Времето не е приятел на тялото ви. Годините ще изнесат цвета на косата ви, ще притъпят бодростта на вашите стави, ще изтрият еластичността на кожата ви. Сред тези много постъпки на възрастта обаче едно от най-лошите е потенциалната загуба на зрението.
Основната причина за загубата на зрение, свързана с възрастта, е дегенерация на макулата - заболяване, което бавно се изяжда при централното зрение, оставяйки замъглена или тъмна дупка в средата на вашето зрително поле. Националните здравни институти изчисляват, че до 2020 г. близо три милиона американци над 40-годишна възраст ще страдат от някакъв стадий на заболяването. Но загубата на зрение не се ограничава само до възрастните хора. Ретинит пигментоза, генетично наследствено заболяване, също поразява около 1 на 4000 души в Съединените щати - и млади, и възрастни.
Заболяванията са насочени към фоторецепторите, които са клечки с пръчковидни и конусни форми в задната част на окото. Тези клетки преобразуват светлината в електрически сигнал, който пътува до мозъка чрез зрителния нерв. Макулната дегенерация и ретинит пигментоза разграждат тези фоторецептори. При най-напредналите форми на заболяването много задачи стават почти невъзможни без помощ: четене на текст, гледане на телевизия, шофиране на кола, дори идентифициране на лица.
Въпреки че въздействията са тежки, не се губи всяка надежда. Остатъкът от невроните и клетките на ретината, които предават електрическите сигнали, често се оставят непокътнати. Това означава, че ако учените могат да монтират устройство, което по същество може да имитира функцията на пръчките и конусите, тялото все още може да обработва получените сигнали.
Изследователи и разработчици по целия свят се опитват да направят точно това. Екип от Stanford използва малък и елегантен разтвор: миниатюрни фотодиодни импланти, частица от ширината на косата навсякъде, които се поставят под увредената част на ретината.
„Работи като слънчевите панели на вашия покрив, превръщайки светлината в електрически ток“, казва в прессъобщение за работата Даниел Паланкер, професор по офталмология в Станфордския университет. "Но вместо токът, който тече към вашия хладилник, той се влива в ретината ви."
PRIMA се състои от ретинални импланти, чифт очила с видеокамера и джобен компютър. (Лаборатория Даниел Паланкер) Озаглавена PRIMA (Photovoltaic Retinal IMplAnt), минутните панели са сдвоени с набор от очила, които имат вградена видеокамера в центъра. Камерата прави снимки на околността и безжично прехвърля изображенията в джобен компютър за обработка. Тогава очилата излъчват обработените изображения към очите под формата на импулси на близка инфрачервена светлина.
Малкият масив от силиконови импланти „слънчев панел“ - всеки приблизително 40 и 55 микрона в последната итерация на PRIMA - взима ИЧ светлината и я превръща в електрически сигнал, който се изпраща през естествената мрежа на невроните на тялото и се превръща в изображение в мозъка.
За да тества устройството, екипът имплантира мъничките PRIMA панели при плъхове, след което ги излага на светкавици, измервайки реакцията им чрез електроди, имплантирани над зрителната кора - частта от мозъка, която обработва изображенията. Използвайки 70-микронните импланти, които са разработили по това време, изследователите установяват, че плъховете имат около 20/250 зрение - малко над законната слепота в САЩ, което е визия 20/200. Това означава, че човек може да види на 20 фута какво може да види човек с перфектно зрение на 250 фута, което прави по-голямата част от обкръжението им замъглено.
"Тези измервания със 70 микрона пиксела потвърдиха нашите надежди, че протезната зрителна острота е ограничена от стъпката на пиксела [или разстоянието от центъра на един пиксел до центъра на следващия пиксел]. Това означава, че можем да го подобрим, като направим пиксели по-малки, "Пише Palanker по имейл. Те вече са разработили пиксели три четвърти от размера. "Вече работим върху още по-малки пиксели", пише той.
PRIMA, разбира се, не е единственият отбор, преследващ тази цел. Устройство, наречено Argus II от Second Sight, калифорнийска компания, вече го пусна на пазара в САЩ Одобрено през февруари 2013 г. от Администрацията по храните и лекарствата за пациенти с тежък пигментоза на ретинит, основната настройка е подобна на PRIMA. Но вместо соларен панел, имплантът представлява решетка от електроди, която е прикрепена към кутия с размер на грахово зърно и вътрешни антени. Камера с очила прави изображение, което се обработва от малък компютър и след това се предава безжично на импланта, който пуска електрически сигнали за създаване на изображението.
Но има няколко недостатъка на тази система. Електрониката на импланта е обемна и антените могат да изпитват смущения от домакински уреди или други приспособления, зависими от антените, като мобилни телефони. Устройството също има ограничена разделителна способност, възстановявайки зрението до около 20 / 1, 260 без допълнителна обработка на изображения. Поради тази ограничена разделителна способност, FDA е одобрила приложението му само при пациенти, които са почти напълно слепи.
„FDA не иска да рискува да повреди зрението в окото, което вече има такова, тъй като количеството на възстановяването на зрението е минимално“, казва Уилям Фрийман, директор на центъра за ретина на Джейкъбс в Калифорнийския университет в Сан Диего, "Можете да получите малко, но не е много."
Много повече технологии също са в процес на работа. Немска компания Retinal Implant AG използва цифров чип, подобен на този, намиращ се в камера. Но предварителните тестове за технологията при хора са смесени. Freeman е част от друга компания, Nanovision, която използва наноимпланти, които са едва по-големи от дължината на вълната на светлината. Въпреки че работят подобно на фотодиодите на PRIMA, Фрийман казва, че имат потенциал да бъдат по-чувствителни към светлината и могат да помогнат на бъдещите пациенти да виждат на сивата скала - не само черно-бяла. Технологията все още е в опити с животни, за да се оцени нейната ефективност.
"[За] всички тези технологии има ограничения, които са присъщи", казва Грейс Л. Шен, директор на програмата за заболявания на ретината в Националния очен институт. Макар и да не участва пряко в изследването на протезата, Шен служи като програмния служител за една от безвъзмездните средства, които подкрепят работата на Palanker.
PRIMA адресира някои от границите на разтвори на базата на електрод като Second Sight. Въпреки че изображенията, които произвеждат, са все още черно-бели, PRIMA обещава по-висока разделителна способност без нужда от проводници или антена. И тъй като имплантите са модулни, те могат да бъдат облицовани с плочки, за да отговарят на всеки отделен пациент. "Можете да поставите толкова, колкото е необходимо, за да покриете голямо зрително поле", казва Паланкер.
Примата също е по-лесна за имплантиране. Секция на ретината се отделя с инжектиране на течност. Тогава куха игла, заредена със слънчевите панели, по същество се използва за позициониране на панелите в окото.
Но както при всички очни операции, има и рискове, обяснява Жак Дънкан, офталмолог от Калифорнийския университет в Сан Франциско, който не е участвал в работата. За субретиналната хирургия, която PRIMA изисква, тези рискове включват отделяне на ретината, кървене и белези. Има и възможност, че ако устройството не е поставено правилно, може да повреди остатъчното зрение.
Въпреки това, Дънкан приема новото устройство е положително. „Мисля, че това е вълнуващо развитие“, казва тя. „Подходът на PRIMA притежава голям потенциал за осигуряване на зрителна острота, която може да е сравнима или дори по-добра от тази на одобреното понастоящем устройство за второ зрение ARGUS II.“
Както Антъни Андреотола, пациент с имплант Argus II, каза пред CBS по-рано тази година, визията му със сигурност е ограничена: "Мога да кажа разликата между кола или автобус или камион. Не мога да ви кажа какво правят колата е. " Но перспективата за по-нататъшен напредък дава на пациентите - включително Andreotolla, който страда от ретинит пигментоза и е загубил зрението си, когато навърши 30-те си години - надежда за бъдещето.
PRIMA все още има дълъг път, преди да е готова за продажба. Екипът си партнира с Pixium Vision на Франция и заедно работят за комерсиализация. Palanker и неговите съ-изобретатели притежават два патента, свързани с технологията. Следващата стъпка са човешките изпитания, първата от които току-що е одобрена от френската регулаторна агенция. Изпитванията ще започнат малки, само петима пациенти, които ще бъдат изследвани в течение на 36 месеца. "Искаме да видим какви са праговете и хирургичните проблеми", казва Паланкер.
Тези тестове ще послужат като доказателство за устройството, казва Шен. "Докато те наистина не го изпробват при хора, не можехме да сме сигурни какви са ползите."
Изображението вдясно показва масив с ширина 1 мм, имплантиран субретинално в окото на плъх. SEM изображението демонстрира по-голямо увеличение на масива със 70um пиксела, поставени върху ретиналния пигментен епител в свинско око. Цветовата вложка отляво показва един пиксел в шестоъгълния масив. (Лаборатория Даниел Паланкер) В момента, обяснява Шен, зрителната яснота, която устройствата дават, не е това, което тя смята за „смислени визуални образи“. Това може да се постигне само чрез по-добро разбиране на невронните пътища. "Ако просто имате куп проводници, това не прави радио", казва тя. "Трябва да имате правилното окабеляване."
Същото се отнася и за зрението; не е система за добавяне и пускане. Чрез картографиране на целия неврален път, само тогава изследователите могат да се надяват да създадат по-резки изображения с помощта на протетични устройства, може би дори цветни изображения.
Паланкер се съгласява. „Правилното използване на остатъчната верига на ретината за генериране на ретиналната продукция възможно най-близко до естественото трябва да помогне за подобряване на протетичното зрение“, пише той в имейл.
Има и болести на зрението, при които много от тези решения няма да работят, казва Фрийман. Загубата на зрение от глаукома е един пример. „Вътрешните клетки на ретината са мъртви, така че каквото и да стимулирате, няма връзки с мозъка“, казва той.
Но десетки изследователи от всички области са в случая, прокарвайки границите на онова, което знаем, че е възможно - инженери, материалисти, биолози и други. Въпреки че може да отнеме известно време, вероятно ще има още много неща. Подобно на нашите мобилни телефони и камери, казва Шен, системите стават по-бързи, по-ефективни и по-малки през последните няколко десетилетия. „Надявам се, че още не сме достигнали границата си“, добавя тя.
Ключът в момента, казва Фрийман, е управлението на очакванията. От една страна, изследователите се опитват да не дават на хората фалшива надежда. "От друга страна, не искате да казвате на хората, че това е безнадеждно нещо", казва той. "Опитваме се и мисля, че в крайна сметка един или повече от тези подходи ще работят."
