TLDR: I když bionické oči známe i z minulosti, nové protetikum obešlo oční nerv a úspěšně – byť v malé kvalitě – vyvolalo zrakový vjem přímo v mozku. To je důležitý milník pro další výzkum. Studie tuna.

Publikováno původně 28.října 2021, znovuvydáno v rámci série rok ve vědě.

Co zrak vzal, to zrak dal

Uplynulo 16 let od chvíle, kdy se u tehdy 42leté Berny Gomez objevila toxická optická neuropatie – nemoc likvidující vlivem nějakého druhu toxinu optické nervy spojující oči s mozkem. Během pouhých několika dní tak kompletně přišla o zrak. Co ale osud vzal, nyní zase dal. Berna Gomez se totiž stala první (byť dočasnou) příjemkyní implantátu, který ji vrátil schopnost vidět!

O tom, že „nějaký druh implantátu umožnil vidět slepým“ asi neslyšíte poprvé. A skutečně se řada podobných studií objevila v minulosti. U dnešního článku v podstatně také recykluji své pět let staré meme, které řešilo v zásadě podobný druh vizuálního protetika Argus II pro britské pacienty. Co je tedy nové? Krom toho, že nynější implantát nenese jméno levného pivka, především nejde o oční protetikum, ale neuroprotetikum. Což bude chtít malinko vysvětlovačku…

Zmíněné starší „bionické oko“ Argus II je v zásadě kamera napojená na nervy v očích. Napojení je realizováno skrze pole 60 mikroelektrod – to může vypadat extrémně (ŠEDESÁT ELEKTROD!), ale v reálu to poskytuje rozlišení 6×10 pixelů. Každá mikroelektroda totiž „rozsvítí“ jeden „pixel“ obrazu. A možná tomu nebudete věřit, ale rozlišení 6×10 není zrovna něco, z čeho by přecházel zrak.

Byť, samozřejmě, je pořád lepší než de facto slepota!

Tohle platilo (a platí – pořád to není úplně běžné protetikum a pořád to může mnoha lidem pomoct) pro „starší“ bionické oko. Ale v případě Berny Gomez jde nové neuroprotetikum mnohem hlouběji do jádra pudla. Neboli, jak by pravil klasik z obrázku výše…

We Have To Go Deeper

Kvůli poškození očního nervu vlivem prvotní infekce totiž u paní Gomez nestačilo zavést cosi na způsob Argus II (popřípadě přímo Argus II), protože nervy spojující oko a mozek byly jaksi značně poškozené. Bylo proto nutné zcela obejít (!) oko a zavést napojení na kameru rovnou do optického centra mozku!

A to je mnohem složitější než využít existující spojení s okem. Po první dva měsíce od implantace mikroelektrod od Moran/Cortivis se tak paní Gomez snažila vůbec jenom odlišit světelné problesky světla (které spontánně „viděla“ pořád) se světlem vyvolaným přímou stimulací mozku skrze implantát. Ale jakmile se jí to podařilo, mohl tým začít upravovat stimulaci implantátem – a v zásadě se musel naučit mluvit „řečí“ pacientčina mozku tak, aby informace z mikroelektrod putovaly za správnými částmi mozku...

Prostě a jednoduše: tím, že tým obešel oční nerv, musel vytvořit analog signálu tohoto nervu přímo v hlavě. A to si žádalo mravenčí pilování toho, co pacientka (ne)viděla, a jaké signály vědátoři zvolili. Nejtěžší bylo třeba navodit vjem svislých čar, takže trvalo dlouho, než Gomez správně odlišila horizontální a vertikální vzory. Anebo se ukázalo, že vjemy měly podlouhlejší tvary jenom v okamžiku, kdy se zvětšila vzdálenost mezi jednotlivými stimulačními elektrodami.

To nám řeklo zcela novou věc! Nezáleží jenom na počtu mikroelektrod (viz rozlišení 6×10 u Argus II), ale i jejich prostorovém uspořádání!

O krok blíž cíli

Nyní ale musí zazvonit zvonec a udělat pohádce konec. I když nynější neuroprotetikum zraku odhalilo významné poznatky pro budoucí podobné srandy, neumí stále doslovné zázraky. Především: nynější studie byla čistý experiment, a byť pacientka byla v závěru pokusu dokonce s to odlišovat jednotlivá písmena ukázaná na kameru, „kvalita“ zobrazení se jaksi nelišila od „kvality“ Argus II. A jelikož šlo o pokus, neuroprotetika byla později také odňata (což věděla Gomez od počátku experimentu, a přesto se do něj HLPčkově přihlásila).

I tak jde však o významný skok kupředu v naší schopnosti stimulovat zrak přímo v mozku! Nejenže implantát neuškodil, ale dokonce mírně pomohl. Leč o realitě výzkumu svědčí nejlépe to, že nynějším cílem ještě není vrátit slepým lidem plnohodnotný zrak (nebo dokonce lepší!), ale vrátit jim alespoň minimální kvalitu života – schopnost rozeznat, kde jsou dveře, nebo kde je člověk. Cokoliv lepšího… ještě nějaký čas umět nebudeme.

Zatím vědátoři pořád činí dětské krůčky, ale se znalostmi z nynějšího pokusu se jeví reálné obejít oko i v budoucnu a směřovat zraková protetika rovnou na mozek. Proč? Krom toho, že to vyřeší část poškození mozku to slibuje i vyšší kvalitu a unifikovanější péči.

Blíží se totiž zřejmě podstatně efektivnější implantáty od Neuralinku a jim podobných, které budou moct nabídnout rozlišení v tisících pixelů a víc. To už stačí aspoň na odlišení fotky stromu vs. fotky Leonarda DiCapria. I když by tyto vlásčité mikroelektrody teoreticky mělo jít operovat i očí, zamýšleny budou primárně pro mozek. A zde bude také nejsnazší jejich zavádění!

To, že nyní víme, jak přibližně vyvolat v mozku relativně ostrý zrakový vjem, tak možná ještě nestačí k přečtení denního tisku – ale jde o nezbytný mezistupeň k tomuto cíli. A až za deset či dvacet let budou slepci běžně dostávat podobná protetika a budou schopni běžnějšího života, poděkovat za to budou moct i půlročnímu experimentu, v němž hrála první housle Berny Gomez!

[Ladislav Loukota]

A k Neuralinku víc hír…

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je [email protected]