Науковці продемонстрували, як штучний інтелект може покращити роботу експериментальних мозкових імплантів, призначених для часткового відновлення зору в людей із важкими порушеннями зору або сліпотою. Система на основі глибокого навчання допомогла точніше керувати електричною стимуляцією зорової кори та передбачати, які світлові відчуття виникнуть у людини. Результати дослідження опубліковано в журналі Neuron.
У роботі взяли участь дослідники з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі (UC Santa Barbara), ETH Zurich та Університету Мігеля Ернандеса. Важливу роль у випробуваннях відіграв 27-річний чоловік, який втратив зір через черепно-мозкову травму. У 2024 році йому імплантували в зорову кору мозку електродну матрицю з 96 контактами. Пристрій мав залишатися в мозку протягом шести місяців.
Коли електроди подавали електричні імпульси, учасник бачив так звані фосфени — суб’єктивні світлові відчуття у вигляді плям, спалахів або геометричних фігур. Однак однакові параметри стимуляції не завжди викликали однакове сприйняття. Саме ця непередбачуваність залишається однією з головних перешкод для створення ефективних систем штучного зору.
Щоб розв’язати проблему, команда навчила нейромережу прогнозувати реакцію зорової кори на різні комбінації електричних сигналів. Модель враховувала не лише параметри стимуляції, а й активність мозку безпосередньо перед подаванням імпульсів. Завдяки цьому дослідники змогли підбирати сигнали, які з більшою ймовірністю створювали потрібні шаблони нейронної активності.
Під час експериментів метод із використанням ШІ точніше відтворював заплановані патерни мозкової активності, ніж методи порівняння, і водночас потребував меншого електричного струму.
Ще один важливий результат стосувався зв’язку між активністю мозку та тим, що людина фактично бачить. Записи нейронних реакцій виявилися кращим інструментом для прогнозування суб’єктивних зорових відчуттів, ніж самі параметри електричної стимуляції. Це свідчить, що для відновлення зору недостатньо просто активувати певні ділянки мозку — необхідно розуміти, як він перетворює ці сигнали на зорове сприйняття.
Особливістю імпланта було те, що він міг одночасно стимулювати зорову кору та реєструвати її реакцію. Учасник також описував побачені фосфени, повідомляючи про їхню форму, розмір, яскравість і колір. Це дало змогу зіставити реальну активність мозку із суб’єктивними відчуттями.
Дослідники вважають, що майбутні протези зору мають не просто передавати заздалегідь визначені електричні сигнали, а й адаптуватися до індивідуальних реакцій мозку. Такий підхід може враховувати зміни нейронної активності з часом і забезпечувати стабільніші результати.
Поки що технологія залишається експериментальною: учасник бачив лише спалахи та світлові фігури, а не повноцінні зображення навколишнього світу. Проте дослідження демонструє перспективний напрям розвитку біонічного зору — створення імплантів, які навчаються взаємодіяти з мозком конкретної людини.