Demo: Sztuczna siatkówka

W połowie lat 80. neurookulista Joseph Rizzo III badał przeszczepy siatkówki, aby przywrócić wzrok osobom niewidomym. Pewnego dnia, po usunięciu siatkówki zwierzęcia laboratoryjnego, cienkiej jak tkanka błony wyściełającej wnętrze gałki ocznej, doznał objawienia. W chwili, gdy wykonałem cięcie, powiedziałem do siebie: „Co ty u diabła robisz?” — opowiada Rizzo. Zdał sobie sprawę, że przecina połączenia nerwowe, które w rzeczywistości są oszczędzone w wielu formach ślepoty. Światłoczułe komórki siatkówki obumierają w przypadku barwnikowego zwyrodnienia siatkówki i związanego z wiekiem zwyrodnienia plamki żółtej, które dotykają miliony ludzi na całym świecie; ale pobliskie neurony, które przenoszą sygnały z tych komórek do mózgu, pozostają nienaruszone. Rizzo wymyślił więc protezę siatkówki – implant, który odbierałby bezprzewodowy sygnał z kamery wideo, omijał receptory światła i bezpośrednio stymulował zdrowe komórki nerwowe, aby dostarczyć obraz do mózgu. Rizzo, pracujący w Massachusetts Eye and Ear Infirmary i Boston VA Medical Center, połączył siły z inżynierem elektrykiem z MIT, Johnem Wyattem Jr., aby zrealizować ten plan. W 1988 r. uruchomili Boston Retinal Implant Project, który obecnie obejmuje 27 badaczy z ośmiu instytucji. Zespół wykonał już krótkoterminowe testy na ludziach i ma nadzieję przetestować stałą protezę do 2006 roku. Wyatt i Rizzo niedawno rzucili okiem redaktora TR Eriki Jonietz na ich postępy.

jeden. Przekaźnik obrazu. W małym, pozbawionym okien pomieszczeniu roboczym, wypełnionym stołami i sprzętem w swoim laboratorium MIT, Wyatt wyjaśnia, w jaki sposób obraz w czasie rzeczywistym jest rejestrowany i przekazywany do protezy siatkówki. Podczas rozmowy naukowiec Shawn Kelly modeluje zewnętrzne części systemu. Pomysł: mała, komercyjna cyfrowa kamera wideo (naukowcy jeszcze jej nie wybrali) zostałaby zamontowana na okularach. Gdy użytkownik rozglądał się dookoła, nadajnik – teraz tylko zwój przewodów, przymocowany do płytki drukowanej, która zostanie zapakowana i noszony na pasku – przesyłał bezprzewodowo obrazy z kamery do implantu w jego oku. Oto cewka nadajnika, mówi Wyatt, wskazując dwa koncentryczne miedziane pierścienie przyklejone do nauszników okularów. Używając fal radiowych, pierścień wewnętrzny przesyła dane do protezy, podczas gdy cewka zewnętrzna przesyła jej moc.

Ta historia była częścią naszego wydania z września 2004 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

dwa. Wiadomość otrzymana. Umieszczając okulary obok modelu gałki ocznej, Wyatt pokazuje, jak cewka nadajnika łączy się z podobną cewką odbiornika na implancie, który znajduje się na powierzchni oka. W naszym projekcie prawie całą masę implantu umieściliśmy poza gałką oczną, mówi Wyatt. Od lat chcieliśmy wszystko włożyć do środka. Ale oko nie lubi rzeczy w środku; dlatego nie ma zamka. W latach 1998-2000 zespół przeprowadził serię eksperymentów z implantem wewnętrznym, umieszczając elektrody w oczach niewidomych ochotników na kilka godzin i uruchamiając elektrody według różnych wzorców testowych. Ludzie widzieli plamy, a czasami linie, ale nie widzieli aż tak dużo, jak się spodziewaliśmy, mówi Wyatt. Uważamy, że ludzie mogliby widzieć lepiej, gdyby mieli więcej czasu z implantem i naprawdę nauczyli się go używać. Dlatego zespół pracował nad opracowaniem protezy lepiej przystosowanej do stałego użytku. Rezultatem jest obecny projekt poza gałką oczną. Implant jest przymocowany do powierzchni oka małymi szwami, aby zapobiec jego przesuwaniu się, gdy oko porusza się normalnie w oczodole. Jedyną rzeczą, która przenika do oka, jest mała matryca elektrod o grubości 10 mikrometrów, szerokości dwóch milimetrów i długości trzech milimetrów. Matryca wsuwa się pod siatkówkę, gdzie elektrody stymulują przeżywające komórki nerwowe w odpowiedzi na obrazy z kamery, zapewniając niewielki obszar widzenia.

3. Wizja syntetyczna. Wyatt wyciąga implant z modelu i kładzie go na pobliskiej płytce drukowanej, aby lepiej się przyjrzeć. Jego podstawę stanowi elastyczny, białawy polimer, który dopasowuje się do oka. Elektronika siedzi na pięcioboku u góry. Wyatt wskazuje na mały czarny kwadrat w tym regionie, który działa jak mózg implantu. Ten chip, zaprojektowany w jego laboratorium, odbiera dane obrazu i moc z nadajnika i ustala wzór wypalania elektrod, który najlepiej odtworzy obraz z kamery. U dołu cienkiego polimerowego łącznika znajduje się cewka odbiorcza, a po jej lewej stronie na przezroczystym, elastycznym pasku sama matryca elektrod.

Cztery. Zbliżać się . Rizzo przesuwa implant pod lupę, aby zbadać macierz. Obecnie składa się tylko z 15 elektrod, każda o średnicy 400 mikrometrów. Elektroda będzie napędzać pobliskie skupisko komórek nerwowych, mówi Rizzo. Chociaż zapewni to tylko niewielki obszar widzenia w niskiej rozdzielczości, Rizzo uważa, że ​​pomoże w osiągnięciu pierwszego celu: poprawie jakości życia osób niewidomych poprzez umożliwienie im chodzenia po nieznanych obszarach łatwiej niż z laskami – a laska jest ładna. dobrze, mówi. Po 16 latach badań Rizzo i Wyatt wiedzą, że osiągnięcie nawet tak ograniczonego celu będzie ogromnym krokiem naprzód w dziedzinie sztucznego widzenia.

ukryć