15.02.2012

Учёные испытали звуковые очки для незрячих

Новый прибор использует своего рода обман или иллюзию. Он помогает слепому человеку выстраивать картину мира по набору звуков. Изобретение это раскрыло перед исследователями новые грани пластичности мозга человека.

Доктор Амир Амеди (Amir Amedi) и его коллеги из Еврейского университета в Иерусалиме создали устройство подмены восприятия (sensory substitution device — SSD), которое позволяет слепым людям в некотором смысле видеть окружающую обстановку.

В основе SSD лежит миниатюрная камера на очках, подключённая к небольшому компьютеру либо смартфону. Программа, разработанная группой Амеди, преобразует визуальную информацию в набор звуковых сигналов.

Базовые правила их формирования довольно просты. Скажем, контрастная линия, идущая слева направо и вверх, может быть отражена сигналом с нарастающим тоном, а линия, идущая вниз, – звуком с постепенно понижающейся частотой.

После непродолжительных тренировок человек может научиться понимать, о чём ему сообщает прибор, утверждают разработчики системы.

Испытания показали, что с SSD слепой способен распознавать бытовые предметы, находить людей и определять их позы, различать простенькую компьютерную графику (типа «лицо», «дом») и даже читать крупные буквы и целые слова.

Это достижение – существенное продвижение вперёд по сравнению с предыдущим проектом Амеди – портативной «виртуальной тростью» (Virtual Cane), представленной летом 2011 года.

Ещё в тот раз Амир и его соратники отметили, что слепые люди пользуются таким прибором более ловко, чем обычные испытатели с чёрной повязкой на глазах.

Причина вроде бы лежит на поверхности: слух у незрячих развит намного сильнее, чем у видящих, потому слепые лучше чувствуют тонкие вариации в звуке, его тональности, пространственном расположении источников.

Однако исследования, проведённые недавно Амеди, показали, что дело обстоит не совсем так. Работа мозга в случае такой замены — куда сложнее.

Амир и его коллеги задались целью не просто создать разные электронные помощники для инвалидов, а разобраться, как они взаимодействуют с мозгом владельца. В частности, учёных интересовала… зрительная кора.

Нейрофизиологам известно, что визуальная обработка в мозге идёт двумя параллельными путями. В коре имеется затылочно-височной путь, или «вентральный поток», связанный с обработкой форм, идентификацией объектов, их цвета. Он отвечает на вопрос «что я вижу?».

И ещё есть затылочно-теменной путь («дорсальный поток»), который анализирует пространственную информацию о месте расположения объекта (вопросы «где?» и «как?»).

Амеди и его коллеги провели сканирование мозга 9 зрячих людей и 11 слепых от рождения. Зрячие выполняли задачи на визуальное распознавание, а слепые – аналогичные упражнения с использованием SSD.

К удивлению экспериментаторов, у слепых активировались те же два потока. То есть зрительная кора точно так же начинала расшифровывать форму вещей и их пространственное расположение, когда человек пользовался «слуховым зрением».

(Об этом исследовании рассказывает статья в журнале Cerebral Cortex.)

Выходило, что такое фундаментальное разделение объёма работ может возникать даже без всякого предшествующего зрительного опыта. И что это разделение – не визуальное по своей природе.

Израильтяне сделали вывод, что мозг организует зоны коры по принципу специфики обработки информации (условно – по типу необходимых вычислений), вне зависимости от вида сенсорных каналов — зрительного, слухового или тактильного. О последнем стоит рассказать особо.

Четыре десятка лет назад американский нейрофизиолог Пол Бачирита (Paul Bach-y-Rita) впервые попробовал переводить зрительную информацию в сигналы другой природы, и начал он как раз с тактильных ощущений.

Уже тогда стало ясно, что человек (как слепой, так и просто с закрытыми глазами) непохо приспосабливается к пространственной ориентации по необычному для себя принципу. Так, вибрации или слабые электрические покалывания на разных участках тела помогали испытуемым строить в голове мысленную картину обстановки, заменяя зрительное восприятие.

Опыты Амеди идеологически продолжают эксперименты Бачириты. И они показывают, что мозг слепых потенциально может быть разбужен для обработки визуальных задач даже в том случае, если человек был слепым всю жизнь.

Это открывает хорошие перспективны не только для обсуждаемой технологии подмены отсутствующего сенсорного канала другим, но и для электронных систем, возвращающих человеку зрение в прямом смысле, вроде разнообразных сетчаток-имплантатов.

Леонид Попов

Источники:

1. MEMBRANA