Медицинский университет Белостока. Видение для слепых.

Последнее изменение было 13/09/2012 от Medic Białostocki

Небольшой, но чрезвычайно продвинутый в техническом отношении чип, вживленный в глаз, дает возможность тысячам слепых людей восстановить зрение.

Субретинальные имплантаты, произведенные Retina Implant AG из Германии, являются высшим достижением в области восстановления зрения. После имплантации имплантата в глаз пациент, который ранее различал только свет и тень, может видеть мелкие предметы, определять выражение лица человека, с которым он разговаривает, и даже находить ошибки в словах подходящим крупным шрифтом.

Хотя операция по имплантации субретинального имплантата чрезвычайно сложна, и уход за таким пациентом поглощает ресурсы баджона, кажется чудом, что почти полностью слепой человек начинает эффективно перемещаться по всему миру вокруг него. Он распознает формы и объекты, которые она не видела раньше. И все благодаря сложной электронной системе, имплантированной в сетчатку.

Единственным условием для восстановления зрения таким способом является наличие клеток, которые смогут передавать сигнал от чипа в мозг, то есть переводить его с языка машины в информацию, полезную для зрительной коры.

Читать подробнее: Искусственное зрение - интервью с проф. Эберхарт Цреннер

Пигментный ретинит

В отношении пигментного ретинита (РП), генетически детерминированного пигментного ретинита, в настоящее время в мире насчитывается около 1,5 миллиона человек. Специалисты Retina Implant AG во главе с проф. По оценкам Эберхарта Зреннера, они смогут помочь по крайней мере 200 000 человек. из них. Это люди, у которых есть клетки сетчатки, которые могут быть электрически стимулированы и вовлечены в трансдукцию, то есть передачу сигналов в мозг по нервным путям. Несмотря на попытки ввести фармакологическую и генную терапию, электронный субретинальный имплантат до сих пор остается единственным способом восстановления зрения у пациентов с РП.

Заболевание в крайних случаях приводит к полной слепоте. За этим стоит процесс дегенерации светочувствительных клеток сетчатки: суппозитории, встречающиеся в трех типах и отвечающие за цветное зрение и тычинки, которые численно преобладают и обуславливают монохромное зрение. С точки зрения светочувствительности тычинки определенно более чувствительны к свету, что позволяет видеть в условиях низкой освещенности. Тем не менее, это представление в оттенках серого.

Тычинки - это специализированные адаптивные клетки, которые реагируют на свет с определенной длиной волны. Каждый из трех типов получает различный диапазон светового спектра, соответственно, красного, зеленого и синего цветов. Сами стержней недостаточно для точного цветового зрения. Он отвечает за систему в мозге, которая интерпретирует импульсы от всех светочувствительных клеток, принимая во внимание как длину волны (информация из суппозиториев), так и интенсивность света (данные от палочек). Исходя из этого, мозг определяет самые яркие точки воспринимаемого изображения и предполагает, что они белые. Он работает так же, как баланс белого в цифровой камере, регулируя так называемые цветовая температура изображения для изменения условий освещения. Это также легко проверить. Просто напомните себе, на что похож свет традиционной лампочки, когда она помещается у окна в течение дня. Лампочка выглядит желто-красной, потому что в качестве источника света она имеет более низкую цветовую температуру, чем солнце, которое мозг в этом случае считает белым.

Независимо от типа наследования, пигментный ретинит приводит к исчезновению этих двух типов клеток. Из-за размещения топографических палочек и суппозиториев на поверхности сетчатки наиболее распространенным и одним из первых симптомов заболевания является так называемый Сумеречная слепота, возникающая из-за вырождения палочек. Это также приводит к сужению поля зрения и чаще всего ощущается при управлении автомобилем в сумерках.

В последующие годы лечения заболевания суппозитории также подавляются, расположенные в основном в центральной части сетчатки, которая совпадает с оптической осью глаза, в месте так называемого желтое пятно. Это приводит к постепенной потере остроты зрения до тех пор, пока изображение не станет полностью «размытым», когда только остаточная информация об интенсивности света достигает мозга. В экстремальной фазе могут быть повреждены другие слои сетчатки, отвечающие за сбор и передачу сигналов от светочувствительных клеток. Это чаще всего вызвано повреждением сосудов сетчатки и его последующей ишемией.

Окно в мир

Самый продвинутый субретинальный имплантат представляет собой своего рода матрицу, состоящую из светочувствительных элементов и системы усиления сигнала, требующих внешнего источника энергии. Он имеет размеры 3х3 мм и толщину 0,1 мм. На поверхности чипа Retina Implant AG, имплантированного в сетчатку в качестве замены поврежденных стержней и суппозиториев, имеется 1500 фотокатодов, что дает разрешение около 39 точек по горизонтали и вертикали. Поле зрения небольшое, достигая 12 градусов в обеих плоскостях, поэтому окно в мир, который является чипом, является небольшой частью физиологии.

Из-за относительно небольшого разрешения и неспособности различать цвета качество изображения, создаваемого имплантатом, можно сравнить с изображением первых телевизоров, появившихся в 1920-х годах. Однако, учитывая, что до сих пор максимальное количество светочувствительных элементов на имплантатах, вводимых пациентам, составляло 60, это значительный шаг вперед.

Имплантация имплантата связана со сложной микрохирургической хирургией. Чип, размещенный ниже нижних слоев сетчатки (который является прозрачным), соединен тонким проводом с индукционной катушкой, расположенной за ухом. Шнур из глазного яблока выводится в глазницу, где он образует петлю, а затем через стенку орбиты под височной мышцей направляется в пространство за ухом. Там имплантирована катушка. Благодаря маленьким магнитам, закрепленным на костях черепа, можно прикрепить вторую катушку, на этот раз снаружи. Он поставляет имплантат и предоставляет информацию об изменениях контрастности и яркости изображения. Пациент может настроить эти параметры с помощью мобильного устройства, которое он носит в своем кармане.

Эффектом чипа является восстановление зрения, хотя и очень неточное, но значительно улучшающее качество жизни. Светочувствительные элементы, или фотокатоды, получают световые стимулы естественным путем через оптическую систему глаза, благодаря чему сохраняются свойства изображения, связанные с движениями глаза. Из-за очень низкой яркости, то есть света системы роговицы-хрусталика-стекловидного тела, небольшая часть света достигает сетчатки. Необходимо усилить сигнал, стимулируя клеточный слой ганглия. Определение уровня электрических раздражителей, которые испускают миниатюрные электроды микросхемы, является результатом многолетних экспериментов. Только так можно передавать информацию об изображении в мозг, который в максимально возможной степени воспроизводит физиологическое состояние.

И яркость стала

26 пациентов приняли участие в исследовании в Тюбингенском университете, Германия. Самый большой сюрприз, как признается проф. Эберхарт Зреннер, руководитель проекта, обнаружил ошибку в письме у одного из пациентов в слове, которое ему было представлено. Другой сказал, что он мог видеть зубы улыбающегося человека. Однако обычно можно распознать предметы на столе, например, ложку, вилку, тарелку, чашку или книгу.

Как и в случае любых инноваций, начинания могут быть трудными, а эффект далек от идеального. Однако активные субретинальные имплантаты, безусловно, открывают новую главу в медицинских науках. В своей статье, опубликованной в журнале Nature Photonics 29 мая 2012 года, проф. Зреннер пишет о различных способах замены поврежденных светочувствительных клеток сетчатки. С первой попытки имплантировать так называемую Солнечные элементы для глаз (1956, Tassicker, GE, British Journal of Ophthalmology ), оказалось, что интенсивность света, попадающего в глаз в случайно выбранной точке на сетчатке, по меньшей мере в 1000 раз слишком мала, чтобы вызвать фотоэлектрический эффект, который может стимулировать нервные клетки. Последующие попытки были предприняты с использованием внешних камер, которые передавали сигнал на стимулятор сетчатки в виде провода. Физиологические движения глаза не совпадали с движениями камеры, поэтому было невозможно обновить изображение.

В настоящее время исследования проводятся с использованием гибких имплантатов, состоящих из фотокатодов и усилительных систем, расположенных на конструкции из упругого металла. Они требуют энергии, которую ученые планируют обеспечить специальными очками, излучающими свет в ближней инфракрасной области, на которые должна реагировать система усиления сигнала. Кажется, что проблема заключается в движении глазного яблока, изменяющем угол инфракрасного света, попадающего в глаз, но будущее покажет, будет ли трудно с ним бороться.

Исследовательский проект, сфокусированный на субретинальных имплантатах, с самого начала связан с огромными затратами. На сегодняшний день Федеральное министерство исследований и разработок Германии инвестировало в исследования около 6,5 млн. Евро. Еще 3,5 миллиона поступили из карманов спонсоров, а 15 миллионов - из собственного вклада Retina Implant AG. За достижения в области исследований по «искусственному зрению» проф. Зреннер получил приз за инновации в номинации «EURETINA Innovation Award» в 2011 году.

Томаш Давидзюк


Epidemnews.Ru