Neurociència computacional per al desenvolupament d'una pròtesi visual que restauraria la visió
El projecte interdisciplinari Hyperstim pretén avançar en la creació d'una pròtesi visual que passi per alt l'estructura de l'ull i que treballi a l'escorça visual del cervell, on finalment es formen les imatges.
La idea d'obtenir un implant visual que en 10 anys permeti veure pacients que han perdut la vista és sens dubte molt atractiva per a milions de persones. Segons dades de la Unió Europea de Cecs (EBU), s'estima que a Europa hi ha més de 30 milions de persones cegues i visuals deficients. És a dir, una mitjana d'un de cada trenta europeus experimenta pèrdua de visió.
El projecte Hyperstim (High Dimensional Electrical Stimulation for Visual Prosthesis) aplega empresa privada i acadèmia per assolir un avenç fonamental en la resolució espacial de l'estimulació elèctrica cerebral per restaurar la visió. S'espera així obtenir una resolució d'almenys 20 vegades el nombre d'elèctrodes que, actualment, estan físicament presents a les pròtesis en estudi.
L'implant no pretén intervenir o reemplaçar cap part de l'ull, sinó anar directament a l'escorça cerebral on, en una persona vident, es processen els senyals produïts per la llum i es formen les imatges que veiem donant origen a la percepció. S'han intentat fer implants que emulin la retina, cosa que es coneix com a retina de silici. Però les cèl·lules de la retina estan tan juntes que de moment no existeix un arranjament d'elèctrodes tan compacte que permeti estimular de manera òptima el nervi òptic.
El consorci d'Hyperstim està format per l'empresa belga Restoring Vision (ReVision), el Centre de Recerca Termeszettudomanyi (TTK) d'Hongria, el Grup de Recerca en Neurociència Computacional (CNS) del Centre de Cognició i Cervell (CBC) de la UPF i el Grup de Neurociències de la Universitat Catòlica de Lovaina (KU Leuven), coordinadora del projecte. La proposta és que hi hagi un augment en ordres de magnitud de la resolució percebuda de les pròtesis visuals que hi ha actualment.
"El projecte originalment està pensat per restaurar la visió funcional a persones que han perdut la vista, tenint l'escorça visual primària i superiors desenvolupada"
La pròtesi que ReVision està desenvolupant, i que espera acabar en deu anys, consta d'unes ulleres que recullen la informació visual i la passen en forma d'estímuls elèctrics a un implant amb més de mil microelèctrodes inserits a l'escorça visual, a la part posterior del cervell, el disseny i construcció del qual supera la tecnologia existent.
Però millorar i augmentar el nombre d'elèctrodes és només una part de la solució. "Es necessita que els patrons dʻestimulació siguin més complexos, és a dir, que puguem utilitzar els elèctrodes de manera més eficient mitjançant lʻaplicació de protocols dʻestimulació sofisticats, estudiant la seva relació amb la informació transmesa mitjançant les capes de l'escorça visual", explica l'investigador Juan M. Fuentes, del Grup de Recerca en Neurociència Computacional (CNS) de la UPF. L'investigador ha participat en el projecte Hyperstim coordinat per Gustavo Deco, director del Center for Brain and Cognition de la UPF.
La gran diversitat de possibles patrons d'estimulació que l'implant d'aquesta empresa permet, i que cal si volem crear una pròtesi que restauri la visió funcional, exigeix una metodologia de recerca que integri models i mètodes neurocientífics d'última generació a cada escala espacial: des de les neurones individuals fins a tot el cervell. “Usant el clúster computacional del Center for Brain and Cognition (CBC) de la UPF, implementarem simulacions detallades de l'escorça visual i les complexes interconnexions, amb això estudiarem in sillico quines varietats de patrons d'estimulació indueixen efectivament suficients activacions neuronals en àrees superiors de l'escorça visual, mesurant la informació transmesa, conformant un procés d'optimització cíclic que involucra totes les entitats del projecte”, continua Juan M. Fuentes.
Els senyals elèctrics rebuts es converteixen en estímuls que passen per les diferents capes de l'escorça visual. "El projecte originalment està pensat per restaurar la visió funcional a persones que han perdut la vista, tenint l'escorça visual primària i superiors desenvolupada", conclou.
Hyperstim està finançat amb 2 milions d'euros del programa Horizon Europe de la Comissió Europea a través del Consell Europeu d'Innovació. El projecte va començar el novembre d'aquest any i s'acabarà l'octubre del 2026.