Umelá retina by mohla obnovit videní pro nevidomé

Dva výzkumníci v USA ucinili obrovský krok kupredu ve vývoji technologií, aby pomohli slepým lidem videt: vyrobili umelou sítnici, která obnovila normální videní u slepých mysí. A jiz vyvinuli zpusob, jak vytvorit podobné zarízení pro opice, které doufají, ze rychle prepracují a testují lidské pouzití.
Umelé retiny nejsou novým vynálezem, nicméne ty, které byly vyrobeny daleko, vytvárejí hrubé vizuální pole, kde uzivatel vidí skvrny a okraje svetla, které jim pomáhají létat.
Ale Sheila Nirenbergová a Chethan Pandarinathová na Weill Cornell Medical College v New Yorku vyvinuli zvírata dovolují detekovat oblicejové rysy a sledovat pohyblivé obrazy.
Oznamují svuj prulom online ve 13. srpnu Sborník národní akademie ved (PNAS).

Jedinecná funkce: kódované neurální signály

Jejich umelá sítnice je odlisná, protoze obsahuje jedinecnou vlastnost: neurální kód, který bunky sítnice pouzívají k prenosu vizuálních informací do mozku. Kombinace kódu se schopností stimulovat velké mnozství bunek citlivých na svetlo vytvárí systém, který dává mozku správné mnozství a typ informací, aby mohl "videt".
Vedoucí autor Nirenberg, výpocetní neurolog v Weill Cornell, rekl tisku, ze si jednoho dne slepí lidé budou moci nosit visor podobný tomu, který Geordi La Forge nosí na televizní show Star Trek. Pohled bude mít fotoaparát, který se vezme na svetlo a cip, který zmení svetlo na kód, který mozog pouzívá k obnovení obrazu.
"Je to vzrusující doba. Muzeme videt slepé mysí retiny a my se pohybujeme co nejrychleji, abychom ucinili totéz u lidí, "rekl Nirenberg, profesor na katedre fyziologie a biofyziky a Institutu pro výpocetní biomedicínu Weill Cornell.

Jak funguje sítnice

Vedci doufají, ze umelé retiny mohou být pouzity k lécbe lidské slepoty behem desetiletí.Normální videní je místo, kde svetlo proniká do oka a spadá na fotosenzitivní bunky, které lezí na povrchu sítnice. "Obvody" v sítnici prevádejí svetlo na radu kódovaných elektrických signálu nebo neurálních pulsu a predávají je na výstupní bunky nazývané ganglionové bunky, které prenásejí kódované pulzy do mozku prostrednictvím optického nervu v zadní cásti oka.
Mozno chápe proud kódovaných neurálních pulsu a prekládá je do smysluplných obrazu.
Spolecnou prícinou slepoty je, kdyz je sítnice poskozena chorobami, které zabíjejí fotoreceptory, a / nebo znicí obvody, které vytvárejí kódované neurální impulsy. Tyto nemoci vsak casto neposkodí výstupní bunky.

Proc soucasná protetika nedokáze plnou práci

Soucasná protetika pracuje s pouzitím elektrod, které jsou implantovány do ocí slepého pacienta, aby pohánely prezívající bunky: stimulují gangliové bunky elektrickým proudem.
Ale tato metoda vytvárí jen velmi hrubé vizuální pole: bunky jsou stimulovány, ale nedostávají správné signály, jakýsi druh nervového ekvivalentu "bílého sumu".
Vedci pracují na ruzných zpusobech, jak zlepsit tento prístup. Napríklad jedinou cestou je mít více stimulátoru v implantátu, v nadeji, ze s vetsí stimulací se obraz zlepsí.
Dalsím prístupem, který je testován, je pouzití genové terapie k vytvorení svetlocitlivých proteinu v sítnici pro stimulaci gangliových bunek.
Ale vynález, který se "ceká na to," jak vysvetluje Nirenberg, je ten, který nejenze stimuluje velké mnozství bunek, ale také stimuluje je správným kódem, stejným zpusobem jako sítnice komunikuje s mozkem.

Jak se objevili

Nirenberg mel myslenku, ze jakýkoli vzor svetla, který dopadá na sítnici, musí být preveden na ekvivalentní vzory neurálních impulzu prostrednictvím obecného kódu nebo souboru matematických rovnic.

Rekla, ze lidé se snazí najít kód pro jednoduché vzory. Byla vsak presvedcena, ze kód musí být zobecnitelný pro vsechny druhy podnetu, jednoduché a slozité, at uz se jedná o tváre, krajinu, o cem se podíváme.
Skutecný okamzik "aha" prisel, kdyz pracovala na kódu z jiného duvodu, rekl Nirenberg. Uvedomila si, ze to, co nasla, muze pracovat na protetiku.
Takze ona a Pandarinath dali rovnice, na kterých pracují, na elektronický cip a kombinovaly je s miniprojektorem.
Cip prenásí svetelný vzor (obraz), který prichází do oka, do kódovaných elektrických impulzu a miniprojektor je premení na svetelné impulsy.
Svetelné impulzy stimulují proteiny citlivé na svetlo, které byly vlozeny do gangliových bunek, a výsledkem je, ze mozky dostávají kódované neurální impulsy.
Testovali metodu u mysí. Udelali a porovnali dve verze protetiky: jedna bez kódu a jedna s kódem.
Nirenberg uvedl, ze tento efekt byl dramatický. Kdyz zadali kód, výkon systému "vyskocil" na témer normální úroven, tedy:
"... ve výstupu systému bylo dostatek informací o rekonstrukci obrazu tvárí, zvírat - v podstate vsechno, co jsme se pokouseli," rekl Nirenberg.
Udelaly nekteré prísné testy, aby dokázaly, ze vzory vytvorené pomocí protetiky v retinách slepých mysí odpovídaly tomu, které produkují retiny ve videní mysí.
Studie ukazuje, ze kritické slozky pro výrobu vysoce úcinného retinálního protézu, kód sítnice a metody s vysokým rozlisením pro stimulaci gangliových bunek jsou nyní víceméne na svém míste, rekl Nirenberg.

Dalsí krok

Nové zarízení nabízí nadeji pro 25 milionu lidí po celém svete, jejichz slepota je zpusobena nemocemi sítnice.Drogy mohou pomáhat malému procentu této populace, ale jejich nejlepsí sance na obnovu zraku je prosté.
Bezpecnost a úcinnost protézy bude nyní testována v lidských studiích, zejména proto, aby ukázala, ze cást genové terapie, která ciní svetlocitlivé proteiny, je bezpecná.
Nicméne Nirenberg naznacuje, ze cást genové terapie bude bezpecná, protoze je to stejný typ terapie, která byla testována na lécbu jiných onemocnení sítnice.
Rekla, ze celý proces je "vzrusující" a ze nemuze cekat, az bude provedeno testování, aby pacienti mohli co nejdríve zacít tezit.
Granty od Národního ústavu zdravotnictví a Cornell University Institute for Computational Biomedicine pomohly financovat studii, a oba autori podali patent na zarízení.
Napsal Catharine Paddock PhD