Teraz cię widzę

Naukowcy zbudowali nowy typ protezy siatkówki, która pewnego dnia może przywrócić szczegółowy wzrok milionom ludzi, którzy utracili wzrok z powodu choroby siatkówki.

Linia wzroku: Nowa technika pozwala naukowcom na zrobienie obrazu w skali szarości (na górze po lewej), zakodowanie go (na górze po prawej) i przesłanie go do mózgu z dużo mniejszą utratą wierności (na dole po lewej) niż pozwala na to standardowa metoda (na dole po prawej).

Neurobiolog Sheila Nirenberg , z Weill Cornell Medical College w Nowym Jorku i doktorant Chethan Pandarinath umożliwili niewidomym myszom widzenie prawie normalnych obrazów wszystkiego, od twarzy ludzi i zwierząt po złożone panoramy Central Parku.

Sztuczne siatkówki już istnieją. Wymagają jednak operacji, aby wszczepić szereg elektrod głęboko do oka. Elektrody stymulują komórki, które przekazują informacje do mózgu i muszą być zasilane przez zewnętrzną baterię. Są w stanie przywrócić surowe widzenie, pozwalając pacjentom dostrzec tylko duże kontrasty i krawędzie, takie jak jasny obiekt na ciemnym tle. Ale badania Nirenberga, które zostały zaprezentowane w tym tygodniu na spotkaniu Society for Neuroscience w San Diego, umożliwiają przekazywanie nieruchomych i ruchomych obrazów czyściej i szybciej niż kiedykolwiek wcześniej. A metoda nie wymaga operacji.

W oczach ssaków zestaw komórek w siatkówce wykrywa światło, a następnie oddzielna warstwa komórek, zwana komórkami zwojowymi, przekazuje tę informację do mózgu. Ponieważ zwyrodnienie plamki żółtej i inne choroby siatkówki powodują śmierć komórek wykrywających światło, ale pozostawiają komórki zwojowe w stanie nienaruszonym, naukowcy od 50 lat próbują rozszyfrować ich kod – schematy, według których komórki zwojowe się uruchamiają – aby wykorzystać naturalne obwody. Nirenberg doszedł do tego teraz, a przynajmniej w bliskim przybliżeniu. Po 10 latach pracy zna związek między tym, co widzimy, a tym, jak przekłada się to na wzorce odpalania komórek zwojowych.

To naprawdę triumf dla naszej dziedziny, mówi Jonathan Victor , neurolog z Weill Cornell Medical College, który nie był zaangażowany w badania. Z perspektywy czasu może się wydawać, że było oczywiste, że trzeba nie tylko wysyłać sygnały do ​​mózgu (tak jak robią to obecne sztuczne siatkówki), ale także dowiedzieć się, w jaki sposób siatkówka przekształca światło w określone sygnały, które wysyła. Ale jakoś nikt nigdy o tym nie pomyślał.

Po odszyfrowaniu kodu siatkówki Nirenberg chciał dostarczyć go do mózgu w sposób bardziej precyzyjny, niż było to możliwe przy użyciu istniejącej technologii elektrod. W tym celu ona i jej koledzy zwrócili się do optogenetyki , niedawno opracowanej techniki, która nasyca neurony światłoczułymi białkami z niebiesko-zielonych alg, powodując ich zapłon pod wpływem światła.

Naukowcy wykorzystali myszy, które zostały genetycznie zmodyfikowane do ekspresji jednego z tych białek, rodopsyny kanałowej, w komórkach zwojowych. Następnie zaprezentowali myszom obraz, który został przetłumaczony na siatkę 6000 pulsujących świateł. Każde światło komunikowało się z pojedynczą komórką zwojową, a każdy impuls światła powodował zapłon odpowiadającej mu komórki, przekazując w ten sposób zakodowany obraz do mózgu. W tej chwili nie można rozpalić pojedynczych komórek za pomocą elektrod. Dzięki rodopsynie kanałowej można celować w poszczególne komórki zwojowe, mówi Nirenberg.

U ludzi taka konfiguracja wymagałaby pary zaawansowanych technologicznie okularów, w których byłaby osadzona maleńka kamera, chip kodera do tłumaczenia obrazów z kamery na kod siatkówkowy oraz miniaturowa tablica tysięcy świateł. Kiedy każde światło pulsuje, wyzwala komórkę zwojową obciążoną rodopsyną kanałową. Chirurgia nie byłaby już wymagana w celu wszczepienia macierzy elektronów głęboko do oka, chociaż pewna forma terapii genowej byłaby wymagana, aby pacjenci wyrażali rodopsynę kanałową w siatkówkach. Nirenberg i Pandarinath rozpoczęli współpracę ze specjalistą w dziedzinie terapii genowej siatkówki, okulistą z University of Florida William Hauswirth .

To całkiem nowatorska strategia. Jeszcze czegoś takiego nie widziałem, mówi Ed Boyden , bioinżynier na MIT i jeden z twórców optogenetyki. Dane wyglądają tak, jakby mogli robić pewne rzeczy, które mogą być dość potężne, stymulując siatkówkę w sposób, który może spowodować, że neurony dokładniej symulują normalne widzenie.

W międzyczasie odszyfrowany kod siatkówkowy można zastosować również do implantów już dostępnych na rynku. Nirenberg prowadzi rozmowy z producentem protez siatkówki Jasnowidzenie , w Sylmar w Kalifornii, gdzie wielu pacjentom wszczepiono urządzenia z macierzą elektrod. Po prostu wyjmiemy ich oprogramowanie i wstawimy nasze oprogramowanie, mówi Nirenberg. Wykonanie wersji terapii genowej zajmie trochę czasu, więc przynajmniej zróbmy coś z pacjentami, którzy mają już wszczepione elektrody.

ukryć