Det er muligt at genskabe nogle rå antydning af syne i blinde med kunstig nethinde. Ny forskning tyder på, at varierende længde af den elektriske impulser, der bruges til at lade en blind eye “se”, kan give en meget højere opløsning retina-implantater, så at blinde mennesker kan bedre navigere i deres omgivelser med tillid.
Retinitis pigmentosa (RP) er en arvelig sygdom, der angriber de lysfølsomme celler i øjets nethinde (fotoreceptorer). Som disse celler nedbrydes over tid, den person, der gradvist går blind. Indopereret en kunstig nethinde, mens langt fra at tillægge perfekt restaureret vision, der kan hjælpe patienterne til at registrere bevægelse, for eksempel, eller en følelse af store genstande. Andrew Weitz, assisterende professor i forskning opthalmology ved University of Southern California, og er hovedforfatter på den nye undersøgelse, der sammenligner forskellen til en nær-seende person, der forsøger at læse en fjern neon skilt med og uden briller.
Retinal implant, der anvendes i USC undersøgelse var en Argus jeg version, døbt “bionic eye.” (Der er en nyere version, Argus II, så godt.) I modsætning til de EnChroma briller, der er designet til at rette farve blindhed, disse implantater kan gendanne delvis syn for dem, der er helt blind, selv om den farve beslutning er temmelig ru. “De fleste patienter, se gulligt-hvidt lys,” Weitz fortalte Gizmodo via e-mail.
Implantatet procedure, der involverer om en lille gitter af elektroder på patientens nethinden, med hver elektrode, der svarer til en pixel i et billede. Når patienten dons en særlig par solbriller udstyret med et lille kamera, de billeder, som er sendt trådløst til array, elektrisk stimulering af hvilken celler, der svarer til det mønster af billedet. For eksempel kigger på bogstavet E vil sende elektriske impulser til alt retinal celler ville producere den samme E-formet mønster.
“I det mindste det er, hvordan det blev beregnet til at arbejde,” sagde Weitz. “Men muligheden for elektrode-array til at stimulere præcise mønstre af celler i nethinden var dårlig — indtil nu.” Han og hans USC kolleger fandt, at du kunne få meget mere præcise mønstre i cellerne via elektrisk stimulation ved hjælp længere impulser. De udførte eksperimenter på både rotter og et menneske, og rapporteret deres resultater i en artikel i Science Translational Medicine.
Sponsoreret
De rotter, der ikke fik faktiske arbejdstid implantater. I stedet deres nethinder blev fjernet og stimuleret med Weitz ‘ s hjemmelavet version af den samme type elektrode-array, der anvendes i Argus jeg retinal implant. “Ved at holde den nethinder i varme, iltet saltvand, der efterligner saltvand i øjet, kan du holde nethinder i live på denne måde i mange timer,” forklarede han.
Weitz testet den nethinder af både almindelige rotter, og rotter musikinstrumenter til at udvikle en genetisk form af blindhed svarende til RP i mennesker.
Første injicerede han en virus i øjet <gys>, implanterer et gen, der koder for et protein, der gør cellerne lyser op, når de er zapped med en elektrisk strøm. Det tog et par uger før, at protein blev aktivt udtryk for, på hvilket tidspunkt retina blev fjernet og placeret på array under et mikroskop.
Så Weitz zapped nethinden med elektriske impulser af varierende varighed for at se, hvordan de celler, der svarede til stimulus. Resultaterne: pulser af længere varighed, der produceres meget mere fokuseret pletter af lys i forhold til kortere pulser, korrelerer til høj opløsning og (i sidste ende) bedre kunstig vision.
Rotter er én ting; at få denne til at arbejde med mennesker er en anden. Så Weitz udført et lignende eksperiment på et menneske, der havde Argus jeg implantat -, test-svar på korte og lange pulser. Dette er ganske vist den mindste mulige stikprøve (N = 1), men Argus II hardware vil ikke give mulighed for tilstrækkelig lange pulser, hvilket gør det umuligt at bruge de emner, der er lige nu. Da Argus jeg er en ældre teknologi, de tilgængelige emner var temmelig sjældne.
“Der er helt sikkert en mulighed for individuelle forskelle mellem mennesker, da patienterne har forskellige former for RP på forskellige stadier af sygdommen,” Weitz sagde. Men han stadig mener, at de grundlæggende forhold — korte og lange pulser stimulere forskellige typer af celler i retina — vil holde op på tværs af mange mennesker.
Nu Weitz søger at ændre hardware til Argus II implantat, så det kan håndtere længere elektriske impulser, med et øje mod at gennemføre tests på flere forsøgspersoner. Han vil også være på udkig i de alternative materialer til elektrode arrays, da længere impulser levere mere elektrisk ladning øjne, som måske eller måske ikke være sikker, afhængigt af patienten. Hvis alt går vel, patienter med kunstig nethinde vil være i stand til at se lyset endnu mere tydeligt.
Reference:
Weitz, Andrew et al. (2015) “Forbedring af den rumlige opløsning af epiretinal implantater ved at øge stimulus impulsvarighed,” Science Translational Medicine 7(318): 318ra203.
Billeder: (top) Celler i en rotte, retina, der aktiveres af elektriske impulser. A. Weitz et al./Tidsskrift for Neurofysiologi (April 2013). (nederst) Korte pulser af nuværende vs lange pulser i en rotte nethinden. A. Weitz et al.