用于视觉假肢的人工智能驱动的人工视觉

研究人员将进行涉及人类的基础实验研究（BESH），旨在量化视网膜和皮质假体患者的感知体验。 这些实验将遵循收集行为数据的标准程序，并涉及简单的感知任务（例如信号检测、物体识别）和行为任务（例如走向目标位置）。

研究人员将通过直接刺激电极（使用 FDA 批准的脉冲序列），或通过要求他们查看计算机或投影仪屏幕并使用标准刺激方案（如其设备的标准使用），在 CORTIVIS 和 Argus II 患者中产生视觉感知）将计算机或投影仪屏幕图像转换为其电极上的脉冲序列。 根据心理物理学数据和计算模型，研究人员将测试不同刺激编码方法支持简单感知和行为任务（例如物体识别、导航）的能力。 这些编码方法可能包括计算机视觉和机器学习方法，以突出显示场景中的重要物体或突出显示附近的障碍物，并且可以针对每个患者进行定制。 假肢患者的表现将通过刺激编码方法进行比较，并与视力正常的对照受试者的表现进行比较，对照组受试者观看刺激以匹配假肢患者的预期感知体验。

正常的刺激方法是从安装在眼镜上的摄像头到视频处理单元 (VPU) 的链条，视频处理单元将视频图像转换为 FDA 批准的电子脉冲序列。 有时，研究人员会使用相机测试受试者。 更常见的是，研究人员会在使用外部计算机直接指定脉冲序列时进行“直接刺激”（例如，对于 Argus II，1s 10 Hz 阴极脉冲序列，电流幅度为 100 微安，脉冲宽度为 45微秒到电极 12)。 然后这些直接脉冲序列被发送到 VPU。 该 VPU 包含的软件可确保这些脉冲序列处于 FDA 批准的安全限制范围内。 例如，这些脉冲必须是电荷平衡的（相等的阳极/阴极电荷）并且电荷密度必须低于 35 微库仑/cm2。 有时，研究人员会使用相机测试受试者。 有时，研究人员会通过直接指定脉冲串来直接向 VPU 发送脉冲（例如，向 Argus II 植入物的电极 12 发送 1 s 10 Hz 阴极脉冲串，电流幅度为 100 微安，脉冲宽度为 45 微安）。

重要的安全参数包括：a) 脉冲必须保持电荷平衡（阳极脉冲后必须快速跟随阴极脉冲，反之亦然，否则电极将溶解），b) 电荷密度应受到限制。 脉冲串的频率和脉冲串的电流幅度实际上并不是关键的安全问题，因为电子/神经接口对于极高的刺激率和高电流水平具有鲁棒性。 然而，高频脉冲序列或高振幅脉冲序列会由于诱导大规模神经元放电而给患者带来不适（类似于从黑暗的电影院到阳光下）。 研究人员通常会关注患者在使用其设备时使用的正常范围内的脉冲串频率/幅度。 如果研究人员使用的参数可能会产生更强烈的神经反应（因此有可能引起不适），他们总是会以逐步函数的形式引入它们（例如 逐渐增加幅度），同时检查感觉是否“明亮得令人不舒服”，如果患者报告感觉接近不适，研究人员将立即降低刺激强度。 PI 在这种方法方面拥有经验，并将对所有人员进行这些协议的培训。

为了响应监视器上的刺激/图像，受试者将被要求做出感知判断或执行简单的行为任务。 示例包括检测刺激（“您在该试验中看到光了吗”）、通过在触摸屏上绘图来报告大小或步行到目标位置。 患者的反应和反应时间都将被记录。

这些刺激都不会引起情绪反应或以任何方式令人厌恶。

在某些情况下，研究人员还将收集测量受试者眼睛位置的数据。 这是一种非侵入性手术，将使用标准眼球跟踪设备通过红外摄像机来跟踪受试者瞳孔的位置。 仅记录眼睛位置或眨眼等测量结果，因此这些数据不包含可识别信息。

鼓励受试者根据需要经常休息（他们可以离开测试室）。 研究人员使用各种实验技术，包括：（1）相同-不同 - 例如 向受试者展示两种感知，并询问它们是否相同或不同。 (2) 调整方法 - 例如： 受试者被要求调整显示/刺激强度，直到感知几乎看不见，（3）2-替代强制选择 - 例如 将向受试者提供两个刺激，并询问这两个刺激中哪一个更亮 (4) 识别 - 要求受试者识别出现的字母。

在某些情况下，除了测量准确性外，研究人员还将通过在多个会话中重复相同的任务（最多 5 个会话，每个会话在不同的测试日进行）来衡量实践的改进。