Een visuele prothese waarmee blinden met behulp van een VR-bril visuele waarnemingen kunnen ervaren. Dat is waar onderzoekers van het Nederlands Herseninstituut en het Donder's Instituut aan werken. Deze week maakten zij bekend dat ze erin geslaagd zijn een eerste simulator te ontwikkelen die een kijkje geeft in de toekomst van deze innovatie.
De simulator die nu ontwikkeld is, maakt kunstmatige visuele waarnemingen mogelijk en is daarmee een belangrijke stap op weg naar de ontwikkeling van een visuele prothese voor blinden. De onderzoekers hebben deze simulator als open source tool beschikbaar gemaakt voor andere onderzoekers. Daarnaast wordt de simulator van de visuele prothese ook ingezet om inzicht te geven in de mogelijkheden van deze toekomstige toepassing.
Visuele prothese stimuleert hersenschors
De visuele prothese die dankzij het onderzoek van het Nederlands Herseninstituut en het Donder's Instituut ontwikkeld gaat worden, werkt op basis van het stimuleren van de visuele hersenschors met behulp van elektroden. Die worden geïmplanteerd in het omringende weefsel van de hersenschors. Wanneer die elektroden met zwakke elektrische stroompjes worden gestimuleerd, kunnen kleine lichtpuntjes, fosgeen, opgewekt worden.
"Deze prothese zet camera-invoer om in elektrische stimulatie van de hersenschors om een deel van het aangetaste visuele systeem te omzeilen en op die manier toch een vorm van zicht mogelijk te maken. Je kunt het vergelijken met een matrixbord langs de snelweg, waar individuele lichtjes samen een beeld vormen", aldus de onderzoekers.
Van simulator naar praktijk
Op dit moment is de visuele prothese nog toekomstmuziek. De belangrijkste vraag die nog beantwoord moet worden is hoe het implantaat in de praktijk gebruikt kan worden door blinden, bijvoorbeeld om te lezen of over straat te lopen. Samen met collega's van het Donder's Instituut zijn Maureen van der Grinten en Antonio Lozano, uit de groep van Pieter Roelfsema, onderdeel van een groot Europees consortium. Dit consortium werkt aan een prothese die gericht is op de visuele hersenschors.
“Er bestaat nog een discrepantie tussen de hoeveelheid elektroden die we bij mensen kunnen implanteren en de functionaliteiten die we allemaal zouden willen testen. De hardware is nu simpelweg nog niet ver genoeg. Om dit gat te overbruggen wordt het proces vaak nagebootst door middel van een simulatie”, vertelt Maureen.
“In plaats van te wachten tot blinde mensen implantaten hebben ontvangen, is het idee dat we op basis van de kennis die we hebben, de situatie na proberen te bootsen, en dat te gebruiken als basis om te kijken hoeveel lichtpuntjes mensen nodig hebben om bijvoorbeeld een deur te kunnen vinden. We noemen dit ‘simulated phosphene vision'. Tot dusver is dit alleen getest met simpele vormen: 200 lichtpuntjes die mooi rechthoekig als even grote pixels op een scherm georiënteerd zijn. Mensen kunnen dit testen met een VR bril, wat heel nuttig is, maar het komt natuurlijk niet overeen met het daadwerkelijke zicht van blinde mensen met een prothese”, aldus de onderzoekers. In onderstaande video is te zien hoe de simulator werkt", zegt Maureen.
Open source onderzoek
Op dit moment wordt de simulator al ingezet voor onderzoek naar de impact van oogbewegingen. Dat onderzoek wordt uitgevoerd in Nijmegen. De onderzoekers hebben ervoor gekozen om de simulator als open source beschikbaar te stellen. Zo willen zij andere onderzoekers de mogelijkheid bieden om mee te denken en werken aan de visuele prothese.
"Daarnaast gebruiken we de simulator nu ook om mensen een idee te geven waar dit onderzoek naartoe zou kunnen gaan en wat men kan verwachten als over een paar jaar de eerste behandelingen worden uitgevoerd. Door middel van een VR-bril kunnen we simuleren hoe de situatie nu is met 100 elektroden, en laten zien hoe beperkt het zicht van deze mensen nog is. Ze kunnen wellicht een deur vinden, maar het is nog niet mogelijk om gezichtsuitdrukkingen te herkennen. Maar we kunnen ook laten zien wat de situatie is wanneer we tienduizenden elektroden plaatsen en wat het ons brengt als deze techniek ver genoeg ontwikkeld is", zeggen de onderzoekers.
Helemaal nieuw is deze ontwikkeling overigens niet. Zo ontwierp wetenschapper Tom van Nunen vorig jaar een prototype van een draadloos systeem voor energieoverdracht om veilig en betrouwbaar verbinding te maken met een implantaat dat de juiste elektrische signalen stuurt naar de visuele cortex.
