AI-drevet kunstigt syn til visuelle proteser

Forskerne vil udføre grundlæggende eksperimentelle undersøgelser, der involverer mennesker (BESH), designet til at kvantificere de perceptuelle oplevelser hos retinale og kortikale protesepatienter. Disse eksperimenter vil følge standardprocedurer til indsamling af adfærdsdata og involverer simple perceptuelle opgaver (f.eks. signaldetektering, objektgenkendelse) og adfærdsmæssige opgaver (f.eks. at gå mod en målplacering).

Efterforskerne vil producere visuelle percepter hos CORTIVIS- og Argus II-patienter enten ved direkte at stimulere elektroder (ved at bruge FDA-godkendte pulstog) eller ved at bede dem om at se en computer- eller projektorskærm og bruge standardstimuleringsprotokoller (som det normalt bruges til deres enheder) ) for at konvertere computer- eller projektorskærmbilledet til pulstog på deres elektroder. Informeret af psykofysiske data og beregningsmodeller vil efterforskerne teste evnen af ​​forskellige stimuluskodningsmetoder til at understøtte simple perceptuelle og adfærdsmæssige opgaver (f.eks. objektgenkendelse, navigation). Disse kodningsmetoder kan omfatte computersyn og maskinlæringsmetoder til at fremhæve vigtige objekter i scenen eller for at fremhæve nærliggende forhindringer og kan skræddersyes til hver enkelt patient. Protesepatienters præstation vil blive sammenlignet både på tværs af stimuluskodningsmetoder og med præstation hos normalt seende kontrolpersoner, der ser stimuli manipuleret til at matche den forventede perceptuelle oplevelse af protesepatienter.

Den normale stimuleringsmetode er en kæde fra et kamera monteret på briller gennem en videobehandlingsenhed (VPU), som konverterer videobilledet til FDA-godkendte elektroniske pulstog. Nogle gange vil efterforskerne teste emner ved hjælp af kameraet. Oftere vil efterforskerne udføre 'direkte stimulering', når de bruger en ekstern computer til direkte at specificere pulstog (f.eks. for Argus II, et 1s 10 Hz katodisk pulstog med en strømamplitude på 100 mikroamplitude og en pulsbredde på 45 mikrosekunder til elektrode 12). Disse direkte pulstog sendes derefter til VPU'en. Denne VPU indeholder software, der sikrer, at disse pulstog er inden for FDA-godkendte sikkerhedsgrænser. For eksempel skal disse pulser være ladningsbalancerede (lige anodisk/katodisk ladning) og skal have en ladningstæthed under 35 mikroCoulombs/cm2. Nogle gange vil efterforskerne teste emner ved hjælp af kameraet. Nogle gange vil efterforskerne sende impulser direkte til VPU'en ved direkte at specificere impulstog (f.eks. sende et 1 s 10 Hz katodisk impulstog med en strømamplitude på 100 mikroamplitude og en impulsbredde på 45 mikroampere til elektrode 12 af et Argus II implantat ).

Vigtige parametre for sikkerheden omfatter a) pulser skal være ladningsbalancerede (en anodisk puls skal hurtigt efterfølges af en katodisk puls og omvendt, ellers vil elektroden opløses), b) ladningstæthed bør begrænses. Frekvensen af ​​pulstoget og pulstogets strømamplitude er faktisk ikke et kritisk sikkerhedsproblem, da det elektroniske/neurale interface er robust over for ekstremt høje stimulationshastigheder og høje strømniveauer. Imidlertid kan højfrekvente pulstog eller pulstog med høj amplitude forårsage ubehag hos patienter (analogt med at gå fra en mørk biograf til sollys) på grund af at inducere storstilet neuronal affyring. Efterforskerne vil normalt fokusere på pulstogs frekvenser/amplituder, der er inden for det normale område, som patienten bruger, når de bruger deres enhed. Hvis efterforskerne bruger parametre, der kan forventes at producere en mere intens neural respons (og derfor har potentiale til at forårsage ubehag), vil de altid introducere dem i en trinvis funktion (f.eks. gradvist stigende amplitude), mens de kontrollerer, at fornemmelsen ikke er "ubehagelig lys", og efterforskerne vil øjeblikkeligt mindske intensiteten af ​​stimulationen, hvis patienter rapporterer, at fornemmelsen nærmer sig ubehag. PI'en har erfaring med denne tilgang og vil træne alt personale i disse protokoller.

Som svar på stimuleringen/billedet på monitoren vil forsøgspersonerne blive bedt om enten at foretage en perceptuel bedømmelse eller udføre en simpel adfærdsmæssig opgave. Eksempler omfatter detektering af en stimulus ('så du et lys på den prøvelse'), rapportering af størrelse ved at tegne på en berøringsskærm eller gå til en målplacering. Både patientens reaktion og reaktionstid vil blive registreret.

Ingen af ​​disse stimuli vil fremkalde følelsesmæssige reaktioner eller være afersive på nogen måde.

I nogle tilfælde vil efterforskerne også indsamle data, der måler forsøgspersoners øjenposition. Dette er en ikke-invasiv procedure, der vil blive udført ved hjælp af standard eye-tracking udstyr via et infrarødt kamera, der sporer positionen af ​​emnernes pupil. Kun målinger som øjenposition eller øjenblink vil blive registreret, så disse data indeholder ikke identificerbar information.

Forsøgspersoner opfordres til at holde pauser så ofte som nødvendigt (de kan forlade testlokalet). Efterforskerne anvender forskellige eksperimentelle teknikker, herunder: (1) Same-different - f.eks. forsøgspersoner får vist to opfattelser og bliver spurgt, om de er ens eller forskellige. (2) Justeringsmetode - f.eks. forsøgspersoner bliver bedt om at justere en visning/stimuleringsintensitet, indtil en percept knap er synlig, (3) 2-alternativ-tvunget valg - f.eks. forsøgspersoner vil blive præsenteret for to stimuli og spurgt, hvilken af ​​de to stimuli der er lysere (4) Identifikation - forsøgspersoner bliver bedt om at identificere hvilket bogstav der blev præsenteret.

I nogle tilfælde, ud over at måle nøjagtigheden, vil efterforskerne også måle forbedring med praksis ved at gentage den samme opgave på tværs af flere sessioner (op til 5 sessioner, hver udført på forskellige testdage).