محاكاة أجهزة لتعويض البصر نافذة على مستقبل الإبصار
كيف تعمل الأطراف الاصطناعية البصرية؟
طور الباحثون في المعهد الهولندي بالتعاون مع زملائهم في معهد دوندرز لأبحاث الأعصاب محاكاة تسمح بإجراء مشاهدات بصرية اصطناعية محوسبة لأغراض البحث والتطوير في مجال الأطراف الاصطناعية البصرية.
وتتيح هذه الأداة مفتوحة المصدر المتاحة للباحثين والمهتمين نظرة ثاقبة على تطبيقاتها المستقبلية.
يُعاني من العمى حوالي ٤٠ مليون شخص حول العالم، ومن المتوقع أن يزداد هذا العدد بشكل ملحوظ في السنوات القادمة
يمكن تقسيم مرضى تلف الجهاز البصري بشكل عام إلى مجموعتين رئيسيتين:
المجموعة الأولى: المصابون بتلف يقع أمام أو داخل مستقبلات الضوء (الخلايا المخروطية والخلايا العصوية) في الشبكية.
المجموعة الثانية: المصابون بتلف يقع في أجزاء أخرى من الجهاز البصري بعد الشبكية.
وفي السنوات الأخيرة تم تطوير العديد من الأطراف الاصطناعية الشبكية للمجموعة الأولى من المرضى وحاليًا الاختبارات السريرية جارية أما بالنسبة للمجموعة الثانية فإن التحديات أكبر.
والحل المحتمل لهؤلاء المرضى يكمن في تحفيز قشرة الدماغ البصرية من خلال زرع أقطاب كهربائية في قشرة الدماغ البصرية وتحفيز الأنسجة المحيطة بتيارات كهربائية ضعيفة، يمكن توليد نقاط ضوء صغيرة تعرف باسم"الفوسفينات".
وتعمل هذه الأطراف الاصطناعية على تحويل إشارات الكاميرا إلى تحفيز كهربائي لقشرة الدماغ البصرية وبذلك تتجاوز جزءًا من الجهاز البصري المصاب، وبالتالي تسمح بدورها ببعض من أشكال الرؤية يمكنك مقارنته بلوحة مصفوفة على جانب الطريق، حيث تشكل أضواء فردية صورة مشتركة.
يظهر مثال مجزأ من المحاكاة صورة عادية على اليسار، وصورة تحتوي على آلاف الأقطاب الكهربائية في الوسط، وصورة بها ١٠٠ قطب على اليمين ويبقى السؤال الأهم هو كيف يمكننا التأكد من إمكانية استخدام مثل هذا الزرع فعليًا للتنقل في الشارع أو قراءة النصوص.
تعد كل من مورين فان دير جرينتن وأنتونيا لوزانو من مجموعة بيتر رولفسيما،إلى جانب زملاء من معهد دوندرز، أعضاء في تحالف أوروبي كبير يعمل هذا التحالف على تطوير طرف اصطناعي يركز على قشرة الدماغ البصرية.
تؤكد مورين فان دير جرينتن: "في الوقت الحالي، هناك تناقض بين عددالأقطاب الكهربائية التي يمكننا زرعها في الأشخاص والوظائف التي نرغب في اختبارها ببساطة، لم يصل الجهاز بعد إلى المستوى المطلوب لسد هذه الفجوة، غالبًا ما تتم محاكاة العملية من خلال محاكاة حاسوبية".
مضيفةً: "بدلاً من الانتظار حتى يتلقى الأشخاص المكفوفون الزرع، نحاول محاكاة الحالة بناءً على المعرفة التي نمتلكها يمكننا استخدام ذلك كأساس لمعرفة عدد نقاط الضوء التي يحتاجها الأشخاص على سبيل المثال للعثور على باب و نسمي ذلك (محاكاة رؤية الفوسفين) ".
وحتى الآن تم اختبار هذا فقط مع أشكال بسيطة: نقاط ضوء موجهة بدقة(عددها ٢٠٠) وبكسلات مستطيلة متساوية الحجم على شاشة، يمكن للناس اختبار ذلك باستخدام نظارات الواقع الافتراضي، وهي مفيدة للغاية لكنها لاتتطابق مع الرؤية الفعلية للمكفوفين الذين لديهم طرف اصطناعي.
وأسهبت: "لجعل محاكاتنا أكثر واقعية قمنا بجمع مجموعة كبيرة من المراجع العلمية وإنشاء نماذج صالحة وفحص مدى تطابق النتائج مع التأثيرات التي أبلغ عنها الأشخاص اتضح أن نقاط الضوء تختلف بشكل كبير في الشكل والحجم اعتمادًا على المعلمات المستخدمة في التحفيز".
مضيفةً: "يمكنك تخيل أنه إذا قمت بزيادة التيار الكهربائي، فإن التحفيز في الدماغ سينتشر إلى مساحة أكبر، ويصيب عددًا أكبر من الخلايا العصبية،وبالتالي يوفر نقطة ضوء أكبر كما أن موقع القطب الكهربائي يحدد أيضًا حجم النقاط من خلال التأثير على المعلمات المختلفة، نظرنا في كيفية تغير ذلك بالفعل على ما يراه الناس".
يُستخدم المحاكي حاليًا في الأبحاث في نايميخن، حيث يدرس الباحثون تأثير حركة العين نأمل من خلال هذه المقالة أن نوفر للباحثين الآخرين الفرصة لاستخدام محاكاتنا أيضًا.
وتضيف:"نود أن نؤكد أن المحاكي متاح للجميع بشكل عام، مع مرونة لإجراءالتعديلات اللازمة وبالإمكان حتى تحسين المحاكاة باستخدام الذكاءالاصطناعي والذي يمكن أن يساعدك في تحديد نمط التحفيز الكهربائي اللازملعرض صورة معينة".
وقالت: "نستخدم الآن المحاكي أيضًا لإعطاء الناس فكرة عن مدى تطور هذا البحث وما يمكن توقعه عند إجراء أولى العلاجات في غضون سنوات قليلة باستخدام نظارات الواقع الافتراضي، يمكننا محاكاة الوضع الحالي باستخدام ١٠٠ قطب كهربائي، مما يسلط الضوء أيضًا على مدى قيود الرؤية من خلال الطرف الاصطناعي: قد يكونون قادرين على العثور على باب ولكنهم لن يكونوا قادرين على التعرف على تعبيرات الوجه".
وتضيف: "بدلاً من ذلك، نستطيع محاكاة سيناريو يتضمن عشرات الآلاف من الأقطاب الكهربائية ونرى ما ستؤول إليه الأمور عندما تصل هذه التكنولوجيا إلى مرحلة متقدمة من التطور".
نُشرت هذه الدراسة في مجلة إي لايف
المصدر: https://medicalxpress.com/n...
