Čas ni prijatelj tvojega telesa. Leta bodo odnesla barvo las, dolgočasila bojost sklepov, izbrisala elastičnost kože. Med temi številnimi starostnimi popadki pa je ena najhujših možna izguba vida.
Glavni vzrok izgube vida, povezane s starostjo, je makularna degeneracija - bolezen, ki počasi poje v osrednjem vidu, na sredini vidnega polja pušča zamegljeno ali temno luknjo. Nacionalni inštituti za zdravje ocenjujejo, da bo do leta 2020 skoraj tri milijone Američanov, starejših od 40 let, zbolelo za kakšno stopnjo bolezni. Toda izguba vida ni omejena na starejše. Retinitis pigmentosa, gensko podedovana bolezen, prizadene tudi približno 1 od 4.000 ljudi v ZDA - tako mlade kot stare.
Bolezni so namenjene fotoreceptorjem, ki so celice v obliki palice in stožca na zadnji strani očesa. Te celice pretvorijo svetlobo v električni signal, ki potuje do možganov preko optičnega živca. Makularna degeneracija in retinitis pigmentosa razgrajujeta te fotoreceptorje. Pri najbolj naprednih oblikah bolezni številne naloge postanejo skoraj nemogoče brez pomoči: branje besedila, gledanje televizije, vožnja z avtomobilom, celo prepoznavanje obrazov.
Čeprav so vplivi hudi, ni vsega upanja izgubljeno. Preostali nevroni mrežnice in celice, ki prenašajo električne signale, so pogosto nedotaknjeni. To pomeni, da če lahko znanstveniki namestijo napravo, ki lahko v bistvu posnema delovanje palic in stožcev, lahko telo še vedno predela nastale signale.
Raziskovalci in razvijalci po vsem svetu poskušajo narediti prav to. Skupina na Stanfordu uporablja majhno in elegantno rešitev: drobni fotodiodni vsadki, del širine dlake čez, ki so vstavljeni pod poškodovani del mrežnice.
"Deluje kot sončni paneli na vaši strehi in pretvarjajo svetlobo v električni tok, " v sporočilu za javnost pravi Daniel Palanker, profesor oftalmologije na univerzi Stanford. "Toda namesto toka, ki teče v vaš hladilnik, teče v vašo mrežnico."
PRIMA sestavljajo vsadki mrežnice, par očal z video kamero in žepni računalnik. (Daniel Palanker Lab) Minute plošče so poimenovane PRIMA (fotovoltaični mrežnica IMplAnt) in so povezane z naborom očal, ki ima v sredini vgrajeno video kamero. Kamera fotografira okolico in brezžično prenese slike v žepni računalnik za obdelavo. Potem kozarci obdelane slike pripeljejo v oči v obliki impulzov blizu infrardeče svetlobe.
Majhni niz vsadkov iz silicijeve plošče - vsak približno 40 in 55 mikronov v PRIMINI zadnji ponovitvi - pobere IR svetlobo in jo pretvori v električni signal, ki ga pošljejo skozi telesno naravno mrežo nevronov in pretvorijo v slika v možganih.
Da bi napravo preizkusili, je ekipa vsadila drobne plošče PRIMA podganam, nato pa jih izpostavila utripom svetlobe in izmerila njihov odziv z elektrodami, vsadenimi skozi vidno skorjo - del možganov, ki obdelujejo posnetke. Z uporabo 70-mikronskih vsadkov, ki so jih takrat razvili, so raziskovalci ugotovili, da imajo podgane vid približno 20/250 - nekoliko nad zakonsko slepoto v ZDA, kar je vizija 20/200. To pomeni, da lahko človek na 20 stopinjah vidi, kaj lahko oseba s popolnim vidom vidi na 250 čevljev, zaradi česar je večina okolice zamegljen.
"Te meritve z 70 mikronskimi slikovnimi pikami so potrdile naše upanje, da je protetska vidna ostrina omejena z naklonom pikslov [ali razdaljo od središča enega slikovnega pika do središča naslednjega piksla]. To pomeni, da ga lahko izboljšamo tako, da naredimo manjše slikovne pike, "Piše Palanker po e-pošti. Razvili so že tri četrtine slikovnih pik. "Zdaj delamo na še manjših pikslih, " piše.
PRIMA seveda ni edina ekipa, ki zasleduje ta cilj. Naprava, imenovana Argus II iz podjetja Second Sight, kalifornijsko podjetje, je že dala na trg v ZDA, ki jo je februarja 2013 odobrila Uprava za hrano in zdravila za bolnike s hudo pigmentozo retinitisa, osnovna nastavitev je podobna PRIMA. Toda namesto sončne plošče je vsadek mreža elektrod, ki je pritrjena na škatlo elektronike velikosti graha in notranje antene. Kamera za očala posname sliko, ki jo obdeluje majhen računalnik in nato brezžično posreduje vsadku, ki sproži električne signale za ustvarjanje slike.
Toda v tem sistemu obstaja več pomanjkljivosti. Elektronika vsadka je obsežna in antene lahko občutijo motnje gospodinjskih aparatov ali drugih pripomočkov, ki so odvisni od antene, kot so mobilni telefoni. Naprava ima tudi omejeno ločljivost in tako povrne vid na približno 20 / 1.260 brez dodatne obdelave slik. Zaradi te omejene ločljivosti je FDA odobrila njegovo uporabo le pri bolnikih, ki so skoraj popolnoma slepi.
"FDA noče tvegati poškodbe vida na očesu, ki ga že ima, ker je količina obnovitve vida minimalna, " pravi William Freeman, direktor Centra Jacobs Retina na kalifornijski univerzi San Diego . "Lahko se malo, ampak ni veliko."
V pripravi je tudi veliko več tehnologij. Nemško podjetje Retinal Implant AG uporablja digitalni čip, podoben tistemu, ki ga najdemo v kameri. Toda predhodni testi tehnologije na ljudeh so bili mešani. Freeman je del drugega podjetja, Nanovision, ki zaposluje nanowire vsadke, ki so komajda večji od valovne dolžine svetlobe. Čeprav delujejo podobno kot PRIMA-in fotodiodi, Freeman pravi, da imajo potencial, da so bolj občutljivi na svetlobo in bodočim bolnikom lahko pomagajo, da vidijo v sivih barvah - ne le črno-bele. Ta tehnologija je še vedno v poskusih na živalih, da bi ocenili njeno učinkovitost.
"[Za] vse te tehnologije obstajajo omejitve, ki so bistvene, " pravi Grace L. Shen, direktorica programa za bolezni mrežnice na Nacionalnem očesnem inštitutu. Čeprav ni neposredno vključen v raziskovanje protez, Shen deluje kot programski uradnik za eno od donacij, ki podpira Palankerjevo delo.
PRIMA obravnava nekatere meje raztopin, ki temeljijo na elektrodah, kot je Second Sight. Čeprav so slike, ki jih proizvaja, še vedno črno-bele, PRIMA obljublja višjo ločljivost, ne da bi potrebovali žice ali anteno. In ker so vsadki modularni, jih lahko položite tako, da ustrezajo vsakemu posameznemu bolniku. "V veliko vidno polje lahko postavite toliko, kolikor potrebujete, " pravi Palanker.
Prima je tudi lažje vsaditi. Odsek mrežnice se odstrani z injiciranjem tekočine. Nato votlo iglo, napolnjeno s sončnimi paneli, v bistvu uporabimo za postavitev plošč v oko.
Toda kot pri vseh operacijah oči, obstajajo tudi tveganja, razlaga Jacque Duncan, oftalmolog z univerze v Kaliforniji v San Franciscu, ki ni bil vključen v delo. Za kirurgijo subreginalne mrežnice, ki jo zahteva PRIMA, ta tveganja vključujejo odstranitev mrežnice, krvavitve in brazgotine. Obstaja tudi možnost, da če naprava ni pravilno postavljena, lahko poškoduje preostali vid.
Glede na to je Duncanovo sprejemanje nove naprave pozitivno. "Mislim, da je to vznemirljiv razvoj, " pravi. "Pristop PRIMA ima veliko potenciala za zagotavljanje ostrine vida, ki bi bila lahko primerljiva ali celo boljša od trenutno odobrene naprave ARGUS II Second Sight."
Kot je v začetku letošnjega leta za CBS povedal Anthony Andreotolla, bolnik z vsadkom Argus II, je njegov vid zagotovo omejen: "Poznam razliko med avtomobilom, avtobusom ali tovornjakom. Ne morem vam povedati, kaj je avto je. " Toda možnosti za nadaljnji napredek so bolniki - vključno z Andreotollo, ki je zbolel za pigmentozo retinitisa in izgubil vid, do 30. leta - upanje v prihodnost.
PRIMA ima še dolgo pot, preden bo pripravljena na trg. Skupina se je povezala s Pixium Vision of France in si skupaj prizadevata za komercializacijo. Palanker in njegovi so-izumitelji imajo dva patenta, povezana s tehnologijo. Naslednji korak so preskušanja na ljudeh, katerih prvo je ravno odobrila francoska regulativna agencija. Preskusi se bodo začeli majhni, le pet bolnikov, ki jih bodo preučevali v 36 mesecih. "Želimo videti, kakšni so pragovi in kirurška vprašanja, " pravi Palanker.
Shen pravi, da bodo ti preizkusi lahko dokazno sredstvo za napravo, pravi Shen. "Dokler jih resnično ne preizkusijo na ljudeh, nismo mogli biti prepričani, kakšne so koristi."
Slika na desni prikazuje 1 mm širok spekter, ki je podgano vgrajen v podgana. Slika SEM kaže večje povečanje matrike s 70um pikami, nameščenimi na mrežnici pigmentnega epitela pri prašičjem očesu. Barvni vložek na levi prikazuje en pik v šesterokotni matriki. (Daniel Palanker Lab) Trenutno, pojasnjuje Shen, vidna jasnost, ki jo naprave dajejo, ni tisto, kar meni, da je "smiselna vizualna podoba." To lahko dosežemo le z boljšim razumevanjem nevronskih poti. "Če imate samo kup žic, ne bo radia, " pravi. "Napajanje morate pravilno popraviti."
Enako velja za vid; to ni sistem plug-and-play. S preslikavo celotne nevronske poti lahko šele takrat raziskovalci upajo, da bodo ustvarili ostrejše slike s pomočjo protetičnih naprav, morda celo barvnih slik.
Palanker se strinja. "Pravilna uporaba preostalega mrežničnega vezja za čim večji naravni iztis naj bi pripomogla k izboljšanju protetičnega vida, " piše v elektronskem sporočilu.
Obstaja tudi bolezen vida, pri kateri mnoge od teh rešitev ne bodo delovale, pravi Freeman. Izguba vida zaradi glavkoma je en primer. "Notranje celice mrežnice so mrtve, tako da karkoli stimulirate, ni povezave z možgani, " pravi.
Toda na tem mestu so številni raziskovalci z vseh področij, ki potiskajo meje tistega, za kar vemo, da je mogoče - inženirjev, materialov, biologov in drugih. Čeprav lahko traja nekaj časa, bo verjetno še veliko. Tako kot pri naših mobilnih telefonih in fotoaparatih, pravi Shen, so sistemi v zadnjih nekaj desetletjih postali hitrejši, učinkovitejši in manjši. "Upam, da še nismo dosegli svoje meje, " doda.
Ključno je, pravi Freeman, da upravlja pričakovanja. Po eni strani raziskovalci poskušajo ljudem ne vlivati lažnega upanja. "Po drugi strani pa nočete ljudem povedati, da je to brezupno, " pravi. "Trudimo se in mislim, da bo sčasoma eden ali več teh pristopov uspel."
