視覚野の刺激により、視覚障害者は文字を見るようになりました

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ビデオ: 視覚障害リハビリテーション 2022, 12月
視覚野の刺激により、視覚障害者は文字を見るようになりました
視覚野の刺激により、視覚障害者は文字を見るようになりました
Anonim
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アメリカの科学者たちは、視覚野を深く刺激することで、複雑な視覚画像の外観を実現することができました。これを行うために、彼らは電流の強さと近接した電極の刺激の持続時間を動的に変更して、文字に折りたたむようにしました。この技術は、後頭葉に電極が埋め込まれた視覚障害のある患者でテストされました。どちらもタッチスクリーン上で文字を認識して描画することができました。記事はジャーナルCellに掲載されました。

ほとんどの場合、失明は網膜または視神経の直接的な病変によって引き起こされますが、視皮質および視覚情報を処理できる他の領域は無傷のままです。したがって、視力を少なくとも部分的に回復するために、視覚野の直接刺激の助けを借りて、たとえば、運動皮質の直接刺激の助けを借りて手足を強制的に動かすのと同じ方法で、それが可能です。

もちろん、これを行うのはより困難です。視覚野は運動皮質よりもはるかに特異的です(ただし、それも単純ではありません)。しかし、視覚野には、刺激の可能性にとって非常に重要な特徴があります。その中のニューロンは網膜に位置しています。それらの活動は、網膜に当たる画像を空間的に繰り返します。

ベイラー医科大学のダニエル・ヨショーが率いる科学者たちは、この機能を研究に利用しました。彼らの実験では、24個の電極のプレートが埋め込まれた後頭(視覚野が位置するもの)領域に、てんかんの3人の視力のある患者と2人の盲目の患者が参加しました。科学者たちは、それらのそれぞれの連続的な刺激が参加者の視覚画像の形成につながることを示唆しました-閃光。

科学者たちは、100ミリ秒の持続時間、60ヘルツの周波数、および異なるアンペア数で2つの近接した電極を刺激することから始めました。刺激中(この段階で、科学者は1人の視覚障害患者の視覚野を刺激しました)、参加者はタッチスクリーンに表示される画像を描写するように求められました。キャリブレーションは、視野の右上隅の閃光が右上の電極を通る4ミリアンペアの電流で刺激されたときに現れ、対応する電極が3.6ミリアンペアの電流で刺激されたときに左上隅の閃光が現れることを示しました。

興味深いことに、2つの電極の電流供給を変えることで、科学者は元の2つの電極間で閃光の外観を実現することができました。たとえば、右側の電極を2ミリアンペアの電流で刺激し、左側の電極を1.8ミリアンペアで刺激すると、閃光がちょうど真ん中に現れたという事実。科学者たちは、閃光の出現は、物理的な電極を刺激するだけでなく、2つの近くの電極の電流強度を変えることによって「仮想」の中間電極によっても達成できると結論付けました。

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電極間の刺激の変化に伴う出現する閃光の配置

しかしながら、そのような刺激は、閃光の点のような外観をもたらします。閃光を連続的に出現させるために、科学者は5つの隣接する電極の電流強度を動的に変更しました。各電極の刺激は120ミリ秒かかり、5つすべての刺激が400ミリ秒続くように互いに重ね合わせました。この刺激で、参加者は「見た」ので、タッチスクリーン上に連続線を引きました。

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5つの隣接する電極の動的刺激による実線の出現

最後に、科学者たちは視覚認識テストを実施しました。文字が刺激として選択されました。研究者は、刺激が動的に現れる文字につながるようにプレート上の電極を刺激し、患者はそれを識別して描画する必要がありました。目の見える参加者と目の見えない参加者の両方がこのタスクに対処しました-彼らは93%の精度で文字を正しく識別し、それを正しく描写することができました-場合によっては、文字の形状は実際には視覚野の電極の配置に似ていました。

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文字画像の復元

科学者が点刺激よりも動的刺激を選択した理由を説明するために、彼らはタッチによる刺激の例を使用しました。点で描かれた同じパターンよりも、実線で皮膚に描かれたパターンを認識する方がはるかに簡単です。したがって、研究の著者は、動的刺激の使用が視覚野を介した視力の「回復」に有益である可能性があると結論付けました。

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ただし、色付きまたは体積など、より複雑な閃光の外観を実現できるかどうかは不明です。科学者は、参加者の電極が一次視覚野と二次視覚野の両方にあると指摘しましたが、彼らが刺激されたときの違い。

一方、より複雑な視覚画像の外観は、紡錘状回の刺激によって達成することができます。少なくともこれは、3年前に実施された実験によって示されています。次に、脳のこの領域に電極が埋め込まれた患者は、虹と顔が見えなかった場所を見ることができました。

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