Как российские ученые обманывают мозг и заставляют его чувствовать образы через язык
Российские разработчики создали устройство, которое позволяет видеть образы, не задействуя глаза. Это прибор, похожий на медицинскую маску, с камерой с внешней стороны и со стимуляторами, которые через язык передают сигналы в мозг. В ходе краткосрочной программы обучения пользователь приобретает способность воспринимать такое воздействие как аналог биологического зрения. Разработка поможет людям с врожденной и приобретенной слепотой увидеть предметы и их расположение в пространстве. Также она может использоваться для реабилитации после инсультов, в игровой индустрии и даже для реалистичной рекламы.
Потрясающая нейропластика
Неинвазивное устройство, которое может обеспечить замену зрению, разработал российский стартап Umwelt, участник международного акселератора Sber500. Это прибор, похожий на медицинскую маску, с камерой с внешней стороны и со стимуляторами, которые через язык передают сигналы в мозг в обход других органов чувств. Устройство основывается на принципах нейропластичности, то есть способности мозга перераспределять свои функции между зонами коры.
Разработанная маска — компактное носимое устройство, которое сможет служить для навигации внутри помещения, так и на открытом воздухе, а также использоваться для учебы и взаимодействия с компьютером или смартфоном.
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Эдуард Корниенко
Источник изображения: iz.ru
— Выглядит это так: на поверхность языка с помощью специального устройства подаются слабые электрические импульсы, несущие информацию, — рассказал «Известиям» основатель стартапа Максим Каменский. — Свет, отраженный от объекта, попадает в стереоскопические камеры. Затем сигнал с камер поступает в блок обработки данных, который после адаптации передает их на матрицу электродов, стимулирующих поверхность языка пользователя. В ходе краткосрочной программы обучения человек приобретает способность воспринимать такую стимуляцию как аналог биологического зрения.
Превратить в зрение можно и осязательный опыт. Для этого требуется небольшая перестройка процесса передачи сигнала. После ее завершения входящий видеосигнал начинает восприниматься зонами коры, ответственными за зрение, а не за осязание.
По мнению разработчиков, так можно помочь незрячим с рождения людям либо вернуть зрение тем, кто его утратил. На сегодняшний день таких в России больше 200 тыс. Человек сможет распознать предмет, его форму, местоположение, движение и другие параметры.
Разработка с историей
Как рассказал Максим Каменский, автором идеи использования нейропластичности мозга считается американский нейрофизиолог Пол Бах-у-Рита, который начал работы по сенсорному замещению в 1970-х годах. В состав его рабочий группы входил нейрофизиолог Юрий Данилов — научный руководитель стартапа Umwelt. Ученые добились выдающихся результатов: незрячие люди могли ориентироваться в пространстве, взаимодействовать с движущимися объектами, различать крупные буквы, играть в крестики-нолики и многое другое.
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Эдуард Корниенко
Источник изображения: iz.ru
— Начав сотрудничество с Юрием Даниловым, наша команда сумела предложить ряд решений по увеличению возможностей технологии. В частности, обеспечить объемное зрение и существенно уменьшить габариты устройства. Сейчас мы экспериментируем с цветным зрением и вкусами, разрабатываем матрицу высокого разрешения, речь идет о матрице 16 тыс. точек на 4 кв. см, что превосходит разрешение Full HD телевизора на ту же площадь. Это позволяет создавать объемные изображения и улучшает определение объектов, — подчеркнул Максим Каменский.
Помимо помощи незрячим, спектр применения маски достаточно широк — от реабилитации после повреждений мозга (травм и инсультов) до борьбы с тревожностью и нарушениями сна. С ее помощью можно даже создать рекламу, которая транслировалась бы прямо в мозг человека. Например, во время роликов о газировке во рту ощущались бы пузырьки. В перспективе технологию можно также использовать с целью передачи мыслей и эмоций между людьми, уверены разработчики. По их словам, патенты на основные технологии уже оформлены, но устройство еще не зарегистрировано для медицинского применения.
С искрой таланта
Устройство перспективно в применении и, безусловно, поможет тяжелобольным пациентам лучше ориентироваться в пространстве, заявил руководитель центра превосходства «Персонифицированная медицина» института фундаментальной медицины и биологии КФУ Альберт Ризванов.
— Давно известно, что у людей, у которых нарушено одно из чувств — зрения или слуха, — обостряются другие чувства, и это позволяет им ориентироваться в пространстве, то есть мозг начинает более эффективно использовать другие органы чувств. В то же время мозг может перекрошить свои нейрональные связи таким образом, чтобы воспринимать информацию через совершенно другие каналы, — сказал он.
Прибор будет хорош для нейрореабилитации, например, при ряде черепно-мозговых травм или отрыве зрительного нерва, считает руководитель НПЦ «Виртуальная клиника» Московского института психоанализа, клинический психолог Ольга Валаева.
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Эдуард Корниенко
Источник изображения: iz.ru
— Многообещающе выглядит использование устройства для изучения возможности расширения когнитивных способностей человека. Наверное, многие слышали, что некоторые люди воспринимают слова или цифры как различные цвета, а музыка имеет для других людей вкус. Такая особенность, называемая синестезией, может существенно улучшать память и восприятие человека. С помощью приборов сенсорного замещения можно попытаться добиться установления новых нервных связей между областями мозга, отвечающими за зрительное и тактильное восприятие. Если эти эксперименты пройдут успешно, то можно представить, что в недалеком будущем человек сможет воспринимать номер телефона своего коллеги как определенный вкус и, как следствие, легко запомнит его, — рассказала она.
Подобные технологические наработки в сочетании с продуманной поддержкой могут стать импульсом к тому, чтобы российские решения активнее распространялись в мире, рассказал «Известиям» управляющий директор «Сбера» по работе со стартапами Наталья Магидей.
— В нашем акселераторе такие талантливые изобретатели получают экспертизу наставников, нетворкинг с заказчиками и другие ресурсы. Причем, отбирая участников, мы фокусируемся не только на стартапах для нужд «Сбера» и других корпораций, но и на социально значимых проектах, таких как Umwelt, которые могут быть полезны сотням тысяч людей по всей стране, — рассказал она.
В данный момент стартап выпускает первые устройства для немедицинского применения. Медицинские же устройства пока проходят испытания. Сразу после их завершения ученые передадут образцы в лаборатории и начнут получать регистрационные удостоверения.
Мария Недюк
