人工網膜は、視覚障害を持つ多くの人にとって大きな恩恵となるでしょう。そして、その可能性は年々現実に近づいています。最新の進歩の一つは、光を電気に変換する小さな点を用いるという、これまでとは異なる、非常に有望なアプローチを採用しており、バーチャルリアリティ（VR）の活用によって、これが実現可能な道筋となり得ることが示されました。
これらの光起電性人工網膜は、ローザンヌ連邦工科大学が開発したもので、ディエゴ・ゲッツィ氏が数年前からこのアイデアに取り組んできた。
初期の網膜人工器官は数十年前に開発されましたが、基本的な考え方は次のとおりです。体外のカメラ（たとえば眼鏡に装着）がワイヤーを介して小さな微小電極アレイに信号を送ります。このアレイは多数の小さな電極で構成されており、これらの電極が機能していない網膜表面に穴を開けて、機能細胞を直接刺激します。
この方法の主な問題は、アレイへの電力供給とデータ送信には、眼球の外側から配線する必要があることです。これは、義肢や人体全般において一般的に「避けるべき」ことです。また、アレイ自体も電極の数と電極のサイズが制限されるため、長年にわたり、最良の場合でも有効解像度は数十から数百「ピクセル」程度でした。（視覚システムの仕組み上、この概念はそのまま応用できません。）
ゲッツィ氏のアプローチは、光を電流に変換する光起電材料を用いることで、これらの問題を両方とも回避します。これはデジタルカメラで行われていることとそれほど変わりませんが、画像のように電荷を記録するのではなく、通電電極のように網膜に電流を送り込む点が異なります。インプラントに電力やデータを中継するための配線は必要ありません。どちらもインプラントに照射される光によって供給されるからです。
EPFLの人工眼の場合、数千個の微小な光起電力点が配置されており、理論上は、カメラで検知した光に応じて眼球外の装置から光が照射されます。もちろん、これは依然として非常に難しい設計です。装置のもう1つの部分は、画像を撮影し、眼球を通してインプラントに投影する眼鏡またはゴーグルです。
このアプローチについては 2018 年に初めて耳にしましたが、新しい論文で述べられているように、それ以来状況は多少変化しています。
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「ピクセル数を約2,300から10,500に増やしました」とゲッツィ氏はTechCrunchへのメールで説明した。「そのため、個々のピクセルを視認することは難しく、まるで連続したフィルムのように見えるのです。」
もちろん、これらのドットが網膜に直撃すると話は別です。正方形だと100×100ピクセル程度で、高解像度とは言えません。しかし、人間の視覚を再現することが目的ではありません。そもそも人間の視覚を再現するのは不可能なことであり、ましてや初めての撮影でリアルに再現できるはずがありません。
「技術的には、ピクセルをより小さく、より高密度にすることは可能です」とゲッツィ氏は説明した。「問題は、生成される電流がピクセル面積とともに減少することです。」
つまり、点の数が増えれば増えるほど、動作させるのが難しくなり、隣接する2つの点が網膜の同じネットワークを刺激するリスク（彼らは実際にテスト済み）もあります。しかし、点数が少なすぎると、作成された画像がユーザーに理解できない可能性があります。10,500個という数字は多いように聞こえ、十分な数かもしれません。しかし、単純な事実として、それを裏付けるデータはありません。そこで、研究チームは一見すると意外な媒体、VRに着目しました。
研究チームは実験的な網膜インプラントが機能するかどうかを人間に「テスト」的に取り付けることはできないため、デバイスのサイズと解像度が物体や文字の認識といった特定の日常的な作業に十分かどうかを判断する別の方法が必要でした。
そのために、研究チームは被験者をVR環境に置き、小さな「蛍光体」と呼ばれる模擬光点以外は暗い環境に設置した。蛍光体とは、インプラントを介して網膜を刺激することで作り出されると予想される光の点である。ゲッツィ氏は、被験者が見るものを、明るく変化する星々の星座に例えた。研究者たちは蛍光体の数、蛍光体が現れる範囲、そして画像が変化する際の蛍光体の光の長さ、つまり「尾」の長さを変化させ、被験者が単語や風景などをどれだけ正確に認識できるかを尋ねた。
彼らの主な発見は、最も重要な要因は視角、つまり画像が映し出される領域の全体的な大きさであるというものでした。鮮明な画像であっても、視界の中央部分だけを占めていると理解しにくいため、全体的な鮮明さが損なわれても視野が広い方が良いのです。脳内の視覚システムの堅牢な分析は、まばらな入力からでも、エッジや動きなどを直感的に認識します。
このデモンストレーションは、インプラントのパラメータが理論的に妥当であることを示し、チームは人体実験に向けて準備を進めることができると示しました。これはすぐに実現できるものではありません。このアプローチは、従来の有線式のものと比較して非常に有望ではありますが、広く普及するまでには、最良のシナリオでもまだ数年かかるでしょう。それでも、このタイプの網膜インプラントが実際に機能するという見通しは非常に刺激的であり、私たちはその進展を注視していきます。
ディープサイエンス：芸術と文学におけるAIの冒険
デヴィン・コールドウェイはシアトルを拠点とする作家兼写真家です。
彼の個人ウェブサイトは coldewey.cc です。
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