AI-drivet artificiellt syn för synproteser

Utredarna kommer att utföra grundläggande experimentella studier som involverar människor (BESH) utformade för att kvantifiera perceptuella upplevelser hos patienter med retinala och kortikala proteser. Dessa experiment kommer att följa standardprocedurer för att samla in beteendedata och involvera enkla perceptuella uppgifter (t.ex. signaldetektering, objektigenkänning) och beteendeuppgifter (t.ex. att gå mot en målplats).

Utredarna kommer att producera visuella uppfattningar hos CORTIVIS- och Argus II-patienter antingen genom att direkt stimulera elektroder (med FDA-godkända pulståg), eller genom att be dem titta på en dator- eller projektorduk och använda standardstimuleringsprotokoll (som standard används för deras enheter) ) för att omvandla dator- eller projektorbilden till pulståg på deras elektroder. Med hjälp av psykofysiska data och beräkningsmodeller kommer utredarna att testa förmågan hos olika stimuluskodningsmetoder för att stödja enkla perceptuella och beteendemässiga uppgifter (t.ex. objektigenkänning, navigering). Dessa kodningsmetoder kan innefatta datorseende och maskininlärningsmetoder för att markera viktiga objekt i scenen eller för att markera närliggande hinder och kan skräddarsys för varje enskild patient. Prestanda hos protespatienter kommer att jämföras både över stimuluskodningsmetoder och med prestanda hos normalt seende kontrollpersoner som tittar på stimuli manipulerade för att matcha den förväntade perceptuella upplevelsen hos protespatienter.

Den normala stimuleringsmetoden är en kedja från en kamera monterad på glasögon genom en videoprocessorenhet (VPU) som omvandlar videobilden till FDA-godkända elektroniska pulståg. Ibland kommer utredarna att testa personer som använder kameran. Oftare kommer utredarna att utföra "direkt stimulering" när de använder en extern dator för att direkt specificera pulståg (t.ex. för Argus II, ett 1s 10 Hz katodiskt pulståg, med en strömamplitud på 100 mikroamplitud och en pulsbredd på 45 mikrosekunder till elektrod 12). Dessa direkta pulståg skickas sedan till VPU:n. Denna VPU innehåller programvara som ser till att dessa pulståg ligger inom FDA-godkända säkerhetsgränser. Till exempel måste dessa pulser vara laddningsbalanserade (lika anod/katodisk laddning) och måste ha en laddningstäthet under 35 mikroCoulombs/cm2. Ibland kommer utredarna att testa personer som använder kameran. Ibland skickar utredarna pulser direkt till VPU:n genom att direkt specificera pulståg (t.ex. skicka ett 1 s 10 Hz katodiskt pulståg, med en strömamplitud på 100 mikroamplitud och en pulsbredd på 45 mikroampere till elektrod 12 i ett Argus II-implantat ).

Viktiga parametrar för säkerheten inkluderar a) pulser måste vara laddningsbalanserade (en anodisk puls måste snabbt följas av en katodisk puls och vice versa annars kommer elektroden att lösas upp), b) laddningstätheten bör begränsas. Pulstågets frekvens och pulstågets strömamplitud är faktiskt inte en kritisk säkerhetsfråga, eftersom det elektroniska/neurala gränssnittet är robust för extremt höga stimuleringshastigheter och höga strömnivåer. Däremot kan högfrekventa pulståg eller pulståg med hög amplitud orsaka obehag hos patienter (analogt med att gå från en mörk biograf till solljus) på grund av inducering av storskalig neuronavfyrning. Utredarna kommer normalt att fokusera på pulstågsfrekvenser/amplituder som ligger inom det normala intervallet som patienten använder vid användning av sin enhet. Om utredarna använder parametrar som kan förväntas ge ett mer intensivt neuralt svar (och därför har potential att orsaka obehag), kommer de alltid att introducera dem i en stegvis funktion (t. gradvis ökande amplitud) samtidigt som de kontrollerar att känslan inte är "obehagligt ljus", och utredarna kommer omedelbart att minska intensiteten av stimuleringen om patienter rapporterar att känslan närmar sig obehag. PI har erfarenhet av detta tillvägagångssätt och kommer att utbilda all personal i dessa protokoll.

Som svar på stimuleringen/bilden på monitorn kommer försökspersoner att uppmanas att antingen göra en perceptuell bedömning eller utföra en enkel beteendeuppgift. Exempel är att upptäcka en stimulans ('såg du ett ljus på den rättegången'), rapportering av storlek genom att rita på en pekskärm eller gå till en målplats. Både patientens svar och reaktionstid kommer att registreras.

Ingen av dessa stimuli kommer att framkalla känslomässiga reaktioner eller vara motbjudande på något sätt.

I vissa fall kommer utredarna också att samla in data som mäter försökspersoners ögonposition. Detta är en icke-invasiv procedur som kommer att utföras med hjälp av standard eyetracking-utrustning via en infraröd kamera som spårar läget för motivets pupill. Endast mätningar som ögonposition eller ögonblink kommer att registreras, så dessa data innehåller inte identifierbar information.

Försökspersonerna uppmuntras att ta pauser så ofta som behövs (de kan lämna testrummet). Utredarna använder olika experimentella tekniker inklusive: (1) Samma-olika - t.ex. Försökspersoner får två uppfattningar och tillfrågas om de är lika eller olika. (2) Justeringsmetod - t.ex. försökspersoner ombeds att justera en display/stimuleringsintensitet tills en percept knappt syns, (3) 2-alternativt forcerat val - t.ex. Försökspersonerna kommer att presenteras med två stimuli och tillfrågas vilken av de två stimulierna som är ljusare (4) Identifiering - försökspersonerna uppmanas att identifiera vilken bokstav som presenterades.

I vissa fall, förutom att mäta noggrannheten, kommer utredarna också att mäta förbättring med övning genom att upprepa samma uppgift över flera sessioner (upp till 5 sessioner, var och en utförd på olika testdagar).