Toward pixel-wise vision in epiretinal visual prosthesis

Abstract

Visuelle Prothesen sollen das Sehvermögen von erblindeten Menschen wiederherstellen. Dies ist mit zertifizierten Sehprothesen bereits in eingeschränktem Rahmen möglich, aber für eine räumliche Wahrnehmung durch elektrisch aktivierte Zellen werden signifikante Verbesserungen benötigt. Es werden Anordnungen von Neuronen in der Retina modelliert, um Konzepte für eine Verbesserung der visuellen Wahrnehmung zu entwickeln. Neurologische Modelle und theoretische Überlegungen für eine physikalische Realisierung der Elektronik werden in die Untersuchungen einbezogen und Modellrechnungen zur Erhöhung der Elektrodenanzahl, zur Bestimmung der sicheren Stimulations¬bereiche und zur pixelweisen Stimulation vorgestellt. Weiterhin werden physikalischen Aspekte von Phosphenen diskutiert. Die Modellrechnungen werden mit Hilfe von experimentellen Ergebnissen aus der Literatur verifiziert.

Visual prosthesis aims to restore vision to those affected by sight-robbing illnesses. Although government-approved vision devices provide advantageous sight enhancements, visual and spatial perception of electrically activated cells requires significant improvement for delivering functional vision. High-level theoretical studies of electrode arrangements and of realistic neural responses in the retina are modeled for enhancing visual perception. Computational efficiency in neural modeling and deep theoretical thinking for a possible physical realization of electronics are considered. The theoretical viability of increasing electrode sites, safe avenues of stimulation that guarantee electrochemical safety and pixel-wise stimulation are met. The understanding of the physical aspects of phosphenes is addressed. Neural modeling is verified by means of experimental studies from literature.