Dodano: 16 lipiec 2019r.

Implant mózgowy, który częściowo przywraca niewidomym zdolność widzenia

Naukowcy opracowali implant, który przesyła obrazy wideo z kamer umieszczonych w okularach bezpośrednio do mózgu. Podczas testów, sześciu od dawna niewidomych pacjentów potrafiło poprawnie wskazać położenie wyświetlanego na monitorze obiektu. Technologia ta niesie nadzieję dla wielu osób, które utraciły wzrok.

 

Proteza, nad którą od przeszło dekady pracują naukowcy z Baylor Medical College w Teksasie nosi nazwę Orion. Nie przywraca ona całkowicie wzroku, ale może poprawić jakość życia wielu osobom, które utraciły możliwość widzenia. Za jej pomocą niewidomi od lat pacjenci są w stanie zobaczyć kształty i choćby dzięki temu sprawnie się poruszać.

Implant omija uszkodzone nerwy wzrokowe i dostarcza informacje wizualne z kamer, które są częścią urządzenia, bezpośrednio do mózgu. - Przez wiele lat badaliśmy, jak mózg koduje informacje wizualne. Kiedy myślisz o wizji, myślisz o oczach, ale większość pracy wykonywana jest w mózgu. Impulsy światła, które są rzutowane na siatkówkę, są przekształcane w sygnały nerwowe, które następnie są przesyłane wzdłuż nerwu wzrokowego do mózgu - powiedział Daniel Yoshor z Baylor Medical College. - Mamy nadzieję, że w przyszłości wykorzystamy nasze zrozumienie, w jaki sposób mózg przetwarza informacje wizualne, aby opracować protezę wzroku, która całkowicie przywróci wzrok niewidomym – dodał.

 

Yoshor wraz ze swoim zespołem oraz badaczami z University of California w Los Angeles testuje urządzenie Orion w pierwszym w historii zatwierdzonym przez FDA (Food and Drug Administration - Agencja Żywności i Leków, której zadania skupiają się m.in. wokół kontroli żywności, leków czy urządzeń medycznych wprowadzanych na rynek USA), badaniu klinicznym implantu wzroku.

Pomysł neuroprotezy wzroku nie jest nowy, ale postęp technologiczny sprawił, że obecna próba kliniczna daje bardzo obiecujące rezultaty. Orion to implant wszczepiany do mózgu, w którego skład wchodzi 60 elektrod. Dostarczają one przetworzony sygnały bezpośrednio do kory wzrokowej w mózgu, gdzie są one odbierane jako sygnały z oczu. Urządzenie korzysta z kamer zamontowanych na okularach, dzięki którym przechwytywane są obrazy.

Pacjenci, na których testowano neuroprotezę, to osoby z nabytą ślepotą, u których kora wzrokowa nie została uszkodzona, choć pozostawała nieużywana, bo z oczu nie były przekazywane żadne informacje.

Jak wyjaśnił Yoshor, nasze mózgi zawierają różne mapy pola widzenia. Każdy punkt w świecie postrzeganym oczami ma odpowiadające mu miejsce w mózgu, które reprezentuje jego położenie przestrzenne. Naukowcy od lat wiedzą, że stymulując czyjś mózg w określonym miejscu, ta osoba odbierze wrażenie widzenia punkt świetlnego w określonym miejscu. To działa zarówno u osób, które utraciły wzrok, jak i osób normalnie widzących.

- Teoretycznie, gdybyśmy mieli setki tysięcy elektrod w mózgu, moglibyśmy uzyskać bogaty obraz. To coś jak puentylizm, w którym tysiące maleńkich plamek tworzą razem pełny obraz. Możemy potencjalnie zrobić to samo, stymulując tysiące miejsc w mózgu – powiedział Yoshor. (Puentylizm to technika malarska polegająca na budowaniu obrazu z gęsto rozmieszczonych, różnobarwnych punktów).

Podczas testów do ciemnego pokoju wprowadzano niewidome osoby i sadzano je przed ekranem, na którym w różnych miejscach pojawiał się biały kwadrat. Zadaniem uczestników badania było wskazanie położenia kwadratu. Niewidome od lat osoby w większości przypadków poprawnie wskazywały biały kwadrat.

Wcześniejsze próby przywracania wzroku opierały się na opracowaniu bionicznego oka lub skupiały się na wszczepianiu implantów w oko. Uczeni z Baylor Medical College ominęli oko, co otworzyło drogę do innych rozwiązań. - Jest to kompletna zmiana paradygmatu w leczeniu ludzi z całkowitą ślepotą. To prawdziwe przesłanie nadziei – powiedział Alex Shortt z University College London.

Biorący udział w badaniu Benjamin Spencer, który stracił wzrok w młodym wieku i przeżył większość swojego życia w całkowitej ciemności przyznał, że dzięki urządzeniu może rozpoznać, kiedy zbliża się do okna lub drzwi. Inny z uczestników badania - Paul Phillip, który był niewidomy przez prawie dekadę powiedział, że kiedy nosił okulary urządzenia Orion podczas wieczornych spacerów z żoną, mógł stwierdzić, gdzie kończy się chodnik i zaczyna trawa. Potrafił również określić, gdzie znajduje się jego biała kanapa w domu. - Naprawdę niesamowite jest móc coś zobaczyć, nawet jeśli jest to tylko punkt świetlny - powiedział Phillip.

- To wczesne studium wykonalności. Oceniamy koncepcje projektowania urządzeń pod kątem wstępnego bezpieczeństwa klinicznego i funkcjonalności - powiedział William Bossing, współpracownik Yoshora. - Jak dotąd wyniki są obiecujące. Podczas gdy nasi badani opisują, że potrafią zidentyfikować, gdzie znajdują się pewne obiekty, w tej chwili nie widzą form ani wyraźnych krawędzi, widzą niewielką liczbę punktów świetlnych odpowiadających lokalizacji danego obiektu – przyznał. Dodał, że uczestnicy badania mogli zobaczyć, że jakiś przedmiot znajduje się w polu widzenia, ale nie potrafili stwierdzić, czy ten obiekt jest kubkiem czy kijem do baseballa.

- Obecnie praca, którą wykonujemy w laboratorium w Baylor polega na poprawie optymalnego interfejsu między urządzeniem a mózgiem - powiedział Bossing. - Może to prowadzić do modyfikacji urządzenia, dzięki czemu badani będą mogli zobaczyć formy i kształty – dodał.

Naukowcy podkreślili, że ich urządzenie sprawdzi się jedynie u osób, które utraciły wzrok. Osoby, które urodziły się niewidome, mają nie w pełni rozwinięte partie mózgu odpowiedzialne za wzrok. Jak twierdzą uczeni, to sprawia, że Orion nie zadziała w ich przypadku.

Yoshor zaznaczył jednak, że wciąż są daleko od tego, co zamierzają osiągnąć. - Dla pacjentów z nabytą ślepotą, obszary wzrokowe mózgu są nadal nienaruszone i funkcjonalne, ale po prostu nie otrzymują informacji z oczu. Mamy teraz potencjał bezpośredniego włączenia tych neuronów. To ekscytujący czas w neurobiologii i neurotechnologii i czuję, że za mojego życia możemy przywrócić funkcjonalny wzrok niewidomym - powiedział Yoshor.

 

Źródło i fot.: Baylor Medical College