Det är möjligt att återställa en del grov sken av syn i blind med konstgjorda näthinnor. Ny forskning tyder på att variera längden av elektriska pulser som används för att låta en blind eye “se” kan göra mycket högre upplösning retinal implantat, så att blinda människor bättre kan navigera sin omgivning med förtroende.
Retinitis pigmentosa (RP) är en ärftlig sjukdom, som angriper den ljuskänsliga celler i ögats näthinna (fotoreceptorer). När dessa celler försämras över tid, den person som gradvis går blinda. Inopererade konstgjorda näthinnor, medan långt från att tilldela helt återställd vision, kan hjälpa patienter att upptäcka rörelse, till exempel, eller en känsla av stora föremål. Andrew Weitz, biträdande professor i forskning opthalmology vid University of Southern California, och huvudförfattare till den nya studien, som jämför skillnaden att en närsynt person som försöker att läsa en avlägsen neonskylt med och utan sina glasögon.
Retinal implantat som används i USC studien var en Argus jag version, kallad “the bionic eye.” (Det finns en senare version, Argus II, liksom.) Till skillnad från EnChroma glasögon, utformad för att korrigera för färgblindhet, dessa implantat kan återställa delvis syn åt dem som är helt blind, även om upplösningen är ganska grov. “De flesta patienter ser gul-vitt ljus,” Weitz berättade Gizmodo via e-post.
Implantatet förfarandet innebär att om en liten rutnät av elektroderna på patientens näthinnan, med varje elektrod som liknar en pixel i en bild. När patienten tar på sig en speciell par solglasögon utrustad med en liten kamera, de bilder som skickas trådlöst till den mängd, att elektriskt stimulera vilket celler som motsvarar mönstret i bilden. Till exempel, titta på bokstaven E skulle skicka elektriska pulser vilket i näthinnans celler skulle ge samma E-formade mönster.
“Det är åtminstone hur det var avsett att fungera, säger Weitz. “Men möjligheten för elektrodplattan att stimulera exakt mönster av celler i näthinnan var dålig — tills nu.” Han och hans USC kollegor fann att man kunde få mycket mer exakt mönster i cellerna via elektrisk stimulering genom att använda längre pulser. De utförde experiment på både råttor och mänskliga subjektet, och har rapporterat sina resultat i en artikel i Science Translational Medicine.
Sponsrade
Råttorna fick inte den faktiska arbetstiden implantat. I stället är deras näthinnor togs bort och stimuleras med Weitz är hemmagjord version av samma typ av elektrod matris som används i Argus jag retinal implantat. “Genom att hålla näthinnor i värme, syrerikt saltvatten som härmar koksaltlösning i ögat, kan du hålla näthinnor lever på detta sätt för många timmar,” förklarade han.
Weitz testat näthinnor av både vanliga råttor, råttor och korsning för att utveckla en genetisk form av blindhet som liknar RP hos människor.
Det första han injicerade ett virus i ögat <ryser>, implantera en gen som kodar för ett protein som gör att de celler som lyser upp när de är zapped med en elektrisk ström. Det tog ett par veckor innan det protein som blev aktivt uttryckt, på vilken punkt på näthinnan var bort och placeras på rad under ett mikroskop.
Då Weitz zapped näthinnan med elektriska pulser av olika längd för att se hur de celler som svarade på stimulans. Resultat: pulserna för en längre tid producerat mycket mer fokuserad fläckar av ljus jämfört med kortare pulser, som står i relation till hög upplösning och (slutligen) bättre artificiell syn.
Råttor är en sak; att få denna att arbeta med människor är en annan. Så Weitz utfört ett liknande experiment på mänskliga subjektet som hade Argus jag implantatet, testa svar på korta och långa pulser. Detta är visserligen den minsta möjliga storleken på urvalet (N = 1), men Argus II hårdvara kommer inte att tillåta tillräckligt långa pulser, vilket gör det omöjligt att använda dessa ämnen på just nu. Eftersom Argus jag är en äldre teknik, det finns motiv var ganska sällsynt.
“Det är verkligen en möjlighet för individuella skillnader mellan människor, eftersom patienter som har olika former av RP i olika stadier av sjukdomen,” Weitz sagt. Men han tycker fortfarande att den grundläggande hitta — på kort och lång pulser stimulera olika typer av celler i näthinnan kommer att hålla upp över många försökspersoner.
Nu Weitz är ute efter att ändra hårdvara för Argus II implantat så att det kan hantera längre elektriska pulser, med ett öga mot att genomföra tester på fler försökspersoner. Han kommer också att titta på alternativa material för elektroden fält, eftersom de längre pulserna leverera mer elektrisk laddning ögonen, som kan eller kan inte vara säker, beroende på patienten. Om allt går väl, patienter med konstgjorda näthinnor kommer att kunna se ljuset ännu mer tydligt.
Referens:
Weitz, Andrew et al. (2015) “Förbättra den rumsliga upplösningen av epiretinal implantat genom att öka stimulansen pulslängd,” Science Translationell Medicin 7(318): 318ra203.
Bilder: (överst) till Celler i en rat näthinnan aktiveras av elektriska pulser. A. Weitz et al./Tidning för Neurofysiologi (April 2013). (längst ned) och Korta pulser av nuvarande vs långa pulser i en rat näthinnan. A. Weitz et al.