Научная база

Технология  NeuroVision являет собой неинвазивную, подстраивающуюся под пациента тренировочную программу, основанную на методе перцептивного обучения и зрительной стимуляции. Она активизирует нейронные связи в зрительной зоне коры головного мозга с помощью компьютеризированного курса зрительных тренировок с использованием пятен Габора, который улучшает контрастную чувствительность и остроту зрения. Качество воспринимаемого нами изображения зависит как от правильной работы глаз, так и от обработки зрительной информации в зрительной коре. Активизируя обработку информации в первичной зрительной коре, NeuroVision улучшает качество зрения (контрастную чувствительность и остроту). 

Несколько исследований показали, что шум отдельных кортикальных нейронов можно модулировать, подобрав подходящие параметры визуальной стимуляции, и что низкий уровень контрастной чувствительности можно повысить путем управления параметрами визуальной стимуляции. Основной элемент визуальной стимуляции в нейробиологии — пятно Габора (Рис. 1). Оно представляет собой изображение, которое по своей структуре повторяет рецепторное поле нейронов зрительной коры и активизирует их. Вместе со своими коллегами, Полат показал, что низкий уровень контрастной чувствительности можно сильно поднять, используя технику «боковой маскировки», которая подразумевает наличие на изображении двух (боковых) пятен Габора по бокам от центрального пятна (Рис. 2).  

Рис. 2. Компьютерная программа находит пороговое значение контрастности пятна Габора в присутствии боковых пятен. Одно за другим пациенту демонстрируют два изображения, и пациент должен указать, на каком изображении было три пятна Габора.

Эта техника боковой маскировки подстраивается под индивидуальные особенности каждого пациента, меняя различные параметры визуальной стимуляции (пятен Габора),такие, как пространственная частота, размещение на экране, уровень контраста, ориентация (отдельного пятна и набора пятен), порядок заданий, контекст, время показа (Рис. 3). Такая тренировка повышает эффективность работы нейронов и повышает контрастную чувствительность, повышая отношение сигнал/шум нейронной активности в первичной зрительной коре.  

пространственная частота

ориентация отдельных пятен

уровень контраста

ориентация набора пятен

расстояние между пятнами

смещение центрального пятна

Рис. 3. Манипуляции с пятнами Габора

На Рис. 4 показана кривая контрастной чувствительности людей с нормальным зрением до и после тренировки с использованием техники боковой маскировки. Когда пациенты проходят очень точно настроенный под них курс тренировок, они добиваются существенного прироста контрастной чувствительности.

Рис. 4. Тренировка контрастной чувствительности

Точный контроль параметров визуальной стимуляции, позволяющий добиться повышения эффективности работы нейронов, лежит в основе нейронных процессов, обеспечивающих пластичность мозга.

Под пластичностью мозга подразумевается способность центральной нервной системы адаптироваться к изменениям внешних условий: иногда это адаптация после повреждений или инсульта, но гораздо чаще это адаптация при обучении. Пластичность мозга была продемонстрирована при выполнении различных простых заданий. Эксперименты показывают, что при многократном повторении какого-нибудь действия, структура коры головного мозга меняется.

NeuroVision зондирует эффективность конкретных видов нейронных взаимодействий, используя набор подстраиваемых под пациента зрительных стимулов, которые повышают эффективность нейронной активности, что приводит к повышению контрастной чувствительности, ведь повышается отношение сигнал/шум. Улучшение в низкоуровневой обработке (улучшения контрастной чувствительности и взаимодействия нейронов) приводят к улучшениям в функциях более высокого уровня, таких, как распознавание символов и острота зрения.

Человеческая зрительная система, получающая и обрабатывающая оптическую информацию, чрезвычайно сложна. Начиная с сетчатки, информация поступает на разветвленную систему центру обработки информации, начиная от фоторецепторов, и заканчивая многочисленными фазами объединения информации в одну картину, каждой из которых отвечают разные зрительные поля сложной структуры.

Уровень контраста — один из самых важных параметров, запускающих нейронную активность в зрительной коре. Взаимодействие нейронов определяет контрастную чувствительность на каждой пространственной частоте. Комбинация нейронных взаимодействий для различных пространственных частот дает нам результирующую функцию контрастной чувствительности. Эксперименты показали, что реакция отдельных нейронов сильно отличается (шум). Уровень этого шума налагает фундаментальное ограничение на способность отдельных нейронов надежно улавливать и точно обрабатывать информацию. Чтобы исключить шум отдельных нейронов, мозг усредняет реакцию большого множества нейронов. Этим обуславливается отношение сигнал/шум, которое определяет ограничения, налагаемые на функцию контрастной чувствительности. Потому повышение отношения сигнал/шум ведет к существенному улучшению зрения.

Термин «перцептивное обучение» описывает процесс, когда выполнение специальных зрительных заданий приводит к улучшению зрительной функции. Пластичность мозга у взрослых в отношении зрительной функции была продемонстрирована в ходе различных исследований. Было показано, что зрительная функция улучшается в результате выполнения специальных зрительных заданий. Многократное выполнение упражнений в специальных, точно контролируемых условиях инициирует изменения в структуре нейронной системы, которые влекут за собой повышение эффективности нейронной активности. Факт наличия этих изменений указывает на пластичность мозга.

Клинически доказано, что данная технология позволяет лечить амблиопию у взрослых пациентов — состояние, которое до недавних пор считалось неизлечимым. За последние несколько лет эта технология была применена в Азии и Европе, где клинические испытания показали ее эффективность в лечении амблиопии, миопии низкой степени и ранней фазы пресбиопии.

Было обнаружено, что результат отличается для разных пациентов. Возможно, это сказывается разница «потенциала коры мозга» — максимального эффекта, которого можно добиться путем перцептивного обучения. В свою очередь, этот потенциал может зависеть от уровня пластичности мозга. С целью изучения этих вопросов можно организовать исследования, которые помогут определить оптимальную «дозу» лечения. Однако, ожидается, что на результативность применения технологии в том или ином случае сильно влияет также заинтересованность пациента и то, сколько он затратил усилий.

Также можно организовать исследования возможного применения этой революционной компьютеризированной программы зрительных тренировок для реабилитации пациентов с низким зрением с различными глазными недугами, а также ее применение для улучшения зрительной функции для достижения зрения лучше нормального.