Lernende Retina-Implantate mit epiretinalen Kontakten

Retina-Implantate werden derzeit von mehreren interdisziplinären Forschungsverbünden weltweit für blinde Menschen mit verschiedenen retinalen degenerativen Erkrankungen entwickelt. Ziel unseres Retina-Implantatprojekts ist es, eine neuartige Art von visueller Prothese zu entwickeln, um eine moderate Menge an Sehkraft zurückzugewinnen, wie zum Beispiel die Wahrnehmung von Lage und Form großer Objekte in der ersten Phase und eine Annäherung an die Lesekompetenz in einer nachfolgenden Phase. In unserem geplanten Retina-Implantat muss ein Retina-Encoder (RE) außerhalb des Auges die Informationsverarbeitung der Retina ersetzen. Ein Retina-Stimulator (RS), der angrenzend an die Schicht der retinalen Ganglionzellen implantiert ist, muss eine ausreichende Anzahl von retinalen Ganglionzellen/Fasern für die elektrische Erzeugung von Aktionspotentialen kontaktieren. Ein drahtloses Signal- und Energieübertragungssystem muss die Kommunikation zwischen dem RE und RS gewährleisten. Dieses Papier umreißt das Retina-Implantatprojekt unseres Konsortiums aus 14 Expertengruppen und beschreibt erste Ergebnisse des lernenden RE. Das RE ahmt die typischen Eigenschaften der rezeptiven Felder (RF) von primaten retinalen Ganglionzellen mittels individuell einstellbarer spatiotemporaler RF-Filter nach. Das RE als ein Cluster von RF-Filtern mappt visuelle Muster auf Spike-Züge für eine Anzahl von kontaktierten Ganglionzellen. Ein Konzept wird vorgestellt, um die individuellen RF-Filter in einem unüberwachten Lernprozess zu trainieren, der neuronale Netzwerke in einen Dialog mit dem einzelnen menschlichen Probanden einbezieht. Das gewünschte Ziel dieses Dialogs ist eine Optimierung der visuellen Wahrnehmung, indem die verschiedenen Eigenschaften der RF-Filter mit denen „erwarteten“ durch das zentrale visuelle System für jede kontaktierte Ganglionzelle abgeglichen werden.