Det er mulig å gjenopprette noen grove inntrykk av syne i blinde med kunstig retinas. Ny forskning tyder på at varierende lengden av elektriske pulser som brukes til å la en blind eye “se” kan gjøre mye høyere oppløsning retinal implantater, slik at blinde kan bedre navigere sitt miljø med tillit.
Retinitis pigmentosa (RP) er en arvelig sykdom som angriper lys-sensitive celler i øyets netthinne (fotoreseptorer). Som disse cellene forringes over tid, er den personen gradvis går blind. Det kunstige retinas, mens langt fra rettighetshaver perfekt restaurert visjon, kan hjelpe pasienter å oppdage bevegelse, for eksempel, eller følelse store gjenstander. Andrew Weitz, assisterende professor i forskning opthalmology ved University of Southern California, og er hovedforfatter på den nye studien, sammenligner forskjellen til en nær-seende person som prøver å lese en fjern neonskilt med og uten briller.
Den retinal implantat brukes i USC studien var en Argus jeg-versjonen, kalt “den bioniske øyne.” (Det er en nyere versjon, Argus II, så vel.) I motsetning til den EnChroma briller, designet for å korrigere fargeblindhet, disse implantater kan gjenopprette delvis synet til de som er helt blinde, selv om fargen oppløsning er ganske grov. “De fleste pasienter se gul-hvit-lys” Weitz fortalte Gizmodo via e-post.
Implantatet prosedyren innebærer å legge et lite rutenett av elektrodene på pasientens retina, med hver elektrode å være beslektet til en piksel i et bilde. Når pasienten dons en spesiell par solbriller kombinert med en lille kameraet, disse bildene er sendt trådløst til utvalg, elektrisk stimulering hvilken celler tilsvarer mønsteret på bildet. For eksempel, se på bokstaven E ville sende elektriske pulser til hvilken retinal celler vil produsere den samme E-formet mønster.
“Minst det er slik det var ment å fungere,” sa Weitz. “Men evnen til elektrodesettet å stimulere presise mønstre av cellene i netthinnen var fattig — inntil nå.” Han og hans USC kolleger funnet ut at du kunne få mye mer presise mønstre i cellene via elektrisk stimulering ved hjelp av lengre pulser. De utførte eksperimenter på både rotter og en menneskelig subjekt, og rapporterte sine funn i en artikkel i Science Translational Medicine.
Sponset
Rottene ikke får faktisk arbeidstid implantater. I stedet, deres retinas ble fjernet og stimulert med Weitz ‘ s hjemmelagde versjonen av samme type elektrodesettet brukt i Argus jeg retinal implantatet. “Ved å holde retinas i oppvarming, oksygenrikt saltløsning som etterligner saltvann inne i øyet, kan du holde retinas i live på denne måten i mange timer,” forklarte han.
Weitz testet retinas av både vanlige rotter, og rotter crossbred å utvikle en genetisk form for blindhet lik RP i mennesker.
Første han injisert et virus i øyet <grøss>, implantere et gen som koder for et protein som gjør cellene lyser opp når de er zapped med en elektrisk strøm. Det tok et par uker før at protein ble aktivt uttrykt, på hvilket tidspunkt retina ble fjernet og plassert på tabellen under et mikroskop.
Deretter Weitz zapped netthinnen med elektriske pulser av varierende varighet for å se hvordan cellene reagerte på stimulans. Resultatene: pulser av lengre varighet produsert mye mer fokusert flekker av lys i forhold til kortere pulser, sammenstille til høy oppløsning og (til slutt) bedre kunstig syn.
Rotter er én ting; å få dette til å fungere i mennesker, er en annen. Så Weitz utført et lignende eksperiment på et menneskelig subjekt, som hadde Argus jeg implantatet, for å teste responsen på kort og lang pulser. Dette er riktignok den minste mulige utvalgsstørrelse (N = 1), men Argus II maskinvare vil ikke tillate tilstrekkelig lang puls, noe som gjør det umulig å bruke disse fagene akkurat nå. Siden Argus jeg er en eldre teknologi, er de tilgjengelige temaene ble ganske sjeldne.
“Det er absolutt en mulighet for individuelle forskjeller blant mennesker, siden pasienter har ulike former for RP på ulike stadier av sykdommen,” Weitz sa. Men han mener fortsatt det grunnleggende å finne — på kort og lang pulser stimulere ulike typer celler i retina — vil holde seg på tvers av mange menneskelige motiver.
Nå Weitz er ute etter å endre maskinvaren til Argus II protesen slik at den kan håndtere lengre elektriske pulser, med et øye mot gjennomføre tester på mer menneskelige motiver. Han vil også se på alternative materialer for elektrode-matriser, siden lengre pulser levere mer elektrisk ladning, øyne, som kan eller ikke kan være trygge, avhengig av pasienten. Hvis alt går bra, pasienter med kunstig retinas vil være i stand til å se lyset enda mer tydelig.
Referanse:
Weitz, Andreas et al. (2015) “Bedre romlig oppløsning av epiretinal implantater ved å øke stimulans puls varighet,” Science Translational Medicine 7(318): 318ra203.
Bilder: (øverst) Celler i rotte retina-aktivert av elektriske pulser. A. Weitz et al./Journal of Nevrofysiologi (April 2013). (nederst) Korte pulser av gjeldende vs lang pulser i en rotte netthinnen. A. Weitz et al.