Čas není přítelem vašeho těla. Roky budou opotřebovat barvu vašich vlasů, matné bounciness kloubů, vymazat elasticitu vaší pokožky. Jedním z nejhorších z těchto mnoha rozhořčení je však možná ztráta zraku.
Hlavní příčinou ztráty zraku související s věkem je makulární degenerace - choroba, která pomalu odjíždí při centrálním vidění a zanechává ve zorném poli rozmazanou nebo tmavou díru. Národní ústavy zdraví odhadují, že do roku 2020 bude trpět některým stádiem nemoci téměř tři miliony Američanů starších 40 let. Ztráta zraku se však neomezuje pouze na starší osoby. Retinitis pigmentosa, geneticky zděděná nemoc, také zasáhne kolem 1 ze 4 000 lidí ve Spojených státech - mladých i starých.
Nemoci se zaměřují na fotoreceptory, což jsou tyčinkovité a kuželovité buňky v zadní části oka. Tyto buňky přeměňují světlo na elektrický signál, který putuje do mozku přes zrakový nerv. Makulární degenerace a pigmentová retinitida rozkládají tyto fotoreceptory. V nejvyspělejších formách nemoci je mnoho úkolů téměř nemožné bez pomoci: čtení textu, sledování televize, řízení auta, dokonce i identifikace tváří.
Přestože jsou dopady závažné, ne všechna naděje se ztratí. Zbytek neuronů a buněk sítnice, které přenášejí elektrické signály, zůstává často nedotčen. To znamená, že pokud vědci dokáží vybavit zařízení, které v podstatě napodobuje funkci prutů a kuželů, může tělo stále zpracovávat výsledné signály.
Vědci a vývojáři z celého světa se o to pokoušejí. Tým ve Stanfordu používá malé a elegantní řešení: drobné fotodiodové implantáty, zlomek šířky vlasů napříč, které jsou vloženy pod poškozenou část sítnice.
"Funguje to jako solární panely na vaší střeše a přeměňuje světlo na elektrický proud, " říká Daniel Palanker, profesor oftalmologie na Stanfordské univerzitě, v tiskové zprávě o této práci. "Ale místo proudu, který teče do vaší ledničky, to teče do vaší sítnice."
PRIMA se skládá z sítnicových implantátů, sklenic s videokamerou a kapesního počítače. (Daniel Palanker Lab) S názvem PRIMA (Fotovoltaický sítnicový IMplAnt) jsou minutové panely spárovány se sadou brýlí, které mají ve středu zabudovanou videokameru. Fotoaparát fotografuje okolí a bezdrátově je přenáší do kapesního počítače ke zpracování. Brýle pak paprsky přenést zpracované obrazy do očí ve formě pulzů blízkého infračerveného světla.
Drobné pole silikonových „solárních panelů“ implantátů - každý přibližně 40 a 55 mikronů napříč poslední iterací PRIMA - zachytí IR světlo a převede jej na elektrický signál, který je odeslán přirozenou sítí neuronů těla a přeměněn na obrázek v mozku.
K vyzkoušení zařízení tým implantoval malé panely PRIMA krysám, poté je vystavil zábleskům světla a změřil jejich odezvu pomocí elektrod implantovaných přes vizuální kůru - část mozku, která zpracovává snímky. Pomocí 70 mikronových implantátů, které se v té době vyvinuli, vědci zjistili, že krysy měly přibližně 20/250 vidění - mírně nad zákonnou slepotou v USA, což je 20/200 vidění. To znamená, že člověk může vidět na 20 stop, co člověk s dokonalým zrakem vidí na 250 stop, čímž většinu svého okolí rozmazává.
„Tato měření s 70 mikronovými pixely potvrdila naše naděje, že protetická zraková ostrost je omezena roztečem pixelů [nebo vzdáleností od středu jednoho pixelu ke středu dalšího pixelu]. To znamená, že ho můžeme vylepšit zmenšením pixelů „Palanker píše e-mailem. Už vyvinuli pixely o tři čtvrtiny velikosti. „Nyní pracujeme na ještě menších pixelech, “ píše.
PRIMA samozřejmě není jediným týmem, který tento cíl pronásleduje. Zařízení s názvem Argus II od společnosti Second Sight, která se sídlem v Kalifornii, ji již uvedla na trh v USA. Schváleno Úřadem pro potraviny a léčiva v únoru 2013 u pacientů se závažnou retinitidou pigmentosa, základní nastavení je podobné jako u PRIMA. Ale místo solárního panelu je implantát mřížkou elektrod, která je připojena k elektronickému pouzdru velikosti hrachu a vnitřním anténám. Brýle fotoaparát pořizuje snímek, který je zpracován malým počítačem a poté bezdrátově přenesen do implantátu, který vypálí elektrické signály a vytvoří obraz.
Tento systém má však několik nevýhod. Elektronika implantátu je objemná a antény mohou rušit domácí spotřebiče nebo jiné přístroje závislé na anténách, jako jsou například mobilní telefony. Zařízení má také omezené rozlišení a obnovuje vidění na přibližně 20/1 260 bez dalšího zpracování obrazu. Vzhledem k tomuto omezenému rozlišení FDA schválila jeho použití pouze u pacientů, kteří jsou téměř úplně slepí.
"FDA nechce riskovat poškození zraku v oku, který už nějaké má, protože množství vizuální obnovy je minimální, " říká William Freeman, ředitel Jacobs Retina Center na University of California v San Diegu . "Trochu se můžete dostat, ale není to moc."
Pracuje také mnoho dalších technologií. Německá společnost Retinal Implant AG používá digitální čip podobný tomu, který se nachází ve fotoaparátu. Ale předběžné testy na technologii u lidí byly smíšené. Freeman je součástí jiné společnosti Nanovision, která používá nanowire implantáty, které jsou sotva větší než vlnová délka světla. Přestože pracují podobně jako fotodiody PRIMA, Freeman říká, že mají potenciál být citlivější na světlo a mohou pomoci budoucím pacientům vidět v odstínech šedé - nejen černé a bílé. Tato technologie stále zkouší účinnost na zvířatech.
„[Pro] všechny tyto technologie existují omezení, která jsou přirozená, “ říká Grace L. Shen, ředitelka programu nemocí sítnice v National Eye Institute. Přestože není přímo zapojen do výzkumu protéz, Shen slouží jako programový referent pro jeden z grantů, který podporuje Palankerovu práci.
PRIMA řeší některé limity řešení založených na elektrodách, jako je Second Sight. Přestože obrázky, které vytváří, jsou stále černé a bílé, PRIMA slibuje vyšší rozlišení bez potřeby kabelů nebo antény. A protože jsou implantáty modulární, mohou být uspořádány tak, aby vyhovovaly každému jednotlivému pacientovi. „Můžete dát tolik, kolik potřebujete, abyste pokryli velké zorné pole, “ říká Palanker.
Prima se také snáze implantuje. Část sítnice je oddělena injekcí tekutiny. Pak se pro umístění panelů v oku v podstatě použije dutá jehla naplněná solárními panely.
Ale stejně jako u všech očních operací existují rizika, vysvětluje Jacque Duncan, oftalmolog na University of California v San Franciscu, který se práce nezúčastnil. U sub-sítnicové chirurgie, kterou PRIMA vyžaduje, tato rizika zahrnují oddělení sítnice, krvácení a zjizvení. Existuje také možnost, že pokud zařízení nebude správně umístěno, mohlo by to poškodit zbytkový zrak.
To znamená, že Duncan je převzetí nového zařízení je pozitivní. „Myslím, že je to vzrušující vývoj, “ říká. „Přístup PRIMA má velký potenciál pro zajištění vizuální ostrosti, která by mohla být srovnatelná nebo dokonce lepší než s aktuálně schváleným zařízením Second Sight ARGUS II.“
Jak Anthony Andreotolla, pacient s implantátem Argus II, řekl CBS na začátku tohoto roku, jeho vize je určitě omezená: „Dokážu rozeznat rozdíl mezi autem, autobusem nebo kamionem. je." Vyhlídky na další pokrok však dávají pacientům - včetně Andreotolly, kteří trpí retinitidou pigmentosou a ztratili veškeré vidění v době, kdy dosáhl svých 30 let - naději do budoucnosti.
PRIMA má před sebou ještě dlouhou cestu, než bude připravena k uvedení na trh. Tým uzavřel partnerství s Pixium Vision ve Francii a společně pracují na komercializaci. Palanker a jeho spolu-vynálezci jsou držiteli dvou patentů souvisejících s technologií. Dalším krokem jsou pokusy na lidech, z nichž první byl schválen francouzskou regulační agenturou. Pokusy začnou malé, pouze pět pacientů, kteří budou studováni v průběhu 36 měsíců. "Chceme vidět, jaké jsou prahy a chirurgické problémy, " říká Palanker.
Tyto testy budou sloužit jako důkaz pro zařízení, říká Shen. "Dokud to opravdu nezkoušejí na lidech, nemůžeme si být jisti, jaké jsou výhody."
Obrázek vpravo ukazuje pole široké 1 mm implantované subretinálně do oka potkana. Obrázek SEM ukazuje vyšší zvětšení pole se 70um pixelů umístěných na sítnicový pigmentový epitel v prasečím oku. Barevná vložka vlevo ukazuje jeden pixel v hexagonálním poli. (Daniel Palanker Lab) Shen nyní vysvětluje, že vizuální jasnost, kterou zařízení předávají, není tím, co považuje za „smysluplné vizuální obrazy“. Toho lze dosáhnout pouze lepším pochopením nervových drah. „Pokud máte jen hromadu drátů, nedělá to rádio, “ říká. "Musíte mít správné zapojení."
Totéž platí o vizi; nejde o systém plug-and-play. Až mapováním celé nervové dráhy mohou vědci doufat, že budou vytvářet ostřejší obrazy pomocí protetických zařízení, možná i barevných obrázků.
Palanker souhlasí. „Správné využití zbývajících obvodů sítnice k vytvoření výstupu sítnice co nejblíže přirozenému stavu by mělo pomoci zlepšit protetické vidění, “ píše v e-mailu.
Freeman také tvrdí, že existují i nemoci zraku, kde mnoho z těchto řešení nebude fungovat. Jedním příkladem je ztráta zraku způsobená glaukomem. „Vnitřní sítnicové buňky jsou mrtvé, takže ať stimulujete cokoli, neexistuje spojení s mozkem, “ říká.
Ale je tu spousta vědců ze všech oborů, posouvajících hranice toho, co víme, je možné - inženýři, materiálové, biologové a další. I když to může chvíli trvat, je pravděpodobné, že přijde ještě něco. Stejně jako u našich mobilních telefonů a fotoaparátů, říká Shen, systémy se v posledních několika desetiletích zrychlily, zefektivnily a zmenšily. „Doufám, že jsme ještě nedosáhli našeho limitu, “ dodává.
Klíčem právě teď, Freeman říká, je řízení očekávání. Na jedné straně se vědci snaží nedávat lidem falešnou naději. „Na druhou stranu nechcete lidem říkat, že je to beznadějná věc, “ říká. "Snažíme se a myslím, že nakonec bude fungovat jeden nebo více těchto přístupů."
