El simulador visual de prótesis ofrece una visión del futuro
En colaboración con el Instituto Donders, investigadores del Instituto Holandés de Neurociencia han desarrollado un simulador que permite observaciones visuales artificiales para la investigación de prótesis visuales. Esta herramienta de código abierto está disponible para los investigadores y ofrece a aquellos interesados información sobre la aplicación futura.
La ceguera afecta a aproximadamente cuarenta millones de personas en todo el mundo y se espera que sea cada vez más común en los próximos años. Los pacientes con un sistema visual dañado se pueden dividir en términos generales en dos grupos: aquellos en quienes el daño se localiza delante o en los fotorreceptores de la retina; y aquellos en quienes el daño está más avanzado en el sistema visual. En los últimos años se han desarrollado varias prótesis de retina para el primer grupo de pacientes y se están realizando pruebas clínicas. Los problemas del segundo grupo son más difíciles de abordar.
Una posible solución para estos pacientes es estimular la corteza. Al implantar electrodos en la corteza visual del cerebro y estimular el tejido circundante con corrientes eléctricas débiles, se pueden generar pequeños puntos de luz conocidos como "fosfenos". Esta prótesis convierte la información de la cámara en estimulación eléctrica de la corteza. Al hacerlo, evita parte del sistema visual afectado y permite así alguna forma de visión. Se podría comparar con una señal matricial a lo largo de la autopista, donde las luces individuales forman una imagen combinada.
Sigue siendo una cuestión importante cómo podemos garantizar que un implante de este tipo pueda utilizarse realmente para navegar por la calle o leer textos. Maureen van der Grinten y Antonio Lozano, del grupo de Pieter Roelfsema, junto con colegas del Instituto Donder, son miembros de un gran consorcio europeo. Este consorcio está trabajando en una prótesis centrada en la corteza cerebral visual. Maureen van der Grinten destaca: “Actualmente existe una discrepancia entre la cantidad de electrodos que podemos implantar en las personas y las funcionalidades que nos gustaría probar. El hardware todavía no está lo suficientemente avanzado. Para cerrar esta brecha, el proceso a menudo se imita mediante una simulación”.
Visión simulada de fosfeno
“En lugar de esperar hasta que los ciegos hayan recibido los implantes, intentamos simular la situación basándonos en los conocimientos que tenemos. Podemos usar eso como base para ver cuántos puntos de luz necesitan las personas para encontrar una puerta, por ejemplo. A esto lo llamamos "visión simulada de fosfeno". Hasta ahora esto sólo se ha probado con formas simples: 200 puntos de luz que son píxeles rectangulares claramente orientados del mismo tamaño en una pantalla. La gente puede probar esto con gafas de realidad virtual, lo cual es muy útil, pero no se corresponde con la visión real de las personas ciegas con una prótesis”.
“Para hacer nuestra simulación más realista, recopilamos una gran cantidad de literatura, creamos y validamos modelos y analizamos en qué medida los resultados corresponden a los efectos que las personas informaron. Resulta que los puntos varían mucho en forma y tamaño dependiendo de los parámetros utilizados en la estimulación. Puedes imaginar que si aumentas la corriente, la estimulación en el cerebro se extenderá más, llegará a más neuronas y, por lo tanto, proporcionará un punto brillante más grande. La ubicación del electrodo también determina el tamaño de los puntos. Al influir en los distintos parámetros, observamos cómo esto realmente cambia lo que la gente ve”.
Públicamente Accesible
“El simulador se utiliza actualmente para investigaciones en Nijmegen, donde se investiga el impacto de los movimientos oculares. Con este artículo esperamos ofrecer a otros investigadores la oportunidad de utilizar nuestra simulación también. Nos gustaría enfatizar que el simulador es de acceso público para todos, con la flexibilidad de realizar ajustes cuando sea necesario. Incluso es posible optimizar la simulación utilizando IA, que puede ayudarle a identificar la estimulación necesaria para una imagen específica”.
“Ahora también utilizamos el simulador para dar a la gente una idea de hacia dónde podría llegar esta investigación y qué esperar cuando se lleven a cabo los primeros tratamientos dentro de unos años. Utilizando gafas de realidad virtual podemos simular la situación actual con 100 electrodos, lo que también pone de relieve lo limitada que es la visión a través de una prótesis: es posible que puedan encontrar una puerta, pero no tendrán la capacidad de reconocer las expresiones faciales. Alternativamente, podemos mostrar una situación con decenas de miles de electrodos y lo que eso nos traerá cuando esta tecnología se desarrolle lo suficiente.'
Este vídeo muestra un fragmento de ejemplo del simulador con una imagen normal (izquierda), una imagen que extrae automáticamente los bordes de la imagen normal (centro) y la imagen final con 100 electrodos (derecha).