Большинство людей воспринимают зрение как должное — мы с легкостью можем перейти дорогу, оценив скорость приближающихся машин, найти нужную рубашку в шкафу или же просто полюбоваться полной ярких красок природой. Между тем, по данным Всемирной организации здравоохранения, у трети людей на планете (около 2,2 млрд человек. — Прим. ред.) имеются какие-либо нарушения зрения, около 39 млн — тотально незрячие, а более 1 млн из них — это необратимо слепые дети. В России около 300 тыс. незрячих, при этом примерно 20% инвалидов по зрению — молодежь. Значительный рост заболеваемости связан как со старением населения, так и с появлением новых техногенных угроз, со значительными изменениями образа жизни людей.
Луч света. Полная или частичная утрата зрительных функций все чаще приходится на один из самых активных периодов жизни человека (30-40 лет), что обусловлено (помимо предрасположенности к хроническим заболеваниям глаз) распространенностью гаджетов и времени, которое люди проводят с ними, ростом мобильности (авиаперелеты, создающие дополнительную нагрузку на организм, автомобильные аварии и т. п.), а также популярностью экстремального спорта. В ВОЗ прогнозируют, что по мере старения населения земли возрастет и количество людей, потерявших зрение после 50 лет.
Потеря зрения и слепота — это не просто болезнь, несущая неудобство и боль. Как правило, незрячий человек имеет серьезные проблемы с осуществлением элементарных бытовых манипуляций, не имеет равного доступа к образованию, услугам, рынку труда и информации. Независимо от возраста, незрячие и слабовидящие нуждаются в реабилитации, профессиональной подготовке и образовании, поскольку отсутствие помощи и условий серьезно сужает возможности развития, означает ограничение мобильности, падение доходов, понижение социального статуса. Именно на решение этих проблем сегодня направлены сотни разработок российских и зарубежных ученых, многие из которых добились серьезных успехов в этом направлении.
На помощь придет протез. Как и практически любой орган в человеческом теле, органы зрения можно протезировать, причем речь идет не только о глазах, но и о зрительной коре головного мозга, нервных путях, которые соединяют глаза с мозгом и еще целый ряд звеньев этой сложной цепочки, и практически на каждом этапе можно попытаться реализовать протезирование. По данным все той же ВОЗ, в мире насчитывается около 50 активных проектов, фокусирующихся на протезировании зрения. Среди наиболее популярных и эффективных технологий, например, можно выделить кортикальные протезы — это подгруппа визуальных нейропротезов, способных вызывать зрительные восприятия у слепых людей посредством прямой электрической стимуляции затылочной коры мозга, которая отвечает за распознавание изображений. Этот подход может быть единственным доступным лечением слепоты, вызванной глаукомой, терминальной стадией пигментного ретинита, атрофией зрительного нерва, травмой сетчатки, зрительных нервов и т.п. За последние пять лет ученые решили задачу создания такого внутрикортикального визуального нейропротеза, с помощью которого можно было бы восстановить ограниченное, но полезное зрение.
Есть успехи и у России. Так, фонд поддержки слепоглухих «Со-единение» и лаборатории «Сенсор-Тех» не так давно представили первый отечественный кортикальный протез, который состоит из трех компонентов.
Первый из них представляет собой обруч с двумя камерами. Пользователь носит его на голове, и камеры считывают изображение в реальном времени, выполняя функцию глаз. Одна из камер отвечает непосредственно за съемку видео. Вторая нужна для определения расстояния до объекта, о чем носящий имплант пациент получает аудиоподсказки через наушник. Информация с первой камеры идет на второй элемент — микрокомпьютер, крепящийся на поясе пользователя — по виду и размеру он похож на обычный смартфон, питается от аккумулятора. Он анализирует изображение с камер, выделяет контуры важных объектов и передает обработанные кадры прямо на имплант в мозг с помощью радиосигнала.
Третья часть — сам имплант. Он устанавливается в зону головного мозга, отвечающую за зрение — зрительную кору, которая располагается в затылочных долях каждого из полушарий. Для установки нужна операция под общим наркозом. В ходе ее нейрохирурги создают отверстие в костях черепа и ставят имплант на поверхность мозга. Он будет питаться от обруча через беспроводную передачу энергии. Сам обруч по кабелю питается от блока на поясе. Передача сигнала с компьютера будет осуществляться с помощью антенны по защищенному протоколу, чтобы информацию нельзя было перехватить или передать ложную.
Синхронная работа трех компонентов позволяет человеку видеть окружающий мир — различать силуэты предметов и людей, понимать, где и что находится. Технология будет эффективна для тех слепых и слепоглухих людей, у которых есть поражение сетчатки, патология зрительного нерва или другие тяжелые нарушения зрения.
Имеющий уши — да увидит. Имплантирование — эффективный, но весьма дорогой способ вернуть зрение, полный комплект всего необходимого оборудования может доходить до 150 тыс. долларов. Неудивительно поэтому, что ученые ищут более доступную альтернативу. Это, например, технология сенсорного замещения, которая основана на механизме нейропластичности человеческого мозга. Фактически человеку предлагается воспринимать окружающую реальность «ушами».
Однако естественных природных звуков для того, чтобы «видеть» мир, недостаточно. Поэтому российский проект vOICe vision разработал концепцию звукового зрения. Инженеры проекта создали устройство, которое с помощью камеры фиксирует окружающее пространство и преобразует картинку в звуки по определенной технологии. Звук воспринимается как аналог черно-белого изображения. А наушники костной проводимости, которыми снабжено устройство, не блокируют слуховой проход и не мешают восприятию окружающей обстановки. По задумке разработчиков, vOICe vision заменяет один способ восприятия другим, причем без ограничений для второго. Человек слышит и «видит» одновременно, используя для этого один орган восприятия — уши.
Важнейший блок помощи незрячим и слабовидящим заключен в огромном количестве мобильных приложений и программах на основе искусственного интеллекта. Так, проект Be my eyes интегрирует изображение с камеры в телефоне или со специальных очков на лице незрячего и передает его волонтеру, который может общаться со своим незрячим подопечным через видеозвонок. Таким образом волонтеры становятся «чужими глазами», помогая слепому отыскать дорогу или подобрать галстук к рубашке по цвету. Незрячие вынуждены определять предметы на ощупь, но сделать это получается не всегда (например, определить номинал банкноты). Группа популярных мобильных приложений Google LookOut, TapTapSee, Envision AI помогают слабовидящему человеку распознать предмет, который находится вдалеке или не определяется на ощупь. Значительную помощь незрячим оказывают и такие помощники, как мобильные навигаторы: OsmAnd, WeWALK, Microsoft Soundscape, GetThere, BlindSquare, главная цель которых — помочь человеку перемещаться в пространстве быстро и безопасно.