Ja izučavam kako mozak procesuira
informacije. Tj, kako preuzima
informaciju iz spoljašnjeg svijeta i
prevodi je u obrazac električne aktivnosti,
i kako zatim koristi ostale obrasce
i dopušta vam da
vidite, čujete, posežete za predmetima.
Ja sam u suštini naučnik, ne kliničar,
ali posljednjih godinu i po dana
počela sam da se prebacujem, da koristim
to što smo naučili o ovim obrascima
aktivnosti kako bismo razvili proteze,
i ono što danas želim da vam pokažem
je primjer toga.
Ovo je zapravo naš prvi upad na ovu teritoriju.
To je razvoj proteze
za liječenje sljepila.
Pa da vas uputim u tu problematiku.
U Sjedinjenim Državama živi 10 miliona ljudi
i još više širom svijeta koji su slijepi
ili se suočavaju sa nekom drugom vrstom oboljenja
retine, oboljenja kao
[to je makularna degeneracija, i jako malo
se može za njih učiniti.
Postoje neki farmakološki tretmani, ali
su oni uspješni na malom
broju populacije. I tako je za većinu
pacijenata najbolja nada za
povratak vida upravo proteza.
Problem je u tome što postojeće proteze
ne rade baš najbolje. Još uvijek su dosta ograničene
u pogledu vizuelnih mogućnosti koje obezbjeđuju.
Na primjer, sa ovim
uređajem, pacijent može vidjeti jednostavne stvari
kao jasno osvjetljenje i jake kontrastne ivice,
nešto više vrlo teško, tako da za sad ništa
što je blisko normalnom vidu.
Tako da ono što hoću danas da vam pokažem
je uređaj na kome smo radili
za koji smatram da ima potencijala da premosti
razliku, da bude mnogo efikasniji
i htjela sam da vam pokažem
kako radi. U redu, dozvolite mi da se malo povučem
i pokažem vam kako normalna retina radi
kako biste uvidjeli problem
koji smo pokušavali da riješimo.
Ovdje imate retinu
Dakle imate sliku, retina i mozak.
Kad gledate u nešto, kao u ovu sliku
ili bebino lice, to ulazi u vaše oko
i pada na vašu retinu, na ćelije
prvog reda, fotoreceptore.
Zatim se uključuje retinalno električno kolo,
srednji dio, obrađuje to
i ono zapravo izvodi operaciju
pri kojoj obrađuje informaciju
i prevodi je u kod.
A taj kod je u obliku mreže
električnih impulsa koji se šalju
u mozak tako da je ključna stvar
da slika na kraju bude prevedena
u kod. Kada kažem kod
ja bukvalno mislim kod.
Kao ova mreža signala ovdje koja u stvari znači "bebino lice"
i kada mozak primi ovaj obrazac
signala, odmah zna šta je tamo,
tamo je bebino lice i kad bi dobilo
drugačiji obrazac znalo bi
da se tamo nalazi recimo pas
ili neki drugi obrazac koji bi predstavljao kuću.
Kako bilo, znate na šta mislim.
Naravno, u stvarnom životu je to dinamičnije
u smislu da se konstantno mijenja
pa se i obrasci mijenjaju
svo vrijeme jer se i svijet
koji gledamo stalno mijenja.
Tako da je to dosta komplikovana stvar.
Imate ovu mrežu signala
koji dolaze iz vašeg oka svake milisekunde
kazujući vašem mozgu šta to zapravo gleda.
Šta se dešava kada osoba
dobije oboljenje retine kao što je
makularna degeneracija? Ono što se dešava je
da umiru ćelije prednjeg reda
fotoreceptori umiru, i nakon nekog vremena
sve druge ćelije i električno kolo koje je
povezano sa njima, takođe umire.
I sve tako dok ne ostanu jedino
ove ćelije ovdje, output ćelije
koje šalju signale u mozak
ali zbog te degeneracije
one ne šalju više nikakve signale
jer ne primaju nikakve dolazne informacije i onda
mozak više ne dobija
nikakve vizuelne informacije,
to jest, on ili ona je slijepa.
Dakle rješenje problema
bi bilo da se napravi uređaj koji imitira
rad kola prvog reda
i šalje signale retinalnim ćelijama trećeg reda
kako bi one mogle da nastave svoj
posao slanja signala mozgu.
To je ono na čemu smo mi zapravo radili
i to je ono šta radi naša proteza.
Dakle ona se sastoji iz dva dijela, koja zovemo
koder i konvertor.
I tako koder radi
ovo o čemu sam pričala: imitira rad
ćelija prednjeg reda, dakle uzima slike
i konvertuje ih u retinalni kod.
A onda konvertor preko ćelija
trećeg reda šalje kod gore
u mozak, i rezultat je
retinalna proteza koja može da izvršava
normalnu funkciju retine.
Dakle potpuno slijepa retina,
čak i ona koja uopšte nema ćelije prednjeg reda,
nema fotoreceptore,
može sada slati normalne signale,
signale koje mozak razumije.
Nijedan drugi uređaj nije bio u stanju
da ovo odradi.
U redu, sada ću samo u par rečenica
da kažem nešto o
koderu i šta on radi, jer
je zaista bitno i
vrlo interesantno i nekako kul.
Možda "kul" nije prava riječ, ali
znate na šta mislim.
Dakle, ono šta on radi jeste da zamjenjuje
retinalno kolo
sa setom jednačina
koje možemo implementirati
na čipu. Dakle to je samo matematika.
Drugim riječima, mi ne zamjenjujemo
bukvalno djelove retine.
Niti pravimo neki mini uređaj
za jedan ili drugi tip ćelija.
Mi samo rezimiramo šta
retina radi sa setom jednačina.
I tako, jednačine služe
kao neka šifrovana knjiga. Slika ulazi,
prolazi kroz jednačine,
i izlazi kao električni signal,
kakav bi normalna retina proizvela.
A sada mi dozvolite da sa riječi
pređem na djela i pokažem vam
da zapravo možemo stvoriti normalan output
i koje bi bile njegove implikacije.
Ovdje imamo 3 seta
okidajućih obrazaca. Gornji je
iz zdrave životinje, srednji je
iz slijepe životinje koja je liječena
sa koder - konvertor uređajem i
donja je iz slijepe životinje liječene
običnom protezom.
Dakle donja je proizvod
uređaja koji se trenutno koristi
a zapravo je napravljena od svjetlosnog detektora
ali ne i kodera. Tu smo zapravo
prikazivali film sa svakodnevnim stvarima
ljudima, bebama, klupama iz parkova
znate već, obične stvari i
snimali smo odgovore sa retine
ovih 3 grupa životinja.
Čisto da vas orjentišem, svaka slika pokazuje
mrežu od par ćelija
i baš kao na prethodnom slajdu
svaki red je druga ćelija,
i ja sam malo smanjila signale
i istanjila ih kako bih vam pokazala
duži niz podataka.
I kao što vidite, mreže
kod slijepih životinja koje imaju
koder-konvertor prilično se
podudaraju sa normalnim mrežama -
nije baš savršeno ,ali je dosta dobro -
a kod slijepih životinja sa
običnom protezom
odgovori nisu baš dobri.
Tako da kod obične proteze
ćelije šalju signale, ali ne
toliko uspješno kao normalne
jer ne posjeduju pravi kod.
Koliko je ovo važno?
Šta je potencijalni uticaj
na pacijentovu sposobnost vida?
Pokazaću vam jedan
eksperiment koji nudi odgovor na to,
ali naravno imam još puno podataka o tome
pa ako da ste zainteresovani, sa zadovoljstvom
ću vam pokazati još. Dakle, eksperiment
je nazvan rekonstruktivni eksperiment.
Uzeli smo jedan vremenski period
iz ovih snimaka i tražili da vidimo šta je retina
zapravo vidjela u tom periodu.
Da li možemo rekonstruisati šta je retina
vidjela iz odgovora
mreže signala?
I tako smo uporedili odgovore
iz obične proteze i odgovore sa
koder-konvertor proteze.
Pokazaću vam, i prvo ću početi
sa običnom protezom.
Vidite da je prilično ograničavajuće,
jer mreža signala nije
pravilno kodirana, oni su vrlo ograničavajući
u tome šta vam mogu reći
šta je tamo vani. Možete vidjeti
nešto tamo, ali nije jasno
šta je to u stvari, i to nas zapravo vraća nazad
na moju priču na početku
da sa običnom protezom
pacijenti mogu vidjeti kontrastne ivice, mogu
vidjeti svjetlost ali ništa više
od toga. Pa kakva je to slika?
To je bilo bebino lice.
A kakva je bila sa našom metodom
uz pomoć kodiranja? Vidite
da je mnogo bolja. Ne samo da možete prepoznati
bebino lice, već prepoznajete
da je to lice tačno ove bebe,
što je izuzetno zahtjevan zadatak.
Dakle lijevo je koder sam
a desno je sa slijepe retine
dakle koder i konverter.
Ali u stvari koder je bitan
jer možete koristiti koder sa
različitim konverterom.
Ovo je zapravo prvi sa kojim smo pokušali.
Želim samo nešto reći o običnoj protezi.
Prvi put kada je izašla, bila je
uzbudljiva sama ideja da
da uopšte dobijete neki odgovor sa slijepe retine.
Ali postojao je taj ograničavajući faktor,
problematika šifre i kako dobiti
bolji odgovor ćelije,
dobiti normalni odgovor,
i to je bio naš doprinos.
Sada samo da rezimiram
kao što sam ranije spomenula
ja imam i drugih podataka
ako ste zainteresovani, ali sam htjela da vam izložim
osnovnu ideju
o sposobnosti komunikacije
sa mozgom njegovim jezikom i o
mogućnosti da se to uopšte ostvari.
To je drugačije od motorne proteze
kada komunikacija ide iz mozga
ka uređaju. Ovdje moramo da komuniciramo
iz spoljašnje sredine
ka mozgu i da to ima smisla,
da ga mozak razumije.
I na kraju sam htjela
da istaknem
da generalizujem ideju.
Dakle sama strategija koju smo mi ovdje koristili,
da nađemo kod za retinu, možemo
je koristiti i za kodiranje drugih polja,
na primjer za auditorni sistem i
za motorni sistem, to jest za liječenje gluvoće
i za motorne poremećaje.
Na isti način na koji smo uspjeli da
prevaziđemo oštećenje
rada retine i dođemo do
njenih unutrašnjih ćelija, možemo prevazići
oštećenje kohlee uha
kako bismo došli do slušnog nerva
ili oštećenja polja
u motornom korteksu, premošćavajući praznine
nastale šlogom.
Željela bih da završim
sa porukom da razumijevanje koda
je zaista vrlo važno
i ako razumijemo kod,
to jest jezik mozga, stvari postaju
moguće iako to ranije nijesu bile.
Hvala vam.
(Aplauz)