Wetenschappers simuleren bionisch waargenomen beeld

Wetenschappers hebben een demonstratievideo gemaakt waarin wordt gesimuleerd wat een persoon met een geïmplanteerde oogchip ziet. Het systeem werkt op basis van een chip die met behulp van elektroden oogzenuwcellen stimuleert.

Onderzoekers van Bionic Vision Australia hebben de chip in samenwerking met de universiteit van New South Wales ontwikkeld, zo meldt New Scientist. Er zijn twee varianten; de eerste generatie chips werkt met 98 elektroden, terwijl een nieuwere generatie met 1000 elektroden werkt. De variant met 1000 elektroden is in staat om meer oogzenuwcellen te stimuleren, waardoor blinden meer detail kunnen zien. De demovideo toont het verschil tussen de beide implantaten, waarbij het verschil in detail duidelijk is waar te nemen.

De bionische oog-chips ontvangen signalen van een camera die op het voorhoofd moet worden bevestigd. Vervolgens worden de binnengekomen videosignalen verwerkt door de chip, die vervolgens de elektroden aanstuurt. Door selectieve stimulatie van oogzenuwcellen kan vervolgens in de hersenen een beeld worden gevormd. De chips zijn daardoor vooral bruikbaar voor patiënten waarbij de lichtgevoelige cellen in het oog zijn beschadigd. De elektroden kunnen die rol in beperkte mate overnemen.

Blinden kunnen nog geen gebruikmaken van de nieuwe oogchips. Pas in 2013 worden de eerste onderzoeken verwacht waarbij een kleine groep patiënten de chip met 98 elektroden kan testen. De eerste tests voor het model met 1000 elektroden volgen nog later.

Reacties (79)

[LoekVe]

Zou een blinde dit echt zo zien zoals in het filmpje? Het filmpje laat gewoon de aparte elektroden zien (het beeld wat de sensor ziet als het ware), maar niet de uiteindelijke bewerking zoals die door onze hersenen gemaakt worden. Ik stel me voor dat de hersenen er een veel beter beeld van maken dan dat deze video's laten zien. In die video's wordt namelijk niets geïnterpoleerd aan het beeld en als er iets is waar onze hersenen meester in zijn is het juist dat interpoleren. Daarom zou ik verwachten dat het uiteindelijke beeld stukken beter is.

Ik vraag me daarom ook af hoeveel 'megapixel' je echt nodig zou hebben vóórdat het beeld naar de hersenen gaat om uiteindelijk een beeld te krijgen wat redelijk overeenkomt met het beeld wat een normaal persoon ziet. Hetzelfde voor de framerate; als je televisie kijkt met een frame(field)-rate van 50 Hz, dan ziet onze 'sensor' (de lichtgevoelige cellen in ons oog) dit inderdaad als 50 beelden per seconde, maar we nemen het waar als - zeg maar - iets van 1000 Hz ofzo (je kunt hier eigenlijk niet van een frame-rate spreken natuurlijk, zo werken onze hersenen niet).

[Reactie gewijzigd door LoekVe op 26 juli 2024 06:19]

[RielN]

Juist, het beeld wordt door jezelf geinterpreteerd en gevormd tot een nieuw beeld. Misschien wel met kleur e nveel meer detail door bijkomst van geur gevoel en geluid!

Goede opmerking.

[M0N0]

Hoezo; jouw hersenen maken toch diezelfde interpretatie wanneer je het filmpje op je scherm ziet dan de hersenen van de patiënten zouden maken wanneer ze het rechtstreeks op hun oogzenuw gepleurd krijgen?

[LoekVe]

Nee, het filmpje wat je nu op het scherm ziet is al 'langs de hersenen' geweest. Als dat beeld er zo uitziet vóór de hersenen, dan ziet het er ná de hersenen veel anders uit. Anders uitgelegd: het beeld wat jij vanaf je computerscherm ziet is niet hetzelfde beeld dat op jouw 'sensor' valt.

[Reactie gewijzigd door LoekVe op 26 juli 2024 06:19]

[Verwijderd]

klopt, inderdaad.
Er is ook geen enkele manier om te meten wat deze blinden echt zien met deze uitvinding. Wellicht is het niet meer dan een gevoel.

[Gatygun]

dit is toch te testen bij mensen die aan 1 oog blind zijn lijkt mij?

[X-GeaR]

Eerste onderzoek is nog niet geweest? Lees eens meer over een nieuwe Duitse techniek, waarbij gebruik wordt gemaakt van 1500 diodes en dat al succes heeft bij patiënten!

http://www.scientias.nl/e...t-laat-blinden-zien/19025

[gtissink]

Dan is de visor van Lt . Commander Geordi La Forge toch niet zo gekke gedachte.
Als je ook de tekst op Wiki leest dan staat daar eigenlijk al een verwijzing in naar dit
geheel (kopje Visor, subkop realtity)

http://en.wikipedia.org/wiki/Geordi_La_Forge

Visor
http://en.wikipedia.org/wiki/Geordi_La_Forge#VISOR

[MaxxMark]

98 beeldpunten klinkt misschien als weinig, maar je hersenen zijn heel erg goed in het aanpassen aan bepaalde nieuwe situaties.

Een dergelijk systeem is er ook om te horen. Er wordt dan een apparaat in je hoofd aangebracht die een beperkt aantal contactpunten met het brein heeft. Technisch gezien zou het betekenen dat de "gebruiker" maar een beperkt aantal frequenties kon horen. Maar het brein wist zich zo aan te passen dat het veel effectiever gebruik kon maken van het beperkt aantal contacten dat er was en maakte het voor de gebruiker mogelijk om veel meer informatie er uit op te maken dan gedacht werd.

Dat zal ongetwijfeld ook zo zijn bij een techniek als deze. Hersenen zijn meester in het aanpassen aan een nieuwe situatie en kan veel meer informatie halen uit iets wat voor ons heel weinig lijkt.

Denk maar eens aan het feit dat volledig functionerende ogen maar een zeer beperkt deel van de wereld echt scherp kan zien. Toch hebben we niet het gevoel dat iets wat zich buiten het "scherpte" gebied bevind onscherp is. Je hersenen nemen aannames over over de zaken die buiten het scherpte gebied bevinden.

Kortom, je moet niet onderschatten wat je met 98 beeldpunten kan!

[Kerberos84]

Waaw, vind ik wel indrukwekkend. Met die 1000 punten kan je echt al dingen herkennen... Die 98 punten... tjah, das nogal primitief, en echt niet niet echt bruikbaar (maar daar ook niet voor ontwikkeld...)

Dit vind ik echt bemoedigend voor mensen met visuele beperkingen.

edit :echt niet => niet echt

Welke framerate zouden ze doorkrijgen?

[Reactie gewijzigd door Kerberos84 op 26 juli 2024 06:19]

[Sgrovert]

De 98 electrodes en 1000 electrodes staan niet gelijk aan het aantal pixels dat gezien kunnen worden. Pixels is iets dat bedacht is om beelden digitaal op te kunnen slaan, maar hersennen kunnen helemaal niks met pixels. In het signaal dat van een normaal werkend oog naar het brein gaat kan je dan ook geen pixel ontdekken.

Hoe werkt het oog dan wel? In een oog zitten een hoop "sensoren". Vanaf die sensoren gaan signalen naar het brein. Het brein bekijkt alle verschillende signalen en bepaald aan de hand daarvan een beeld. Wiskundiug komt het erop neer dat het oog alleen maar afgeleiden van de werkelijkheid ziet, en van daaruit het orgineel berekend word. Hoe dit allemaal precies werkt is nog niet bekend. Wel is bekend dat het brein momenteel veel beter en sneller is in het verwerken van beelden dan computers dat kunnen. Een van de oorzaken hiervan is de manier van kijken. Bekend is dat het oog minimaal de eerste 20! afgeleides van een beeld direct tot zijn beschikking heeft. Hierdoor kan het heel makkelijk voorwerpen herkennen.

Een aantal jaar geleden is een mooi experiment gedaan met jonge katjes. Jonge katjes worden blind geboren, en hun brein leert de eerste maanden hoe het de signalen van de ogen moet interpreteren. De opzet van het experiment was als volgt:
De katjes werden de eerste maanden van hun leven in een omgeving gestopt waarin alles vertikaal uitzag. Alle voorwerpen die ze zagen (kooi etc.) hadden vertikale strepen. Dit was geen probleem, en de katjes konden alles uit hun omgeving prima zien.
Nadat het zicht ontwikkeld was werd "hun wereld" gedraaid. Alle voorwerpen werden horizontaal geplaatst. Het gevolg was dat de katjes opeens overal tegen aan liepen en voorwerpen niet meet konden zien. Verder bleek dat ze rond liepen met hun kop een kwart slag gedraaid. Hun brein was door de ontwikkeling niet in staat om horizontale afgeleides te zien. Dit omdat deze in de ontwikkelings maanden totaal afwezig waren.
Uit dit experiment blijkt duidelijk dat het brein met de afgeleides werkt en niet met pixels. Hadden de katjes de wereld in pixels gezien, zouden ze na het draaien prima gezien moeten hebben.

De resolutie van het oog is niet geweldig hoog. Maar in het midden kan je veel meer detail zien, dan aan de buitenkant. Als je dat gaat vergelijken met een foto-toestel, heeft het gemiddelde toestel momenteel al een veel hogere resolutie. De reden dat het oog toch meer detail kan zien ligt in het simpele feit dat een camara over de hele afbeelding dezelfde resolutie heeft. Het oog heeft het grootste detail in het midden, en het iets op een andere plek wilt bekijken word de focus naar die plek verplaatst zodat daar de grootste resolutie gehaald word. Zou je dit bij een foto doen komt het erop neer het midden van de foto hele kleine pixels heeft, en de rand hele grote.

[bogy]

nochtans zijn er al mensen met 'pixeldetectors' ingeplant als vervanger van hun ogen ...

en het menselijk brein had bij die mensen toch wel perfect geleerd om vanuit die pixelomgeving een beeld op te bouwen...


dus het kan goed zijn dat wij normaal zien in relaties en afgeleiden, maar dat wil niet zeggen dat we geen alternatieven aankunnen... onze hersenen zijn nog steeds in staat om véle malen sneller dingen te verwerken dan eender welke computerchip én heeft het grote voordeel dat het herprogrameerbaar is.

conclusie: ons oog detecteert dan wel met afgeleiden en relaties, onze hersenen kunnen perfect een pixelomgeving waarnemen. Er zijn proefkonijnen (mensen) met zulke implantaten die rondlopen; al was het aantal pixels nog niet zo hoog als in dit artikel... (de technologie staat namelijk niet stil)

[Dr C]

interessant stukje tekst. Maar ik denk dat de kern van de boodschap is dat de hersenen (wat je "het oog" noemt) beelden niet letterlijk verwerkt maar als een interpretatie ipv pixels. Het oog ziet wel degelijk "pixels" (de welbekende staafjes en kegeltjes) en zal deze zodanig letterlijk doorgeven. Het oog 'processed" geen informatie, maar moet als pure input gezien worden. het kan dus best wel door een camera vervangen worden. De hersenen verwerken uiteraard de informatie, men zegt ook wel dat je 90% met je hersenen ziet, dat komt door bovenstaande verhaal van Sgrovert.
Volgens mij is het grote probleem op dit moment de chip die op de hersenschors (ik meen aan de achterkant van de hersenen, occipitaal) geplant wordt die nog geen hogere resolutie door kan geven met de huidige technieken.

[Gatygun]

leuk stukje, beetje jammer dat ze gelijk die katjes vernaggelen zo.

[Verwijderd]

Als je de katjes weer terug zet in de normale wereld, dan leert het brein al weer redelijk snel dit juit te interpetren.

Het is dus niet zo dat deze katjes de rest van hun leven met hun kop scheef lopen..

[pim]

Maar toch is de resolutie van het scherm op dit moment 32*31(=992)
Dit zal over 20 jaar wel 1920*1080 in 32-bit zijn..

[Reactie gewijzigd door pim op 26 juli 2024 06:19]

[Bennie98]

die 98 punten leer je wel gebruiken hoor... maar idd de duizend punten is al een heel stuk verder....

[Jungelman]

Ja idd, de mensen die blind zijn die moeten leven zonder zicht, en zelfs dan kunnen de meesten gewoon "normaal" leven.

Als je geen zicht vergelijkt met wel zien maar met 98punten is die 98 toch een HELE grootte vooruitgang.

[kareltje21]

98 is idd al een hele vooruitgang met niets, maar de 1000 is toch ook wel weer een stapje verder voor de beleving.

Als de wet van moore hier ook maar enigsinds van toepassing is, dan zou het geweldig zijn!

[dasiro]

in dit geval mag je het gezegde "in het land van de blinden is eenoog koning" letterlijk nemen. Als je niets of 98 lichte/donkere vlekken kan zien is dat een wereld van verschil voor een patient

[Oval]

Echt een geweldige uitvinding dit.
Ik zou al blij zijn met 1 puntje als ik blind zou zijn...
Benieuwd wanneer ze FullHD zijn!

[Verwijderd]

ooit eens een docu gezien waarin een gelijkaardig systeem bij iemand ingeplant werd. Hij kon terug zien, maar de pixels gingen 1 voor 1 kapot. de ontwikkelaar was intussen overleden en hij kon nergens anders terecht met zijn probleem, maar bleef halsstarrig vasthouden aan de 2 pixels die nog werkten.
met 98 kan men dus al veel doen

[beany]

Wat betreft die 1e versie, met 98 elektroden: iets is beter dan niets!

Wat betreft die 2e versie, met 1000 elektroden: wow! Daarmee kan je je toch wel redelijk gaan redden, op straat e.d. En ongetwijfeld zullen de ontwikkelingen nu snel gaan, zodat binnen afzienbare(hmmm) tijd misschien wel 10000 elektroden gehaald kunnen worden. Goed nieuws dus voor blinden die in aanmerking komen voor deze techniek.

Overigens, het gaat pas echt leuk worden zodra deze techniek het gewone gemiddelde oog gaat overtreffen!

[Verwijderd]

En over een jaar of 50 zijn we dan zover dat mensen hun eigen ogen laten vervangen door bionische om een hogere resolutie te kunnen zien. Ik zit mij hierbij opeens af te vragen: 1. heb je daar wat aan en 2. zou het mogelijk zijn om de hersens zoveel meer gegevens te voeren en 3. wordt je door de enorme gegeven toevoer niet enorm snel 'geestelijk' moe. Waarschijnlijk zijn dat meer de vragen voor over 50 jaar

[ATS]

Of om extra informatie te zien die over het beeld geprojecteerd wordt. Augmented reality 2.0, zeg maar. In plaats van je mobieltje of een bril of andere HUD, de informatie direct in je oog. Een volgende stap is natuurlijk de informatie direct aan de hersenen voeren, maar dat is wellicht wat lastiger

[M0N0]

Ik weet eigenlijk niet of dat per se zoveel moeilijker zou zijn. De enige extra moeilijkheidsgraad zit 'em in het creëren van een nieuwe 'interface' naar de hersenen (in het artikel wordt de 'interface' van het gezichtscentrum gebruikt). Maar voorts zou m.b.v. 1 elektrode een analoog signaal gestuurd kunnen worden dat de hersenen kunnen leren verstaan op exact dezelfde manier dan ze visuele patronen, auditieve patronen, bewegingen (zoals bvb. fietsen/typen/...), etc. leren. Desnoods een heel simpel proefmodel dat gewoon morse via een zenuwcel binnenstuurt.

Edit: Details in de Nederlandse taal

[Reactie gewijzigd door M0N0 op 26 juli 2024 06:19]

[engessa]

Ik weet niet of we onze ogen direct opschalen naar 'hogere resoluties' maar wat bijvoorbeeld wel mogelijk kan worden is inzoomen en extra spectrums (infrarood bijvoorbeeld) zichtbaar maken. Lijkt mij best nuttig

Verder zou je een zonnebril in kunnen bouwen in je oog of bijvoorbeeld een interface mogelijk maken met een opslagmedium zodat je fotos en filmpjes kunt maken. Mogelijkheden zijn eindeloos!

[RielN]

Ik weet niet of we onze ogen direct opschalen naar 'hogere resoluties' maar wat bijvoorbeeld wel mogelijk kan worden is inzoomen en extra spectrums (infrarood bijvoorbeeld) zichtbaar maken.

Dat doen we al vrij goed met brillen en verrekijkers, om daar nu ee nbiologisch oog voor te maken...

[engessa]

Waarom niet? Denk aan de Predators uit de gelijknamige films, zo'n soort 'zicht' lijkt mij de toekomst. Wisselen tussen nightvision, infrarood, hoog contrast en dat soort dingen. Lijkt mij best handig en makkelijker dan wisselen tussen allemaal verrekijkers.

[Menesis]

toch best handig voor militairen zo'n bionisch oog.

[Patriot]

[...]

Dat doen we al vrij goed met brillen en verrekijkers, om daar nu ee nbiologisch oog voor te maken...

Stilstand is achteruitgang.

[GENETX]

Tuurlijk heb je er wat aan. Zet er ook een embedded systeempje in met mobiel internet, GPS en een compas en je hebt augmented reality rechtstreeks je brein in

[Verwijderd]

Het is niet mogelijk om scherper te zien dan onze ogen waarnemen. De lichtgevoelige cellen zijn een op een verbonden met zenuwbanenrichting de hersenen, die worden getraind tijdens de flexibele periode van de hersenen de eerste levensjaren.
Blinden kunnen met de beste apparatuur nooit de functie van de 20 belangrijkste visuele centra gaan trainen, terwijl die gebieden al jarenlang een andere functie hebben. Daarvoor zijn onze hersenen te rigide.

Onze ogen hebben trouwens een resolutie van miljoenen x miljoenen.

[bogy]

wat je zegt is helaas niet helemaal waar ...

de hersenen zijn plastisch ...

in gevallen van trauma / extreme verandering / ... is onze grijze kwam namelijk wél in staat om zichzelf te hertrainen / herprogrammeren...
uiteraard moet er wel al een basis aanwezig zijn...

ik wil dan ook aannemen dat dit enkel zal werken voor mensen die blind zijn geworden, en niet voor blinden die nooit hebben gezien...

[Verwijderd]

Cyborg shit, dit is echt te cool voor woorden.

Strax kunnen we elke handicap te lijf gaan, en gewoon electronica gebruiken om mensen te helpen.

[G-bird]

Nu de camera nog verkleinen en dan gewoon in het oog plaatsen, dat zou helemaal cool zijn.

versie 2.1 voorzien van x-ray en terahertz vision

[Ventieldopje]

Bam. Robocop real life, ehh Terminator .. Ik mis de laser in zijn oog alleen hmm

[Verwijderd]

Dat is de volgende stap

[delaregulus]

En daarna zijn deze oplossingen hopeloos ouderwets. De echte oplossing is het terug laten groeien van alles wat niet meer werkt. Een embryo kan het ook dus theoretisch geen enkele reden waarom het op latere leeftijd niet op nieuw zou kunnen. Kwestie van tijd voor we die puzzel oplossen.

[RDhits]

Nee hoor, als deze oplossingen beter worden dan ons eigen oog, waarom dan een natuurlijk oog ipv een beter mechanisch oog... zelfde geld voor alle andere delen van het lichaam (behalve de hersenen dan misschien, het enige onderdeel wat ons nog echt mens maakt, maar zelfs daar heb ik mijn twijfels over).

[TigerXtrm]

Dan zal iemand eerst de kerk moeten uitroeien want zolang die primitieve organisatie nog bestaat zal embryo onderzoek nooit van de grond komen.

[mOTiVe]

Er wordt hiervoor onderzoek met stamcellen gedaan. Onderzoek op embryos gaat veel verder, dan experimenteer je met leven en dood van (potentiele) mensen. Daar is niet alleen de kerk op tegen, de gemiddelde ethicus van deze tijd zal hier ook op tegen zijn.

Overigens bijzonder kort filmpje voor zo'n interessant onderwerp.

[dragonfly28]

da's een wereld van verschil.
De 2e generatie is bijna net zo goed als de gemiddelde beveiligingscamera beelden.

Ik vraag me overigens wel af hoe een persoon dit beeld nu 'ziet' en interpreteert. Denk dat we nog even moeten wachten tot 2013.

[Kaw]

De 2e generatie is bijna net zo goed als de gemiddelde beveiligingscamera beelden.

Dat is bijv. nog niet eens de 32 bij 32 pixels (=1024) van een icoontje en dan ook nog eens zwart/wit. Ik mag hopen dat de gemiddelde beveiligingscamera toch minimaal 320x200 en grijswaarden/kleur is tegenwoordig.

Edit: Om het nog eens te verduidelijken: Dat zijn 4 smileys van Tweakers.net en dan ook nog eens zwart/wit. Wanneer ik Opsporing Verzocht zie, dan kijk ik toch wel naar camera's die meer opnemen dan 1000 pixels.

[Reactie gewijzigd door Kaw op 26 juli 2024 06:19]

[Bennie98]

hoop zoveel je wilt.. bij de meeste bedrijven zijn nog die ouwe crappy camera's in dienst...

en dan zijn ze verwonderd dat ze de dader niet vinden omdat hij niet kon herkend worden...

[dragonfly28]

aye dat was precies wat ik bedoelde.
Uiteraard zijn er ook bedrijven waar ze wel fatsoenlijke camera's hebben, maar wat je meestal ziet langs komen is toch wel van uitermate treurige kwaliteit.
De pakkans wordt toch wel verhoogt als je mooie HD beveiliginsfilmpjes hebt

Als ik me niet vergis kan je zelf subsidie krijgen voor een fatsoenlijke camera setup

@kaw
ik bedoelde het niet zo letterlijk

[kaas-schaaf]

Oude vhs systemen met 4 cams per videospoor hebben ~100x50 pixels per camera, namelijk 200 scanlines en ik heb voor het gemak maar 400pixels effectief per scanline genomen maar dat halen ze meestal niet.
Zit er niet zoveel (minder dan orde van groote) vandaan met deze implantaten.

Recentelijk heb ik een video gezien waarbij een persoon met soorgelijke techniek letters en vormen kon herkennen. Dus ook met een relatief laag aantal pixels kan je dingen herkennen.

[Verwijderd]

Het is een gigantische prestatie om 1000 sensoren überhaupt te koppelen aan de hersenen. Grotere prestatie dan de maanlanding. Letterlijk, zonder overdrijving.
De stijging van kwaliteit van leven is overweldigend.

[Termy]

Mooi ontwikkeling natuurlijk maar juich niet te vroeg. Zoals in de tekst te lezen is is dit alleen geschikt voor mensen waar de oogzenuw + het verwerkende deel van de hersenen nog werken. Als je blind bent omdat er iets met dat mis is gaat deze methode dus niet werken.

[Verwijderd]

Je kunt je ook afvragen of visueel gehandicapten hier wel behoefte aan hebben. Voor zeker de personen die hiermee geboren zijn, kom je dan in een opeens drastisch andere wereld terecht waarbij je dus een hoop dingen opnieuw moet gaan leren omdat er een visueel aspect aan zit.

[HyperMan]

Dus wij moeten bepalen of mensen die vanaf hun geboorte blind zijn er behoefte aan hebben? Hoe bepalen we dat dan?
Ik blijf me er toch over verbazen hoe niet-gehandicapten tegen gehandicapten aankijken

[Simon Verhoeven]

Wie wilt er nu niet een extra/beter zintuig?
Ik draag een bril en mijn ogen worden er niet beter op.
Dus als dit effectief betaalbaar wordt en geen problemen geeft zou ik zeker ervoor gaan.

[dwilmer]

Ik denk wel dat er mensen behoefte aan hebben. De gebruikers zullen zeker moeten wennen aan hun nieuwe apparaat, en ik denk dat ze de eerste tijd dankbaar gebruik zullen maken van de "uit"-knop, maar het biedt zeker meerwaarde boven het niet hebben van zicht.
Je hebt wel gelijk als je zegt dat niet iedereen er behoefte aan heeft, net zoals veel mensen nog steeds geen behoefte hebben aan een computer. Maar er zullen ook veel mensen blij zijn dat ze (weer) kunnen zien.

En daarnaast: of er nu behoefte is of niet aan een bionisch oog, nu is er in ieder geval de keuze, terwijl blinden eerst "verdoemd" waren tot blindheid.