Bionické oko řízené AI překonalo běžné metody u nevidomého pacienta

Vědci prokázali, že umělá inteligence může učinit budoucí vizuální kortikální protézy, zařízení někdy nazývaná "bionické oči", přesnějšími a adaptabilnějšími, jak vyplývá ze studie typu proof-of-concept publikované 7. srpna v časopise Neuron.eurekalert+1

Stimulace navržená AI překonává konvenční metody

Tým z UC Santa Barbara, ETH Curych a Univerzity Miguela Hernándeze vycvičil hlubokou neuronovou síť k předpovídání toho, jak bude mozek nevidomého účastníka reagovat na různé vzorce elektrické stimulace přenášené pomocí pole 96 elektrod implantovaného do zrakové kůry. Model následně fungoval v obráceném režimu a identifikoval nastavení stimulace, u nichž byla nejvyšší pravděpodobnost, že vyvolají požadovaný vzorec neuronové aktivity.bioengineer+1

Při testování u účastníka, 27letého muže, který přišel o zrak po traumatickém poranění mozku, reprodukovaly vzorce navržené AI cílovou mozkovou aktivitu přesněji a zároveň vyžadovaly méně elektrického proudu než konvenční přístupy. Výzkumníci také zjistili, že zaznamenaná neuronová aktivita poskytovala o vnímání účastníka více informací než samotná nastavení stimulace, což podtrhuje, že to, co mozek se signálem udělá, je stejně důležité jako signál samotný.eurekalert+1

"Inženýři mají přirozenou tendenci přistupovat k fosfenům jako ke pixelům: stimulujete více elektrod a měli byste získat ucelenější obraz," řekl Michael Beyeler, docent informatiky na UC Santa Barbara a hlavní autor studie. "Mozek ale takhle nefunguje."eurekalert

Od pevných receptů k adaptivním zařízením

Implantát, který byl voperován v nemocnici IMED Elche ve Španělsku v rámci širší studie proveditelnosti, dokázal jak přivádět elektrický proud, tak zaznamenávat reakci mozku. Tato schopnost umožnila modelu hlubokého učení trénovat na skutečných neuronových datech, místo aby se spoléhal pouze na předem určená pravidla stimulace. Model také zahrnoval měření klidové mozkové aktivity před každou stimulací, což mu umožnilo přizpůsobit se výkyvům v neuronové dráždivosti v průběhu času.bioengineer+1

Vnímání účastníka zůstalo omezeno na fosfeny, tedy světelné body, záblesky nebo tvary, nikoli na detailní obraz. Tento systém však ukazuje cestu k budoucnosti, v níž se protézy budou průběžně učit, jak reaguje konkrétní mozek, a upravovat stimulaci v reálném čase.news.ucsb+1

Cesta k personalizovaným protézám

Studie navazuje na výpočetní práci podpořenou cenou Director's New Innovator Award od National Institutes of Health, kterou Beyeler získal v roce 2022. Projekt vedli spoluhlavičtí autoři Pehuén Moure z ETH Curych, Jacob Granley z UC Santa Barbara a Fabrizio Grani z Univerzity Miguela Hernándeze.eurekalert

Kortikální protézy zcela obcházejí oči a zrakové nervy, což může přinést užitek lidem, kteří oslepli v důsledku cévní mozkové příhody, neurodegenerativních onemocnění nebo poranění mozku. "Užitečná zraková protéza se nemůže spoléhat na pevně daný recept," uvedl Beyeler. "Musí se naučit, jak reaguje konkrétní mozek, a podle toho stimulaci přizpůsobit. Zařízení by se v konečném důsledku mělo přizpůsobit člověku, ne naopak."eurekalert