Het is mogelijk om te herstellen van wat ruwe schijn van het zicht in de blinde met kunstmatige netvliezen. Nieuw onderzoek suggereert dat het variëren van de lengte van de elektrische pulsen gebruikt om een blind oog “zien” zou kunnen stellen veel hogere resolutie retinale implantaten, zodat blinde mensen beter kunnen navigeren en hun omgeving met vertrouwen tegemoet.
Retinitis pigmentosa (RP) is een erfelijke ziekte die de aanvallen van de lichtgevoelige cellen in het oog is het netvlies (fotoreceptoren). Als die cellen achteruit in de tijd, de persoon geleidelijk gaat blind. Geïmplanteerde kunstmatige netvliezen, terwijl u ver van de toekenning perfect gerestaureerd visie, patiënten kan helpen detecteren van beweging, bijvoorbeeld, of het gevoel van grote voorwerpen. Andrew Weitz, research assistant professor oftalmologie aan de Universiteit van Zuid-Californië, en hoofdauteur van het nieuwe onderzoek, vergelijkt het verschil met een buurt-ziende persoon probeert te lezen van een verre neon sign met en zonder hun bril.
De retinale implantaten gebruikt in de USC-studie was een Argus versie, genaamd “de bionische oog.” (Er is een nieuwere versie, Argus II, als goed.) In tegenstelling tot de EnChroma glazen, ontworpen voor het corrigeren van kleur blindheid, deze implantaten kunnen herstellen gedeeltelijk zicht op degenen die volledig blind zijn, hoewel de kleur resolutie is vrij ruw. “De meeste patiënten zien geel-wit licht,” Weitz vertelde Gizmodo via e-mail.
Het implantaat procedure omvat het leggen van een klein raster van elektroden op de patiënt netvlies, met elke elektrode zijnde verwant aan een pixel in een afbeelding. Wanneer de patiënt trekt een speciale zonnebril uitgerust met een kleine camera, die beelden worden draadloos verzonden naar de matrix, elektrisch stimuleren van welke cellen komen overeen met het patroon van het beeld. Bijvoorbeeld op de letter E zou stuurt elektrische pulsen naar welke retinale cellen zou leiden tot dezelfde E-vormig patroon.
“Tenminste, dat is hoe het was de bedoeling om te werken,” zei Weitz. “Maar het vermogen van de elektrode-array te stimuleren patronen van cellen in het netvlies, was slecht tot nu toe.” Hij en zijn USC collega ‘ s gevonden die je kon krijgen veel meer patronen in de cellen via elektrische stimulatie door het gebruik van langere pulsen. Ze hebben experimenten uitgevoerd op zowel ratten en een menselijk subject, en brachten verslag uit over hun bevindingen in een artikel in Science Translational Medicine.
Gesponsord
De ratten niet echt werkende implantaten. In plaats daarvan hun netvlies verwijderd en werden gestimuleerd met Weitz de zelfgemaakte versie van hetzelfde type electrode array gebruikt in de Argus ik retinale implantaten. “Door het bijhouden van het netvlies in verwarming, zuurstofrijk zoutoplossing die bootst de zoutoplossing in het oog, je kunt houden in het netvlies leven op deze manier voor vele uren,” legde hij uit.
Weitz getest op het netvlies van zowel reguliere ratten, en ratten gekruist voor het ontwikkelen van een erfelijke vorm van blindheid vergelijkbaar met RP in de mens.
Eerst is hij geïnjecteerd met een virus in het oog <griezelen>, het implanteren van een gen dat codeert voor een eiwit dat er voor zorgt dat de cellen oplichten wanneer ze gezapt met een elektrische stroom. Het duurde een paar weken voor dat eiwit werd actief te worden uitgedrukt, op welk punt het netvlies werd verwijderd en geplaatst op de matrix onder een microscoop.
Dan Weitz gezapt het netvlies met elektrische pulsen van wisselende duur om te zien hoe de cellen gereageerd op de stimulus. Het resultaat: impulsen van langere duur geproduceerd veel meer gericht vlekken van licht vergeleken met de kortere pulsen, gecorreleerd aan een hoge resolutie en (uiteindelijk) beter kunstmatige visie.
Ratten zijn één ding; het krijgen van deze werken in het menselijk wezen is een andere. Dus Weitz voerde een soortgelijk experiment op een menselijke persoon, die had de Argus ik implantaat, het testen van de reactie op korte en lange pulsen. Dit is weliswaar de kleinste mogelijke grootte van de steekproef (N = 1), maar de Argus II hardware zal niet zorgen voor voldoende lange pulsen, waardoor het onmogelijk is om het gebruik van die onderwerpen nu. Sinds Argus ik een oudere technologie, de beschikbare onderwerpen zijn vrij zeldzaam.
“Er is zeker een mogelijkheid van individuele verschillen tussen mensen, omdat patiënten hebben verschillende vormen van RP in de verschillende stadia van de ziekte,” Weitz zei. Maar hij denkt nog steeds dat de basic-vinden — korte en lange pulsen stimuleren verschillende soorten cellen in het netvlies zal houden over de vele menselijke onderwerpen.
Nu Weitz is op zoek naar de hardware wijzigen voor de Argus II implantaat kan deze meer elektrische pulsen, met een oog op de uitvoering van proeven op meer menselijke proefpersonen. Hij zal ook kijken naar alternatieve materialen voor de elektrode arrays, omdat de langere pulsen leveren meer elektrische lading naar de ogen, die wel of niet veilig is, afhankelijk van de patiënt. Als alles goed gaat, patiënten met een kunstmatige netvliezen in staat zal zijn om het licht te zien, zelfs meer duidelijk.
Referentie:
Weitz, Andrew et al. (2015) “het Verbeteren van de ruimtelijke resolutie van de epiretinal implantaten door het verhogen van de prikkel van de duur van de puls,” Science Translational Medicine 7(318): 318ra203.
Afbeeldingen: (top) Cellen in een rat retina geactiveerd door elektrische pulsen. A. Weitz et al./Tijdschrift van de Neurofysiologie (April 2013). (onder) Korte pulsen van de huidige vs lange pulsen in een rat netvlies. A. Weitz et al.