把愿景变成现实。