Ученые МИЭТ и Сеченовского университета разработали устройство, которое вернет человеку способность видеть
Ученые из университетов – участников программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» разрабатывают технологию и устройства нейростимуляции коры головного мозга, которые помогут людям, потерявшим зрение, вернуть их способность видеть. Исследования перешли на последний этап доклинических испытаний – тестирование на приматах.
Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Сеченовский Университет) и МИЭТ (Институты БМС, НМСТ и КФН) в партнерстве с Фондом поддержки слепоглухих «Со-единение», некоммерческой лабораторией «Сенсор-Тех», Агентством стратегических инициатив, Институтом высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Центром коллективного проектирования РТУ МИРЭА, ОС «Нейронет», Фондом «Сколково» и Московским инновационным кластером разработали устройство Elvis, которое позволит «подключить» его камеры к мозгу незрячего человека и передавать изображение в мозг напрямую, без помощи глаз. Устройство создано для людей, полностью потерявших зрение, но сохранивших зрительную память и опыт.
Технология нейростимуляции коры головного мозга реализована на трехкомпонентном носимом устройстве Elvis, которое формирует фосфены, образующие в мозге человека зрительные образы. Слепые от рождения люди не видят фосфенов. Но у ослепшего в течение жизни человека можно их вызвать искусственным путем, что открывает перспективы для создания протезов, способных обеспечить иную, полезную форму зрения.
Как это устроено?
Elvis состоит из трех компонентов: импланта с микрочипом, который устанавливается в мозг человека и стимулирует зрительную кору слабыми токами; обруча с камерой, которая крепится на голове человека, и микрокомпьютера, который обрабатывает изображение с камеры с помощью интеллектуальных алгоритмов. Устройство является мобильным и крепится на поясе.
Как это работает?
Человек видит не глазами, а мозгом. Поэтому сетчатку и зрительный нерв можно заменить видеокамерой. Предметное зрение формируется в затылочной доле мозга, которая называется «зрительная кора». Кортикальный имплант (микрочип), внедренный в кору головного мозга, производит стимуляцию первичной зрительной коры малыми токами, благодаря чему человек видит яркие вспышки – фосфены, формирующие зрительные образы. Далее микрокомпьютер Elvis обрабатывает захваченное изображение с помощью нейросетей и формирует визуальный образ для человека.
Кортикальные протезы – это подгруппа визуальных нейропротезов, способных вызывать зрительные восприятия у слепых людей посредством прямой электрической стимуляции затылочной коры мозга, которая отвечает за распознавание изображений. Этот подход может быть единственным доступным способом лечения слепоты, вызванной глаукомой, терминальной стадией пигментного ретинита, атрофией зрительного нерва, травмой сетчатки, зрительных нервов и т.п.
Elvis может стать первым в России массовым продуктом с применением имплантируемых в мозг электродов на длительный срок.
Первая операция по установке российского нейроимпланта успешно прошла в НИИ Медицинской приматологии в Сочи. Для проведения испытаний в головной мозг шестилетнего самца павиана установили инновационную мультиэлектродную структуру. Операция прошла в штатном режиме, согласно специально разработанному протоколу. Нейроимплант продемонстрировал свою высокую эффективность. Двухчасовую операцию проводил нейрохирург Артур Биктимиров, который занимается сложнейшими операциями на головном мозге уже более 16 лет. Была задействована профессиональная команда медиков – нейрофизиолог, анестезиологи, ветеринарные врачи.
Разработки кортикальных систем имплантации зрения давно ведутся по всему миру. Первая операция по установке кортикального импланта была проведена в США еще в 1968 году, однако законченного решения для массового производства сегодня в мире нет.
«Рынок нейротехнологий неуклонно растёт на протяжении последних десяти лет. В клиническую практику повсеместно внедряются технологии нейростимуляции головного и спинного мозга, развиваются нейротехнологии борьбы с функциональными расстройствами. Есть значительный прогресс в области замещения утраченных органов и функций – одним из ярких примеров в данной области является проект Elvis, направленный на восстановление зрения. Несмотря на существующие сложности в разработке и применении нейроимплантов, дальнейшее развитие и внедрение технологий в данной области позволит повысить эффективность борьбы с социально значимыми заболеваниями», – отметил доцент, старший научный сотрудник Института биомедицинских систем МИЭТ, директор Института бионических технологий и инжиниринга Сеченовского Университета Дмитрий Телышев.
Очередной этап испытаний устройства Elvis запланирован учеными Сеченовского Университета и МИЭТ на 2023–2026 годы. В этот период разработчики изготовят первые опытные партии прибора и проведут испытания на незрячих и слепоглухих добровольцах в количестве до 10 человек. Участники испытаний смогут получить новый способ зрения и станут первыми в нашей стране пользователями полноценного бионического кортикального импланта. Проведение таких исследований будет осуществляться в рамках регистрации нового вида медицинского изделия в РФ.
На 2027 год запланирован ввод устройства Elvis в медицинскую практику в РФ. Первые операции планируется проводить при поддержке Минздрава России, а также на коммерческой основе при поддержке благотворительных фондов и спонсоров.
Почти 40 млн слепых людей во всем мире нуждаются в технологиях, которые помогут вернуть им способность видеть. Однако до сих пор не существует доступного способа протезирования зрения. Разработки университетов – участников программы «Приоритет 2030» и их партнеров направлены на решение этой сложной задачи в скором будущем.
Источник: Приоритет 2030