Vidíme naozaj očami?

Hoci si videnie zvyčajne spájame s očami, väčšinu práce si ”odmaká” mozog. Ešte pred niekoľkými desiatkami rokov sme verili, že v zadnej časti mozgu je len jedna oblasť, ktorá spracováva vizuálne podnety. Voláme juvizuálny kortex, familiárnejšie vizuálna kôra.Postupne sme však prišli na to, že rôzne aspekty videnia (napríklad vnímanie pohybu, farby a pod.) má na starosti až tridsiatka ďalších oblastí v mozgu (tých, o ktorých zatiaľ vieme).

Ukázalo sa, že zrak je oveľa zložitejšia a sofistikovanejšia záležitosť, než si ktokoľvek z nás dokázal predstaviť.

Sú oči zbytočné?

Predmet vidíme vtedy, keď fotóny svetla, ktoré z neho vychádzajú alebo sa od neho odrážajú, prenikajú na fotocitlivé bunky – fotoreceptory (tyčinky a čapíky) v sietnici oka. Tieto fotóny stimulujú fotoreceptory, ktoré ich premieňajú na nervové signály, ktoré sa prenášajú zrakovým nervom do spomínanej vizuálnej kôry.

Až 70 % zmyslových receptorov, ktoré v tele máme sa nachádza v očiach.Niet divu,že na spracovanie množstva informácii, ktoré prijímame očami je potrebné niečo tak výkonné ako mozog.

Akcia vykonáva reakciu

Keď stimulujeme konkrétnu časť mozgu zodpovednú za videnie, v hlave dokážeme vytvoriť “obraz”, ktorý vyzerá ako svetlý fľak alebo malá svietiaca škvrna. Čím presnejšia je stimulácia, tým viac bodov dokážeme v mozgu zobraziť. Z veľkého množstva bodov vieme teoreticky poskladať celý obraz. Funguje to ako rébusy v časopisoch. Na jednej strane je zhluk čísiel - úlohou je pospájať ich v správnom poradí tak, aby vznikol zrozumiteľný obrázok.

Na Texaskej univerzite tento princíp úspešne testovali tak, že mozgy nevidiacich ľudí prepojili s počítačom. Ten zobrazoval svetlú bodku na čiernej obrazovke a zároveň ten istý signál posielal do pripojeného mozgu. Napriek tomu, že pacienti boli slepí, dokázali určiť kde na monitore sa bodka zjavuje.

Nápad tu bol už pred štyridsiatimi rokmi

Tento princíp využíva aj vizuálna protéza Orion.Základné princípy jej fungovania položil v sedemdesiatych rokoch 20. storočia biomedicínsky vedec William Dobell. Práve on implantoval slepcom elektródy do mozgu, aby stimuloval vizuálnu kôru. Zatiaľ čo myšlienka vizuálnej kortikálnej protézy, ako sa prístroj v odborných kruhoch nazýva, existuje už roky, technológia až dnes dosiahla reálne výsledky.

Orion pozostáva z mozgového implantátu so šesťdesiatimi elektródami. U väčšiny pacientov, ktorí prišli o schopnosť vidieť počas života sú zrakové časti mozgu nepoškodené. Zároveň aj nevyužívané, pretože z očí nedostávajú žiadnu informáciu, ktorá by ich aktivovala. Protéza “obchádza” oči a aktivuje neuróny v týchto častiach mozgu priamo.

Pomáha rozoznávať prítomnosť objektov

Táto vizuálna protéza používa kameru zabudovanú v okuliaroch, ktorá sníma okolie. Snímky však neputujú na Instagram. Kamera na základe nich vytvorí “vzorec stimulácie” a pošle ho priamo do mozgu. Tam potom vzniká obraz zložený z množstva farebných škvŕn. Ten však stále nie je úplný a pacienti nevidia ani presné kontúry. Napriek tomu im tento neúplný obraz dáva schopnosť približne rozoznávať predmety.

Jeden z užívateľov, ktorý stratil zrak v mladom veku a prežil väčšinu svojho života v úplnej tme, opísal, že vie, kedy sa blíži k oknu alebo k dverám. Iný, ktorý je takmer desať rokov slepý, zase povedal, že keď nosí okuliare, vie počas prechádzky so svojou ženou rozoznať cestu aj trávnik a tiež identifikovať, kde v byte sa nachádza jeho biely gauč.

Svet ako z pointilistického obrazu

Aby boli obrazy celistvejšie, museli by sme do mozgu zabudovať stovky tisíc elektród, ktoré by dokázali vytvoriť bohatý vizuálny obraz. Ľudia s vizuálnou protézou by tak videli svet ako z “pointilistickej maľby”. Teda z množstva malých škvŕn, ktoré sa spájajú a vytvárajú celistvý obraz.

Vyriešia aj vrodenú slepotu?

Kolegovia pri vývoji zrakovej protézy prešli už nejakú tú míľu. Ľudia, ktorí počas života prišli o zrak dnes opäť dokážu rozoznávať objekty okolo seba. Či však táto technika bude fungovať aj u ľudí s vrodenou slepotou ukáže až čas.