Komentarz: Mniejsza o niewidomych, to dekoder mózgu!"Pismo brajla, biała laska i pies przewodnik są skazane na zapomnienie. Do końca tego stulecia będą tak przestarzałe, jak parowóz w czasach samolotów " - pisał kilka lat temu, tuż przed śmiercią, dr William Dobelle, autor pionierskich doświadczeń nad elektroniczną protezą oka. Już teraz jego słowa zaczynają się spełniać. Dziś w "Nature" naukowcy z Kalifornii donoszą, że udało im się spojrzeć na świat oczami innego człowieka. A dokładniej: że śledząc aktywność mózgu, potrafią rozpoznać, co widzi badana osoba.
Kora niczym telewizorSekret w tym, że obrazy, które trafiają do naszych oczu, są w siatkówce przetwarzane na sygnały elektryczne. Trafiają one nerwami do kory wzrokowej położonej w tylnej, powierzchniowej części mózgu. Od dawna podejrzewano, że różne rejony tej kory specjalizują się w obrabianiu określonych sygnałów, np. płynących z wybranego fragmentu pola widzenia.
Zespół psychologów, neurobiologów i fizyków z Uniwersytetu Kalifornijskiego wziął więc pod lupę aktywność kory wzrokowej. Badano pracę mózgu dwóch młodych mężczyzn (na ochotnika zgłosili się naukowcy biorący udział w projekcie). Na początek każdy z nich musiał przejrzeć 1750 czarno-białych zdjęć. Sekunda prezentacji obrazka, sekunda przerwy i kolejne zdjęcie. Uwieczniono na nich najróżniejsze obiekty znane z codziennego życia - ludzi, zwierzęta, budynki, jedzenie, krajobrazy, a także wzory geometryczne.
Podczas całego pokazu drobiazgowo mierzono rezonansem magnetycznym aktywność kory wzrokowej uczestników doświadczenia. Naukowcy podzielili ją na kilka tysięcy maleńkich obszarów - wokseli (czyli trójwymiarowych pikseli). Potem nadszedł czas na żmudną analizę. Sprawdzano, jakie woksele pobudzały się w reakcji na kolejne zdjęcia pokazywane badanym. Gdy uczeni uznali, że znaleźli pewne zależności, nadszedł czas próby. Tym razem "królikom doświadczalnym" (i tylko im) pokazano po 120 nowych obrazków i znów skrupulatnie mierzono aktywność kory wzrokowej.
Zadaniem prowadzących eksperyment (nie mieli oni pojęcia, w jakiej kolejności badani oglądali obrazki) było połączenie w pary zdjęć i odpowiadających im zapisów aktywności mózgu. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy wiemy, jakie neurony powinny się "zapalić", reagując na dany obraz. I co? Pełen sukces! W przypadku pierwszego z badanych trafnie zidentyfikowano aż 110 zdjęć, u drugiego - 86. Błędy pojawiały się najczęściej wtedy, gdy próbowano odróżnić od siebie obrazy o podobnej strukturze, na przykład zdjęcie człowieka stojącego przed domem od zdjęcia posągu przed muzeum.
- Okazało się, że różne woksele w korze wzrokowej odpowiadają różnym rejonom zdjęcia. I każdy woksel reagował na struktury (np. krawędzie obiektów) pojawiające się w pewnej małej części fotografii - powiedział "Gazecie" Kendrick Kay, główny autor publikacji. - Nasz model sprawdzaliśmy tylko w tzw. niższej korze wzrokowej, gdzie następuje prosta obróbka i rozdział sygnałów w zależności od ich intensywności i położenia w przestrzeni. Z wyższą korą wzrokową jest trudniej, bo są dowody na to, że różne jej rejony mogą odpowiadać treści i znaczeniu widzianego obrazu.
W wyższej korze analizowane są nie tylko woksele, ale dokonuje się głębsza analiza obrazu - z szukaniem jego znaczenia, odwołaniami do wspomnień, doświadczeń i emocji.
Lusterko pełne snówPo co robić takie badania? Bo dzięki nim uczymy się, jak mózg odbiera i przetwarza bodźce płynące z całego ciała, w tym od narządów zmysłu. A im lepiej poznamy "język" mózgu, tym lepiej będziemy mogli wspomagać jego pracę, leczyć choroby lub urazy. Zyskamy szansę na doskonalsze neuroprotezy - urządzenia zastępujące np. utracony słuch lub wzrok.
Gdy z dużą dokładnością będziemy wiedzieli, które neurony kontrolują poszczególne fragmenty pola widzenia, będziemy w stanie dużo lepiej podłączyć elektrody przenoszące sygnał z zastępujących oczy kamer. A chętnych do przywracania wzroku jest wielu - prace zapoczątkowane przez dr. Dobelle'a kontynuuje kilkanaście uniwersytetów, instytutów naukowych i firm prywatnych na całym świecie.
Doniesienie z "Nature" może też doprowadzić do rozwoju dziedziny żywcem przeniesionej z bajek. Znacie "Akademię pana Kleksa"? Każdy z chłopców w Akademii miał przy łóżku lusterko, w którym odbijały się jego senne marzenia. Uczniowie oddawali je co rano Kleksowi, który uważnie oglądał wszystkie sny i nagradzał najciekawsze. Zabawne, ale takie urządzenie ma szansę powstać naprawdę!
W tej chwili, posługując się wyłącznie wykresami aktywności mózgu, nie potrafimy jeszcze odtworzyć obrazu, który widzi człowiek. Potrafimy tylko wybrać właściwy obraz z grona innych, jednak neurobiolodzy są przekonani, że każdy proces zachodzący w głowie człowieka ma swój biologiczny odpowiednik. I jeśli tylko obrazy, które widzimy w nocnych marzeniach, aktywują korę wzrokową, to do ich analizy da się zastosować metodę opracowaną na Uniwersytecie Kalifornijskim.
Jest szansa, że kiedyś będziemy mogli podglądać obrazy pojawiające się w głowie śpiącego czy marzącego człowieka. A wtedy drżyjcie niewierni mężowie i pracownicy myślący o niebieskich migdałach!
