Używając tego, Gómez identyfikowała lampy sufitowe, litery, podstawowe kształty wydrukowane na papierze i ludzi. Grała nawet w prostą grę komputerową przypominającą Pac-Mana, która była podłączona bezpośrednio do jej mózgu. Cztery dni w tygodniu przez czas trwania eksperymentu Gómez była prowadzona do laboratorium przez swojego widzącego męża i podłączona do systemu.

Pierwszy moment widzenia Gómez, pod koniec 2018 roku, był kulminacją dziesięcioleci badań Eduardo Fernandeza, dyrektora neuroinżynierii na Uniwersytecie Miguela Hernandeza, w Elche w Hiszpanii. Jego cel: przywrócić wzrok jak największej liczbie z 36 milionów niewidomych ludzi na całym świecie, którzy pragną widzieć ponownie. Podejście Fernandeza jest szczególnie ekscytujące, ponieważ omija oko i nerwy optyczne.

Dużo wcześniejsze badania próbowały przywrócić wzrok poprzez stworzenie sztucznego oka lub siatkówki. To działało, ale większość niewidomych, jak Gómez, ma uszkodzony system nerwowy łączący siatkówkę z tylną częścią mózgu. Sztuczne oko nie rozwiąże problemu ich ślepoty. Dlatego w 2015 r. firma Second Sight, która otrzymała zgodę na sprzedaż sztucznej siatkówki w Europie w 2011 r. i w USA w 2013 r. dla rzadkiej choroby zwanej retinitis pigmentosa, przeniosła dwie dekady pracy z siatkówki do kory mózgowej. (Second Sight twierdzi, że nieco ponad 350 osób korzysta z jego implantu siatkówki Argus II.)

Podczas ostatniej wizyty, którą odbyłem w wysadzanym palmami Elche, Fernandez powiedział mi, że postępy w technologii implantów i bardziej wyrafinowane zrozumienie ludzkiego systemu wizualnego dały mu pewność, że może iść prosto do mózgu. „Informacja w układzie nerwowym to ta sama informacja, która jest w urządzeniu elektrycznym,” mówi

Przywracanie wzroku poprzez podawanie sygnałów bezpośrednio do mózgu jest ambitne. Ale podstawowe zasady są stosowane w ludzkich implantach elektronicznych w głównym nurcie medycyny od dziesięcioleci. „W tej chwili,” wyjaśnia Fernandez, „mamy wiele urządzeń elektrycznych oddziałujących na ludzkie ciało. Jednym z nich jest rozrusznik serca. A w systemie sensorycznym mamy implant ślimakowy.”

To ostatnie urządzenie jest słuchową wersją protezy, którą Fernandez zbudował dla Gómeza: zewnętrzny mikrofon i system przetwarzania, który przesyła sygnał cyfrowy do implantu w uchu wewnętrznym. Elektrody implantu wysyłają impulsy prądu do pobliskich nerwów, które mózg interpretuje jako dźwięk. Implant ślimakowy, który po raz pierwszy został wszczepiony pacjentowi w 1961 roku, pozwala ponad pół milionowi ludzi na całym świecie prowadzić rozmowy jako normalną część codziennego życia.

„Berna była naszą pierwszą pacjentką, ale w ciągu najbliższych kilku lat zainstalujemy implanty u kolejnych pięciu niewidomych osób” – mówi Fernandez, który nazywa Gómez po imieniu. „Przeprowadziliśmy podobne eksperymenty na zwierzętach, ale kot czy małpa nie potrafią wyjaśnić tego, co widzą.”

Berna potrafiła.

Jej eksperyment wymagał odwagi. Wymagał operacji mózgu na zdrowym ciele – zawsze ryzykowna procedura – aby zainstalować implant. A następnie ponownie, aby go usunąć sześć miesięcy później, ponieważ proteza nie jest zatwierdzona do użytku długoterminowego.

Zajęcia i fosfeny

Słyszę Gómez, zanim ją zobaczę. Jej głos jest głosem kobiety o dekadę młodszej niż jej wiek. Jej słowa są odmierzone, jej kadencja jest idealnie gładka, a jej ton jest ciepły, pewny siebie i stały.

Kiedy w końcu widzę ją w laboratorium, zauważam, że Gómez zna układ przestrzeni tak dobrze, że ledwo potrzebuje pomocy w poruszaniu się po małym korytarzu i jego dołączonych pokojach. Kiedy podchodzę, żeby się z nią przywitać, twarz Gómez początkowo wskazuje zły kierunek, dopóki się nie przywitam. Kiedy wyciągam rękę, aby ją uścisnąć, jej mąż kieruje jej rękę do mojej.

Gómez jest tutaj na MRI mózgu, aby zobaczyć, jak rzeczy wyglądają pół roku po usunięciu implantu (wyglądają dobrze). Jest tu również, aby spotkać się z potencjalnym drugim pacjentem, który jest w mieście i w pokoju podczas mojej wizyty. W pewnym momencie tego spotkania, kiedy Fernandez wyjaśnia, w jaki sposób sprzęt łączy się z czaszką, Gómez przerywa dyskusję, pochyla się do przodu i kładzie rękę potencjalnej pacjentki z tyłu głowy, w miejscu, gdzie kiedyś znajdował się metalowy wylot. Dziś po porcie nie ma praktycznie żadnych śladów. Jak mówi, operacja wszczepienia implantu przebiegła tak spokojnie, że już następnego dnia przyszła do laboratorium, aby się podłączyć i rozpocząć eksperymenty. Od tamtej pory nie miała żadnych problemów ani bólu.

Gómez miała szczęście. Długa historia eksperymentów prowadzących do jej udanego wszczepienia implantu ma burzliwą przeszłość. W 1929 roku niemiecki neurolog Otfrid Foerster odkrył, że może wywołać białą kropkę w wizji pacjenta, jeśli włoży elektrodę do kory wzrokowej mózgu podczas operacji. Zjawisko to nazwał phosphene. Naukowcy i autorzy science fiction od tego czasu wyobrażali sobie potencjał protez wizualnych typu kamera-komputer-mózg. Niektórzy badacze zbudowali nawet rudymentarne systemy.

Na początku lat 2000 hipotetyczna stała się rzeczywistością, gdy ekscentryczny badacz biomedyczny o nazwisku William Dobelle zainstalował taką protezę w głowie eksperymentalnego pacjenta.

W 2002 roku, pisarz Steven Kotler przypomniał sobie z przerażeniem obserwując Dobelle korby w górę elektryczności i pacjenta spaść na podłogę wijąc się w drgawki. Przyczyną była zbyt duża stymulacja zbyt dużym prądem – coś, jak się okazuje, czego mózgi nie lubią. Pacjenci Dobelle’a mieli również problemy z infekcjami. Mimo to Dobelle reklamował swoje nieporęczne urządzenie jako prawie gotowe do codziennego użytku, wraz z filmem promocyjnym przedstawiającym niewidomego człowieka prowadzącego powoli i niepewnie samochód na zamkniętym parkingu. Kiedy Dobelle zmarł w 2004 roku, tak jak jego proteza.

W przeciwieństwie do Dobelle, który ogłosił lekarstwo dla niewidomych, Fernandez prawie stale mówi rzeczy jak, „Nie chcę, aby uzyskać żadnych nadziei w górę,” i „Mamy nadzieję, że mamy system ludzie mogą korzystać, ale w tej chwili jesteśmy po prostu prowadzenie wczesnych eksperymentów.”

Ale Gómez faktycznie widział.

Podłoże z gwoździ

Jeśli podstawowy pomysł stojący za wzrokiem Gómeza – podłączenie kamery do kabla wideo do mózgu – jest prosty, szczegóły nie są. Fernandez i jego zespół musieli najpierw rozgryźć część związaną z kamerą. Jaki rodzaj sygnału wytwarza ludzka siatkówka? Aby spróbować odpowiedzieć na to pytanie, Fernandez pobiera siatkówki od ludzi, którzy niedawno zmarli, podłącza je do elektrod, wystawia na światło i mierzy to, co trafia na elektrody. (Jego laboratorium ma bliskie relacje z lokalnym szpitalem, który czasem dzwoni w środku nocy, gdy umiera dawca organów. Ludzka siatkówka może być utrzymywana przy życiu tylko przez około siedem godzin). Jego zespół wykorzystuje również uczenie maszynowe, aby dopasować wyjście elektryczne siatkówki do prostych wizualnych sygnałów wejściowych, co pomaga napisać oprogramowanie do automatycznego naśladowania tego procesu.

Następnym krokiem jest odebranie tego sygnału i dostarczenie go do mózgu. W protezie, którą Fernandez zbudował dla Gómeza, połączenie kablowe biegnie do wspólnego neuroimplantu znanego jako matryca Utah, który jest mniejszy niż podniesiona końcówka na dodatnim końcu baterii AAA. Z implantu wystaje 100 maleńkich kolców elektrod, każdy o wysokości około milimetra – razem wyglądają jak miniaturowe łóżko z gwoździami. Każda elektroda może dostarczyć prąd do od jednego do czterech neuronów. Kiedy wszczepia się implant, elektrody przebijają powierzchnię mózgu; kiedy się go usuwa, w otworach tworzy się 100 maleńkich kropelek krwi.

Fernandez musiał kalibrować jedną elektrodę na raz, wysyłając jej coraz silniejsze prądy, aż Gómez zauważył, kiedy i gdzie zobaczyła fosfen. Dostosowanie wszystkich 100 elektrod zajęło ponad miesiąc.

„Zaletą naszego podejścia jest to, że elektrody matrycy wystają do mózgu i znajdują się blisko neuronów”, mówi Fernandez. To pozwala implantowi wytwarzać wzrok przy znacznie niższym prądzie elektrycznym niż było to potrzebne w systemie Dobelle’a, co gwałtownie zmniejsza ryzyko napadów.

Dużym minusem protezy – i głównym powodem, dla którego Gómez nie mogła utrzymać swojej protezy dłużej niż sześć miesięcy – jest to, że nikt nie wie, jak długo elektrody mogą wytrzymać bez degradacji implantu lub mózgu użytkownika. „System odpornościowy organizmu zaczyna rozkładać elektrody i otaczać je tkanką bliznowatą, co w końcu osłabia sygnał” – mówi Fernandez. Istnieje również problem wyginania się elektrod w trakcie poruszania się. Sądząc po badaniach na zwierzętach i wczesnym spojrzeniu na układ, którego użył Gómez, przypuszcza on, że obecny układ może przetrwać dwa do trzech lat, a może nawet do 10, zanim zawiedzie. Fernandez ma nadzieję, że kilka drobnych poprawek przedłuży to do kilku dekad – krytyczny warunek wstępny dla sprzętu medycznego, który wymaga inwazyjnej operacji mózgu.

W końcu proteza, podobnie jak implant ślimakowy, będzie musiała przesyłać swój sygnał i moc bezprzewodowo przez czaszkę, aby dotrzeć do elektrod. Ale na razie jego zespół pozostawił protezę podłączoną do przewodów w celach eksperymentalnych – zapewniając największą elastyczność, aby uaktualnić sprzęt przed ustaleniem projektu.

Przy 10 pikselach na 10 pikseli, co jest z grubsza maksymalną potencjalną rozdzielczością, jaką implant Gómeza mógłby renderować, można dostrzec podstawowe kształty, takie jak litery, framuga drzwi lub chodnik. Ale kontury twarzy, nie mówiąc już o człowieku, są o wiele bardziej skomplikowane. Dlatego Fernandez rozszerzył swój system o oprogramowanie do rozpoznawania obrazów, aby zidentyfikować osobę w pokoju i przesłać do mózgu Gómez wzór fenomenów, które ona nauczyła się rozpoznawać.

Przy 25 na 25 pikseli, Fernandez pisze w slajdzie, który lubi prezentować, „wizja jest możliwa”. A ponieważ matryca Utah w swojej obecnej formie jest tak mała i wymaga tak mało mocy do działania, Fernandez mówi, że nie ma technicznego powodu, dla którego jego zespół nie mógłby zainstalować czterech do sześciu po każdej stronie mózgu, oferując widzenie w rozdzielczości 60 x 60 pikseli lub wyższej. Wciąż jednak nikt nie wie, ile danych wejściowych ludzki mózg może przyjąć z takich urządzeń, nie będąc przytłoczonym i nie wyświetlając odpowiednika telewizyjnego śniegu.

Jak to wygląda

Gómez powiedziała mi, że zachowałaby zainstalowany implant, gdyby dano jej wybór i że będzie pierwsza w kolejce, jeśli uaktualniona wersja będzie dostępna. Kiedy Fernandez skończy analizować jej tablicę, Gómez planuje oprawić ją w ramki i powiesić na ścianie w swoim salonie.

Z powrotem w laboratorium Fernandeza, oferuje on podłączenie mnie do nieinwazyjnego urządzenia, którego używa do badania pacjentów.

Siedząc na tym samym skórzanym krześle, które Gómez zajmował podczas zeszłorocznego przełomowego eksperymentu, czekam, gdy neurolog trzyma różdżkę z dwoma pierścieniami przy boku mojej głowy. Urządzenie, zwane cewką motylkową, jest podłączone do skrzynki, która pobudza neurony w mózgu za pomocą potężnego impulsu elektromagnetycznego – zjawiska zwanego przezczaszkową stymulacją magnetyczną. Przy pierwszym podmuchu czuję się tak, jakby ktoś porażał moją skórę głowy. Moje palce mimowolnie zwijają się w dłonie. „Patrzcie, zadziałało!” mówi Fernandez, chichocząc. „To była twoja kora motoryczna. Teraz spróbujemy dać ci jakieś fosfeny.”

Neurolog ponownie umieszcza różdżkę i ustawia maszynę na szybką serię impulsów. Tym razem, kiedy strzela, czuję intensywne zzp-zzp-zzp, jakby ktoś używał tyłu mojej czaszki jako kołatki do drzwi. Następnie, mimo że moje oczy są szeroko otwarte, widzę coś: jasna pozioma linia miga przez środek mojego pola widzenia, wraz z dwoma mieniącymi się trójkątami wypełnionymi czymś, co wygląda jak śnieg telewizyjny. Wizja zanika tak szybko, jak się pojawiła, pozostawiając krótki afterglow.

„To jest jak to, co Berna mogła zobaczyć”, mówi Fernandez. Z tą różnicą, że jej „widzenie” świata było stabilne tak długo, jak długo sygnał był przekazywany do jej mózgu. Mogła również obrócić głowę i w okularach rozejrzeć się po pokoju. To, co widziałem, było jedynie wewnętrznymi fantomami elektrycznie pobudzonego mózgu. Gómez mogła rzeczywiście wyciągnąć rękę i dotknąć świata, na który patrzyła, po raz pierwszy od 16 lat.

.