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Beseelt von dem Wunsch, zum Wohlergehen der Gesellschaft beizutragen, entschied sich Marwan, der ursprünglich aus Tunesien stammt, für seine Promotion in Elektrotechnik in Sherbrooke – angetrieben durch das Projekt zu Netzhautimplantaten mit künstlicher Intelligenz von Professor Réjean Fontaine aus dem Fachbereich Elektrotechnik und Informatik. Diese Implantate sollen Menschen mit Makuladegeneration oder Retinitis pigmentosa das Augenlicht zurückgeben.
Ein Riesenschritt
Zwischen den ersten Netzhautimplantaten, die in den 2010er Jahren auf den Markt kamen und es den Patienten ermöglichten, Lichtblitze wahrzunehmen, die den Objekten oder Lichtern in ihrer Umgebung entsprechen, und dem von Marwan und seinem Team entwickelten Implantat liegt ein Riesenschritt.
Das Problem dieser ersten Implantate liege in der Sehschärfe, erklärt Marwan. Natürlich seien Menschen, die ihr Augenlicht verloren hatten, froh, überhaupt etwas zu sehen, aber die Auflösung sei schlecht geblieben, und das Sehvermögen habe tatsächlich aus unregelmäßigen Blitzen mit zufälligen Konturen bestanden.
Das am GRAMS entwickelte Netzhautimplantat versucht dagegen, die Komplexität der Funktionsweise des menschlichen Auges mit künstlicher Intelligenz der zweiten Generation möglichst genau nachzuahmen. „Die Netzhaut funktioniert wie ein Symphonieorchester, bei dem jede Zelle ein Musiker wäre, jede Farbe oder jedes Detail eines Bildes eine Note und jedes Instrument eine Bildfunktion. Um klar zu sehen, muss jede Note zur richtigen Zeit vom richtigen Instrument gespielt werden.“
Die Neuronen der Netzhaut interpretieren nämlich Farben, Helligkeit und Kontraste nach zeitlichen und räumlichen Vorgaben. Ein künstliches Neuron hingegen basiert auf einem abstrakten Modell und besitzt natürlich nicht die gesamte Komplexität und Feinheit eines echten Neurons. Daher werden mehrere künstliche Neuronen benötigt, um ein einziges biologisches Neuron zu ersetzen. „Wir arbeiten also daran, dass unser Implantat diese zeitlichen und räumlichen Aspekte der Netzhaut so gut wie möglich nachahmt, um Bilder zu erhalten, die der Realität möglichst nahe kommen.“
Dazu verwendet das Team ein komplexes Netzwerk aus 48 künstlichen Neuronen auf einem sehr kleinen Chip, der wiederum auf dem Implantat aufgebracht ist, das in den hinteren Teil des Auges eingesetzt wird, um elektrische Signale an die Netzhaut zu senden. „Diese künstlichen Neuronen nehmen Bilder wie ein Video auf und koordinieren diese visuellen Informationen dann, um das zu erreichen, was ich eine Netzhautsymphonie ohne falsche Töne nenne. Dazu haben wir sie trainiert, jede Komponente von Tausenden und Abertausenden von Bildern zu erkennen, damit das Netzwerk das richtige Neuron zur richtigen Zeit aktivieren kann und das Gehirn die Information so versteht.“
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Wann ist die Vermarktung?
„Manchmal kontaktieren mich Leute nach meinen Präsentationen und fragen, ob sie unsere Implantate bekommen können“, erzählt Marwan. „Allerdings steht die Vermarktung nicht unmittelbar bevor, denn wir wollen ein Produkt von sehr hoher Qualität erreichen, das es den Menschen ermöglicht, ein Sehvermögen zurückzugewinnen, das mit dem vergleichbar ist, was man auf den Bildschirmen der ersten Klapphandys sehen konnte.
„Die Implantate der ersten Generation verwendeten 16 Elektroden“, fährt er fort. „Unsere Implantate hingegen verwenden 288, sodass die Menschen Formen wie Türrahmen oder auch Autos und visuelle Hinweise auf der Straße viel deutlicher erkennen können. Unser Ziel sind jedoch 10.000 Elektroden. Das wird einige Zeit dauern.“
Kein Wunder, dass der Doktorand danach strebt, Professor an der UdeS zu werden und Studierende zu rekrutieren, denen er seine Leidenschaft vermitteln kann, um dieses Projekt weiter voranzutreiben. „Prof. Réjean Fontaine hat zu mir gesagt: Du legst den Grundstein für eine große Pyramide“, schließt er. Für Marwan Besrour könnte dieses Projekt zu einem Lebenswerk werden.