Амбициозные глазные имплантаты Илона Маска, которые «в конечном итоге могут превзойти нормальное человеческое зрение», вряд ли достигнут этого высокого рубежа, по словам ученых, которые использовали «виртуальных пациентов», чтобы выявить ограничения этой инновационной технологии. Потому что даже величайшие инженерные разработки не сравнятся с человеческой нейрофизиологией в восстановлении зрения.
Еще в марте Маск использовал свою платформу X, чтобы объявить о прогрессе, достигнутом в разработке Blindsight, кортикального имплантата, который призван не просто восстановить зрение, но и обеспечить зрение «высокого разрешения».
«Blindsight — это следующий продукт после Telepathy», — написал он. «Я должен упомянуть, что имплант Blindsight уже работает на обезьянах. Сначала разрешение будет низким, как у ранней графики Nintendo, но в конечном итоге может превзойти нормальное человеческое зрение. (Кроме того, ни одна обезьяна не погибла и не получила серьезных травм от устройства Neuralink!)»
https://twitter.com/elonmusk/status/1770817187285995939?ref_src=twsrc%5Etfw" data-cms-ai="0
Маск сказал, что Blindsight позволит людям, у которых нет зрения или которые потеряли глаза, «видеть», нацелившись на то, как мозг обрабатывает оптическую информацию. Для этого миллионы крошечных электродов будут имплантированы в зрительную кору, область в задней части мозга, которая в значительной степени отвечает за обработку и интерпретацию визуальной информации от глаз.
Однако исследователи из Вашингтонского университета (UW) утверждают, что в конструкции кортикальных имплантатов, таких как Blindsight, есть фундаментальные недостатки, которые недооценивают сложность взаимодействия человеческого глаза и мозга, и они использовали детальное компьютерное моделирование, которое они называют виртуальными пациентами, чтобы продемонстрировать, что имплантаты вряд ли когда-либо «превзойдут» нормальное зрение.
И все сводится к ограничениям этих электродов и их способности стимулировать нервные клетки (нейроны), необходимые для искусственного воссоздания зрения. Это сложный процесс, который зависит от создания множества сложных нейронных кодов, необходимых для правильного получения визуальной информации, правильно обработанной мозгом.
Модели электродных решеток и то, как видео с котом будет обрабатываться в зрительной кореFine, I & Boynton, G/CC By 4.0
«Даже чтобы получить типичное человеческое зрение, вам пришлось бы не только подсоединить электрод к каждой клетке зрительной коры, но и стимулировать ее соответствующим кодом», — сказал ведущий автор исследования Ион Файн, профессор психологии в UW. «Это невероятно сложно, потому что у каждой отдельной клетки свой код. Вы не можете стимулировать 44 000 клеток у слепого человека и сказать: «Нарисуй то, что ты видишь, когда я стимулирую эту клетку». На то, чтобы составить карту каждой отдельной клетки, буквально ушли бы годы».
На бумаге 45 000 электродов можно несколько неуклюже приравнять к 45 000 пикселей, как на экране телевизора или компьютера — поэтому, чем больше электродов, тем четче и детальнее должно быть изображение. Однако исследователи говорят, что каждый нейрон передает информацию о небольшом «рецепторном поле», и эти рецептивные поля перекрываются с другими нейронами и их рецептивными полями. Таким образом, единственное маленькое пятно света, попадающее в глаз, на самом деле стимулирует множество взаимосвязанных нейронов, которые помогают обрабатывать информацию. Таким образом, существует огромная проблема в получении любого количества электродов для воссоздания работы тысяч нейронов, участвующих в этой сложной функции.
Электроды срабатывают в ответ на «буквенные» зрительные стимулы. На нем показаны фосфеновые карты стимулированных электродов, сообщаемые пациентом (жирные кружки), и направление временной последовательности стимуляции (стрелка).
Хорошо, I & Бойнтон, G/CC На 4.0
«Инженеры часто думают об электродах как о производящих пиксели, — сказал Файн, — но биология работает совсем не так. Мы надеемся, что наши симуляции, основанные на простой модели зрительной системы, могут дать представление о том, как будут работать эти имплантаты. Эти симуляции сильно отличаются от интуиции, которая может быть у инженера, если он мыслит в терминах пикселя на экране компьютера».
Чтобы продемонстрировать это, исследователи разработали ряд симуляций, включая фильм о кошке, увиденный в 45 000 пикселей, по сравнению с тем, как он будет выглядеть для пациента с 45 000 электродами в зрительной коре. Модели имплантатов были разработаны с использованием данных, собранных из существующих исследований кортикальных имплантатов, очень похожих на те, которые имеет в виду Blindsight. Хотя электроды могли интерпретировать некое визуальное изображение, кошка была чрезвычайно размытой и ее было трудно распознать, кроме формы.
В этих видеороликах исследователи смоделировали два различных массива конфигураций электродов, чтобы продемонстрировать, как видео с кошками будет восприниматься человеком с кортикальными имплантатами.
Моделирование с 399–590 электродами
Моделирование с 1884–2540 электродами
Исследователи отметили, что, хотя это было бы улучшением для человека, который вообще не видит, они предупреждают, что этот подход к восстановлению зрения может никогда не достичь того эталона, на который рассчитывает Маск.
«Однажды кто-нибудь сможет совершить концептуальный прорыв, который даст нам Розеттский камень», — сказал Файн. «Также возможно, что может быть некоторая пластичность, когда люди смогут научиться лучше использовать неправильный код. Но мои собственные исследования и исследования других показывают, что в настоящее время нет доказательств того, что люди обладают огромными способностями адаптироваться к неправильному коду».
Без возможности воспроизвести необходимые нейронные коды никакие инженерные разработки не смогут улучшить ситуацию. эта технология ни к чему даже близкому к адекватному человеческому зрению. И исследователи полагают, что это то, о чем следует помнить при оценке осуществимости таких биотехнологий, как Blindsight.
«Многие люди слепнут в позднем возрасте», — сказал Файн. «Когда вам 70 лет, очень сложно освоить новые навыки, необходимые для преуспевания слепого человека. Есть высокий уровень депрессии. Может возникнуть отчаяние, чтобы вернуть зрение. Слепота не делает людей уязвимыми, но слепота в позднем возрасте может сделать некоторых людей уязвимыми. Поэтому, когда Илон Маск говорит что-то вроде: «Это будет лучше, чем человеческое зрение», это опасно говорить».
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
