Muskova společnost vyvíjí experimentální mozkový implantát, který se má stát náhradou zraku

Potenciál tohoto zařízení byl loni v září uznán americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv (FDA), který implantátu Blindsight udělil status „průlomového zařízení“, což by mělo mít pozitivní vliv na rychlost jeho uvádění do praxe. První zkoušky implantátu Blindsight na lidských pacientech se očekávají na konci tohoto roku.

Mluvčí FDA přitom zdůraznil, že udělení tohoto statusu neznamená, že je Blindsight již považován za bezpečný nebo dostatečně funkční. Příslušné technologie však mají potenciál zlepšit současný standard péče a jsou nové ve srovnání s tím, co je dnes k dispozici. Toto oznámení je také známkou toho, že se Neuralink přibližuje k testování Blindsightu na lidských pacientech. Zařízení však musí ještě projít úplným klinickým testováním, než FDA přistoupí k vlastnímu schválení.

Zmíněná zraková kůra (vizuální kortex) je část mozku, která přijímá a zpracovává vizuální informace ze sítnice.

„Abychom správně nastavili očekávání, toto vizuální zobrazení bude mít zpočátku nízké rozlišení, asi jako u videoher z 80. let, ale nakonec má potenciál být lepší než přirozené vidění a umožní vám vidět v infračerveném, ultrafialovém, nebo dokonce radarovém vlnovém oboru, jako to dokázal Geordi La Forge (postava ze Star Treku),“ napsal Musk na sociální síť X.

Musk založil Neuralink za účelem řešení různých zdravotních problémů, přičemž jeho primárními cíli jsou slepota a ochrnutí. Myšlenka použití implantátu ke stimulaci povrchu mozku – mozkové kůry –, aby to pomohlo lidem znovu získat např. motorické dovednosti po mrtvici, není nová. Když praskne céva v motorické kůře člověka, může jedinec ztratit schopnost pohybovat rukama, prsty a zápěstím.

Studie na zvířatech již dlouho naznačují, že elektrická stimulace motorické kůry by mohla vyvolat tzv. neuroplasticitu, což je přirozená schopnost mozku vytvářet nové dráhy mezi zbývajícími neurony, a tím obnovovat některé funkce. Nicméně nelze čekat, že vše v tomto směru bude probíhat stejně jednoduše jako u počítačové technologie, lidský mozek pracuje mnohem složitěji.

Zahrnutí jedinců slepých od narození vyvolává komplexní otázky ohledně toho, jak mozek, který nikdy nezpracovával vizuální informace, bude zvládat interpretovat umělé signály z implantátu. To zdůrazňuje význam porozumění neuroplasticitě mozku a potenciální potřebu rozsáhlé rehabilitace a tréninku pro tyto pacienty.

U člověka slepého od narození se zraková kůra nemusela vyvinout stejným způsobem jako u někoho, kdo ztratil zrak až později v životě. Mozek by se musel naučit interpretovat nový vstup z implantátu Blindsight, což by mohlo vyžadovat značný čas a specializované tréninkové protokoly.

Technicky je implantát Blindsight dalším konkrétním případem obecného konceptu rozhraní mezi mozkem a digitálním elektronickým zařízením, resp. počítačem. Podle Muskova vyjádření už byl úspěšně zkoušen na opicích. Cílem je vytvořit přímé spojení mezi kamerou a zrakovou kůrou mozku zdravotně postiženého pacienta. Kamera by přitom byla pravděpodobně zabudovaná do brýlí. Neuralink vyvíjí obecně čipy, které by mohly propojovat mozek a digitální zařízení.

Na rozdíl od tradičních sítnicových implantátů, které stimulují nervy v oku, Blindsight oko zcela vynechává a posílá vizuální informace přímo do mozku. Jeho čip podle informací na webu používá 96 flexibilních vláken, z nichž každé obsahuje 32 elektrod, celkem asi 3000 elektrod. Tyto elektrody stimulují specifické mozkové neurony elektrickými impulsy ve vzorcích, které mají v mozku vytvářet vizuální obrazy. Cílem těchto impulsů je napodobit přirozené signály, které mozek běžně přijímá z očí.

Implantát je velkým zdokonalením oproti svým předchůdcům, obsahuje biokompatibilní materiály a bezkontaktní dobíjení. Nevýhodou je nutnost invazivního chirurgického zákroku, který zahrnuje vyvrtání malého otvoru do lebky a zavádění elektrod. To vše musí provádět robot, aby byla zajištěna přesnost implantace, minimální poškození okolní tkáně a zabránilo se chybnému umístění, které by mohlo vést k poruchám ve vizuálním vnímání.

Samotné zařízení, které drží procesorový čip, se umístí do lebky a kůže se přes ni přišije zpět. Není také zaručeno, zda bude mozková tkáň snášet mikroelektrody dlouhodobě. Biologické a chemické reakce na rozhraní elektroda–tkáň také mohou časem zhoršit výkon implantátu.

Vidění, jak je zpracováváno lidským mozkem, však není tak jednoduché jako replikace obrazovky s vysokým rozlišením. Mozek interpretuje vizuální podněty prostřednictvím složitých vzorců neuronální činnosti. Proto pouhé zvýšení počtu elektrod se přímo nepromítne do vyššího vizuálního rozlišení. Výzkum ukázal, že vztah mezi stimulací specifických neuronů a výsledným vizuálním vnímáním je složitý a není zcela pochopen.

Současná technologie čelí značným výzvám v přesném mapování a stimulaci komplexní sítě neuronů ve zrakové kůře. Elektrody implantátu neprodukují přímo pixely - ve skutečnosti zraková kůra funguje mnohem sofistikovanějším způsobem, a tak jí vlastně jakýkoli implantát musí poskytovat signály, kterým ona rozumí. Jak už dříve popsal server The Conversation, stimulace jednoho neuronu vytvoří vnímání skvrny, nikoli přesného bodu světla, což vede k zrnitému obrazu. Např. i s 45 tisíci elektrodami by umělý zrak mohl být rozmazaný ve srovnání s přirozeným viděním.

Současná výzva nespočívá jen v počtu elektrod, ale také v našem chápání toho, jak neurony přispívají k vnímání obrazů, pohybu a optické hloubky.

Blindsight i jiné implantáty slibují mnoha postiženým lidem naději, avšak zatím se střetávají s mnoha překážkami a omezeními. Je třeba přísně otestovat jejich bezpečnost a funkčnost, než lze s určitostí tvrdit něco pozitivního. Velkou skepsi zde např. projevuje známý odborný časopis zaměřený na elektroniku IEEE Spectrum.

Připomíná mj., že v posledních letech se některé jiné společnosti vyvíjející celkem úspěšné protézy zraku dostaly do finančních problémů a zanechaly pacienty bez podpory. To je i případ společnosti Second Sight, naštěstí po čase jejich technologii převzala se vším všudy, tedy i s vývojem a uživatelskou podporou pro pacienty, jiná firma: Cortigent.

Žádná společnost však dosud neuvedla na trh vizuální protézu, která by používala mozkový implantát. Časopis IEEE Spectrum také konstatuje, že o implantátu Blindsight je zatím veřejně dostupných jen velmi málo přesnějších informací. Odborníci zpovídaní časopisem se také domnívají, že mnohá prohlášení Elona Muska vypadají zatím jako velmi nadnesená.

„Musk zjevně vyvine nejlepší kortikální implantát, jaký můžeme se současnou technologií sestrojit. Nebude však produkovat normální vidění. Přesto by mohl být výsledkem jeho technologie zrak, který může zlepšit životy slepých lidí,“ vyjádřila se Ione Fineová, počítačová neurovědkyně z Washingtonské univerzity, která psala o potenciálních omezeních kortikálních implantátů vzhledem ke složitosti lidského zrakového systému. Fineová dříve pracovala pro společnost Second Sight.

„V nejlepším případě dnes mluvíme o něčem, co je rozšířením k hůlce a vodicímu psovi; není to něco, co nahradí hůl a vodicího psa,“ řekl k tomu Philip Troyk, biomedicínský inženýr z Illinois Institute of Technology.

Příliš velký humbuk kolem vizuálních protéz by každopádně mohl uvést veřejnost i účastníky klinických studií v omyl a vývoji v této oblasti by moc neprospěl. Také by mohl snížit zájem o malé, ale významné pokroky ve vizuální protetice.

Obnovení přirozeného zraku je mimo dosah dnešních technologií. Možnost základního infračerveného snímání je však pravděpodobná a již byla testována na jednom z pacientů, který ji využíval pro lokalizaci lidí v místnosti. Tento pacient měl 400elektrodové zařízení implantované do zrakové kůry.