Naukowcy podejrzÂą, co masz w gÂłowie
przedruk z:

http://www.gazetawyborcza.pl/1,75476,49 … 3-06-02-06

JesteÂśmy coraz bliÂżej chwili, gdy bĂŞdzie moÂżna oglÂądaĂŚ cudze sny i przywracaĂŚ wzrok niewidomym. Neurobiolodzy caÂłkiem nieÂźle potrafiÂą juÂż ÂśledziĂŚ obrazy, ktĂłre tworzÂą siĂŞ nam w gÂłowie - informuje dziÂś "Nature"



Jednym z pierwszych, który pod³¹czy³ protezê oczu bezpoœrednio do kory wzrokowej, by³ amerykaùski neurobiolog William Dobelle. W 1978 r. skonstruowa³ okulary z ma³¹ kamer¹, której sygna³ by³ przekazywany kablem do 68 platynowych elektrod wszczepionych w korê wzrokow¹. Pacjentem by³ Jerry, który straci³ wzrok w wypadku. Efekty by³y raczej mizerne - Jerry widzia³ pocz¹tkowo tylko ok. 20 jasnych plam sygnalizuj¹cych krawêdzie przedmiotów oraz natê¿enie œwiat³a w otoczeniu. Jednak kolejne prototypy by³y coraz lepsze. W 2000 r. Jerry ju¿ móg³ czytaÌ bardzo du¿e litery i omijaÌ wiêksze przeszkody (na powy¿szym zdjêciu z tego okresu jeden z in¿ynierów dopasowuje mu oprzyrz¹dowanie, a po prawej stoi dr Dobelle). Ci z pacjentów, którym elektrody wszczepiono trzy lata temu, widz¹ ju¿ obraz œwiata rozbity na kilkaset pikseli. To wci¹¿ niewiele w porównaniu z rozdzielczoœci¹ zdrowych oczu (kilka milionów punktów), ale wyniki og³oszone w "Nature" mog¹ znacznie poprawiÌ sytuacjê.
Fot. STEPHEN CHERNIN AP







"Pismo brajla, bia³a laska i pies przewodnik s¹ skazane na zapomnienie. Do koùca tego stulecia bêd¹ tak przestarza³e, jak parowóz w czasach samolotów " - pisa³ kilka lat temu, tu¿ przed œmierci¹, dr William Dobelle, autor pionierskich doœwiadczeù nad elektroniczn¹ protez¹ oka. Ju¿ teraz jego s³owa zaczynaj¹ siê spe³niaÌ. Dziœ w "Nature" naukowcy z Kalifornii donosz¹, ¿e uda³o im siê spojrzeÌ na œwiat oczami innego cz³owieka. A dok³adniej: ¿e œledz¹c aktywnoœÌ mózgu, potrafi¹ rozpoznaÌ, co widzi badana osoba.

Kora niczym telewizor

Sekret w tym, ¿e obrazy, które trafiaj¹ do naszych oczu, s¹ w siatkówce przetwarzane na sygna³y elektryczne. Trafiaj¹ one nerwami do kory wzrokowej po³o¿onej w tylnej, powierzchniowej czêœci mózgu. Od dawna podejrzewano, ¿e ró¿ne rejony tej kory specjalizuj¹ siê w obrabianiu okreœlonych sygna³ów, np. p³yn¹cych z wybranego fragmentu pola widzenia.

Zespó³ psychologów, neurobiologów i fizyków z Uniwersytetu Kalifornijskiego wzi¹³ wiêc pod lupê aktywnoœÌ kory wzrokowej. Badano pracê mózgu dwóch m³odych mê¿czyzn (na ochotnika zg³osili siê naukowcy bior¹cy udzia³ w projekcie). Na pocz¹tek ka¿dy z nich musia³ przejrzeÌ 1750 czarno-bia³ych zdjêÌ. Sekunda prezentacji obrazka, sekunda przerwy i kolejne zdjêcie. Uwieczniono na nich najró¿niejsze obiekty znane z codziennego ¿ycia - ludzi, zwierzêta, budynki, jedzenie, krajobrazy, a tak¿e wzory geometryczne.

Podczas ca³ego pokazu drobiazgowo mierzono rezonansem magnetycznym aktywnoœÌ kory wzrokowej uczestników doœwiadczenia. Naukowcy podzielili j¹ na kilka tysiêcy maleùkich obszarów - wokseli (czyli trójwymiarowych pikseli). Potem nadszed³ czas na ¿mudn¹ analizê. Sprawdzano, jakie woksele pobudza³y siê w reakcji na kolejne zdjêcia pokazywane badanym. Gdy uczeni uznali, ¿e znaleŸli pewne zale¿noœci, nadszed³ czas próby. Tym razem "królikom doœwiadczalnym" (i tylko im) pokazano po 120 nowych obrazków i znów skrupulatnie mierzono aktywnoœÌ kory wzrokowej.

Zadaniem prowadz¹cych eksperyment (nie mieli oni pojêcia, w jakiej kolejnoœci badani ogl¹dali obrazki) by³o po³¹czenie w pary zdjêÌ i odpowiadaj¹cych im zapisów aktywnoœci mózgu. Jest to mo¿liwe tylko wtedy, gdy wiemy, jakie neurony powinny siê "zapaliÌ", reaguj¹c na dany obraz. I co? Pe³en sukces! W przypadku pierwszego z badanych trafnie zidentyfikowano a¿ 110 zdjêÌ, u drugiego - 86. B³êdy pojawia³y siê najczêœciej wtedy, gdy próbowano odró¿niÌ od siebie obrazy o podobnej strukturze, na przyk³ad zdjêcie cz³owieka stoj¹cego przed domem od zdjêcia pos¹gu przed muzeum.

- Okaza³o siê, ¿e ró¿ne woksele w korze wzrokowej odpowiadaj¹ ró¿nym rejonom zdjêcia. I ka¿dy woksel reagowa³ na struktury (np. krawêdzie obiektów) pojawiaj¹ce siê w pewnej ma³ej czêœci fotografii - powiedzia³ "Gazecie" Kendrick Kay, g³ówny autor publikacji. - Nasz model sprawdzaliœmy tylko w tzw. ni¿szej korze wzrokowej, gdzie nastêpuje prosta obróbka i rozdzia³ sygna³ów w zale¿noœci od ich intensywnoœci i po³o¿enia w przestrzeni. Z wy¿sz¹ kor¹ wzrokow¹ jest trudniej, bo s¹ dowody na to, ¿e ró¿ne jej rejony mog¹ odpowiadaÌ treœci i znaczeniu widzianego obrazu.

W wy¿szej korze analizowane s¹ nie tylko woksele, ale dokonuje siê g³êbsza analiza obrazu - z szukaniem jego znaczenia, odwo³aniami do wspomnieù, doœwiadczeù i emocji.

Lusterko peÂłne snĂłw

Po co robiĂŚ takie badania? Bo dziĂŞki nim uczymy siĂŞ, jak mĂłzg odbiera i przetwarza bodÂźce pÂłynÂące z caÂłego ciaÂła, w tym od narzÂądĂłw zmysÂłu. A im lepiej poznamy "jĂŞzyk" mĂłzgu, tym lepiej bĂŞdziemy mogli wspomagaĂŚ jego pracĂŞ, leczyĂŚ choroby lub urazy. Zyskamy szansĂŞ na doskonalsze neuroprotezy - urzÂądzenia zastĂŞpujÂące np. utracony sÂłuch lub wzrok.

Gdy z du¿¹ dok³adnoœci¹ bêdziemy wiedzieli, które neurony kontroluj¹ poszczególne fragmenty pola widzenia, bêdziemy w stanie du¿o lepiej pod³¹czyÌ elektrody przenosz¹ce sygna³ z zastêpuj¹cych oczy kamer. A chêtnych do przywracania wzroku jest wielu - prace zapocz¹tkowane przez dr. Dobelle'a kontynuuje kilkanaœcie uniwersytetów, instytutów naukowych i firm prywatnych na ca³ym œwiecie.

Doniesienie z "Nature" mo¿e te¿ doprowadziÌ do rozwoju dziedziny ¿ywcem przeniesionej z bajek. Znacie "Akademiê pana Kleksa"? Ka¿dy z ch³opców w Akademii mia³ przy ³ó¿ku lusterko, w którym odbija³y siê jego senne marzenia. Uczniowie oddawali je co rano Kleksowi, który uwa¿nie ogl¹da³ wszystkie sny i nagradza³ najciekawsze. Zabawne, ale takie urz¹dzenie ma szansê powstaÌ naprawdê!

W tej chwili, pos³uguj¹c siê wy³¹cznie wykresami aktywnoœci mózgu, nie potrafimy jeszcze odtworzyÌ obrazu, który widzi cz³owiek. Potrafimy tylko wybraÌ w³aœciwy obraz z grona innych, jednak neurobiolodzy s¹ przekonani, ¿e ka¿dy proces zachodz¹cy w g³owie cz³owieka ma swój biologiczny odpowiednik. I jeœli tylko obrazy, które widzimy w nocnych marzeniach, aktywuj¹ korê wzrokow¹, to do ich analizy da siê zastosowaÌ metodê opracowan¹ na Uniwersytecie Kalifornijskim.

Jest szansa, Âże kiedyÂś bĂŞdziemy mogli podglÂądaĂŚ obrazy pojawiajÂące siĂŞ w gÂłowie ÂśpiÂącego czy marzÂącego czÂłowieka. A wtedy drÂżyjcie niewierni mĂŞÂżowie i pracownicy myÂślÂący o niebieskich migdaÂłach!