Timpul nu este prietenul corpului tău. Anii îți vor purta culoarea părului, vor plictisi vibrația articulațiilor tale, vor șterge elasticitatea pielii tale. Dintre aceste numeroase indignități ale vârstei, una dintre cele mai grave este pierderea potențială a vederii.
Principala cauză a pierderii vederii legate de vârstă este degenerarea maculară - o boală care se mănâncă încet la vedere, lăsând o gaură neclară sau întunecată în mijlocul câmpului tău vizual. Institutele Naționale de Sănătate estimează că până în 2020 aproape trei milioane de americani cu vârsta peste 40 de ani vor suferi de o anumită etapă a bolii. Dar pierderea vederii nu se limitează la vârstnici. Retinita pigmentosa, o boală moștenită genetic, lovește, de asemenea, aproximativ 1 din 4.000 de persoane din Statele Unite - atât tineri cât și bătrâni.
Bolile vizează fotoreceptorii, care sunt celulele sub formă de tijă și con în partea din spate a ochiului. Aceste celule transformă lumina într-un semnal electric care se deplasează la creier prin nervul optic. Degenerarea maculară și retinita pigmentă descompun acești fotoreceptori. În cele mai avansate forme ale bolii, multe sarcini devin aproape imposibile fără asistență: citirea textului, vizionarea televizorului, conducerea unei mașini, chiar identificarea fețelor.
Deși impacturile sunt severe, nu toată speranța este pierdută. Restul neuronilor retinei și celulelor care transmit semnalele electrice sunt adesea lăsate intacte. Asta înseamnă că, dacă oamenii de știință pot instala un dispozitiv care poate imita în mod esențial funcția tijelor și conurilor, corpul poate prelucra în continuare semnalele rezultate.
Cercetătorii și dezvoltatorii din întreaga lume încearcă să facă asta. O echipă de la Stanford folosește o soluție mică și elegantă: implanturi fotodiode minuscule, o fracțiune din lățimea unui păr peste, care sunt introduse sub partea deteriorată a retinei.
„Funcționează ca panourile solare de pe acoperișul dvs., transformând lumina în curent electric”, spune într-un comunicat de presă Daniel Palanker, profesor de oftalmologie la Universitatea Stanford. Dar în loc de curentul care curge în frigiderul tău, acesta curge în retina ta.
PRIMA constă în implanturi retiniene, o pereche de ochelari cu o cameră video și un computer de buzunar. (Daniel Palanker Lab) Numite PRIMA (IMPLAnt Retinal Fotovoltaic), panourile minute sunt împerecheate cu un set de ochelari care au o cameră video încorporată în centru. Aparatul foto fotografiază împrejurimile și transferă wireless imaginile pe un computer de buzunar pentru procesare. Apoi, ochelarii traversează imaginile procesate către ochi sub formă de impulsuri de lumină infraroșie aproape.
Mică serie de implanturi „panou solar” de siliciu - fiecare cu aproximativ 40 și 55 microni în ultima iterație a PRIMA - ridică lumina IR și o transformă într-un semnal electric, care este trimis prin rețeaua naturală a neuronilor din corp și transformată într-o imagine în creier.
Pentru a testa dispozitivul, echipa a implantat panourile PRIMA minuscule la șobolani, apoi le-a expus la licăriri de lumină, măsurându-și răspunsul prin electrozi implantați peste cortexul vizual - partea creierului care procesează imagini. Folosind implanturile de 70 de microni pe care le-au dezvoltat la acea vreme, cercetătorii au descoperit că șobolanii aveau în jur de 20/250 de vedere - puțin peste orbirea legală din SUA, care este 20/200 viziune. Aceasta înseamnă că o persoană poate vedea la 20 de metri ceea ce o persoană cu viziune perfectă poate vedea la 250 de picioare, ceea ce face ca cea mai mare parte a împrejurimilor să se estompeze.
"Aceste măsurători cu pixeli de 70 de microni ne-au confirmat speranțele că acuitatea vizuală protetică este limitată de pasul pixelilor [sau distanța de la centrul unui pixel până la centrul următorului pixel]. Aceasta înseamnă că îl putem îmbunătăți făcând pixeli mai mici ", Scrie Palanker prin e-mail. Au dezvoltat deja pixeli la trei sferturi de dimensiune. „Lucrăm acum la pixeli și mai mici”, scrie el.
PRIMA, desigur, nu este singura echipă care urmărește acest obiectiv. Un dispozitiv numit Argus II de la Second Sight, o companie din California, a făcut-o deja pe piața din SUA Aprobată în februarie 2013 de Food and Drug Administration pentru pacienții cu retinită pigmentară severă, configurația de bază este similară cu PRIMA. Dar în loc de panou solar, implantul este o grilă de electrozi, care este atașat la o carcasă electronică de mazăre și antene interne. O cameră de ochelari preia o imagine care este procesată de un mic computer și apoi este transmisă fără fir la implant, care emite semnale electrice pentru a crea imaginea.
Dar există mai multe dezavantaje ale acestui sistem. Elementele electronice ale implantului sunt voluminoase, iar antenele pot experimenta interferențe de la electrocasnice sau de la alte dispozitive dependente de antene, cum ar fi telefoanele mobile. De asemenea, dispozitivul are o rezoluție limitată, restabilind viziunea la aproximativ 20 / 1.260 fără procesare suplimentară a imaginilor. Din cauza acestei rezoluții limitate, FDA și-a aprobat utilizarea doar la pacienții care sunt aproape orbi.
"FDA nu vrea să prezinte riscul de a deteriora viziunea într-un ochi care are deja unele, deoarece cantitatea de restaurare vizuală este minimă", spune William Freeman, director al Jacobs Retina Center de la Universitatea din California din San Diego . "Puteți obține un pic, dar nu este mult."
Mai multe tehnologii sunt, de asemenea, în lucrări. O companie germană Retinal Implant AG folosește un cip digital, similar cu ceea ce se găsește într-un aparat foto. Dar testele preliminare pentru tehnologie la om au fost amestecate. Freeman face parte dintr-o altă companie, Nanovision, care folosește implanturi nanowire care sunt abia mai mari decât lungimea de undă a luminii. Deși funcționează similar cu fotodiodele PRIMA, Freeman spune că au potențialul de a fi mai sensibili la lumină și ar putea ajuta viitorii pacienți să vadă pe o scară de gri - nu doar alb-negru. Tehnologia este încă în teste pe animale pentru a evalua eficacitatea acesteia.
"[Pentru] toate aceste tehnologii, există limitări care sunt intrinseci", spune Grace L. Shen, directorul programului de boli ale retinei de la National Eye Institute. Deși nu este implicat direct în cercetarea protezelor, Shen servește ca ofițer de program pentru una dintre subvențiile care sprijină activitatea lui Palanker.
PRIMA abordează unele dintre limitele soluțiilor bazate pe electrozi, precum Second Sight. Deși imaginile pe care le produce sunt încă alb-negru, PRIMA promite o rezoluție mai mare, fără a fi nevoie de fire sau antenă. Și pentru că implanturile sunt modulare, ele pot fi placate în funcție de fiecare pacient în parte. „Puteți pune atât cât aveți nevoie pentru a acoperi un câmp vizual mare”, spune Palanker.
Prima este, de asemenea, mai ușor de implantat. O secțiune a retinei este detașată cu injectarea de lichid. Apoi, un ac gol, încărcat cu panourile solare, este utilizat, în esență, pentru poziționarea panourilor în ochi.
Dar, la fel ca în cazul tuturor intervențiilor chirurgicale pentru ochi, există riscuri, explică Jacque Duncan, oftalmolog la Universitatea din California, San Francisco, care nu a fost implicat în lucrare. Pentru chirurgia sub-retinală necesită PRIMA, aceste riscuri includ detașarea retinei, sângerarea și cicatrizarea. Există, de asemenea, posibilitatea ca, dacă dispozitivul nu este plasat corect, ar putea deteriora vederea reziduală.
Acestea fiind spuse, preluarea lui Duncan pe noul dispozitiv este pozitivă. „Cred că aceasta este o dezvoltare interesantă”, spune ea. "Abordarea PRIMA are o mulțime de potențial pentru a oferi o acuitate vizuală care ar putea fi comparabilă sau chiar mai bună decât dispozitivul ARGUS II Second Sight, actualmente aprobat."
Așa cum Anthony Andreotolla, un pacient cu un implant Argus II, a declarat pentru CBS la începutul acestui an, viziunea lui este cu siguranță limitată: "Pot spune diferența dintre o mașină sau un autobuz sau un camion. Nu pot să vă spun ce face mașina este." Dar perspectiva unor progrese ulterioare este de a oferi pacienților - inclusiv Andreotolla, care suferă de retinită pigmentară și și-a pierdut toată viziunea la momentul în care a împlinit 30 de ani - speranță pentru viitor.
PRIMA mai are un drum lung înainte de a fi gata pentru piață. Echipa a făcut parteneriat cu Pixium Vision din Franța și împreună lucrează pentru comercializare. Palanker și co-inventatorii săi dețin două brevete legate de tehnologie. Următorul pas sunt procesele umane, dintre care primul a fost aprobat doar de agenția franceză de reglementare. Studiile vor începe mici, doar cinci pacienți care vor fi studiați pe parcursul a 36 de luni. „Vrem să vedem care sunt pragurile și problemele chirurgicale”, spune Palanker.
Aceste teste vor servi drept temei pentru dispozitiv, spune Shen. "Până când nu o vor testa cu adevărat la oameni, nu am putea fi siguri care sunt beneficiile."
Imaginea din dreapta arată o matrice lată de 1 mm implantată subretinal într-un ochi de șobolan. Imaginea SEM demonstrează o mărire mai mare a tabloului cu 70um pixeli plasat pe epiteliul pigmentar retinian într-un ochi de porc. Inserarea culorilor din stânga arată un singur pixel în tabloul hexagonal. (Daniel Palanker Lab) În acest moment, explică Shen, claritatea vizuală pe care o dau dispozitivele nu este ceea ce consideră ea „imagini vizuale semnificative”. Acest lucru poate fi obținut numai printr-o mai bună înțelegere a căilor neuronale. „Dacă ai doar o grămadă de fire, nu face radio”, spune ea. „Trebuie să aveți cablajul corect”.
Același lucru este valabil și pentru viziune; nu este un sistem plug-and-play. Prin cartografierea întregii căi neuronale, numai atunci cercetătorii pot spera să creeze imagini mai clare folosind dispozitive protetice, poate chiar imagini color.
Palanker este de acord. „Utilizarea corectă a circuitelor retinei rămase pentru a genera o ieșire a retinei cât mai aproape de cea naturală ar trebui să contribuie la îmbunătățirea vederii protetice”, scrie el într-un e-mail.
Freeman, de asemenea, există multe dintre aceste soluții, spune Freeman. Pierderea vederii din glaucom este un exemplu. "Celulele retinei interne sunt moarte, deci orice ai stimula, nu există conexiuni cu creierul", spune el.
Însă multe dintre cercetătorii din toate domeniile sunt în acest caz, împingând limitele a ceea ce știm că este posibil - ingineri, oameni de știință materială, biologi și alții. Deși poate dura ceva, probabil că mai sunt încă multe. La fel ca în cazul telefoanelor noastre mobile și a camerelor, spune Shen, sistemele au devenit mai rapide, mai eficiente și mai mici în ultimele două decenii. "Sper că nu am ajuns până la limita noastră", adaugă ea.
Cheia în acest moment, spune Freeman, este gestionarea așteptărilor. Pe de o parte, cercetătorii încearcă să nu le ofere oamenilor speranțe false. "Pe de altă parte, nu vrei să le spui oamenilor că acesta este un lucru fără speranță", spune el. "Încercăm și cred că în cele din urmă una sau mai multe dintre aceste abordări vor funcționa."
