Redzes dāvana un redzes zinātne

Pirms desmit gadiem Pavans Sinha apciemoja savu tēvu Deli, kad viņš pamanīja pārsteidzošu un traģisku skatu: mazi bērni, daudzi no tiem kropļoti vai akli, ubago uz ielām. Viņš varēja pateikt, ka daudziem neredzīgajiem bērniem ir katarakta — stāvoklis, ko var viegli labot ar operāciju.

Sinha, MIT smadzeņu un kognitīvo zinātņu profesors, kurš pēta redzi, nekavējoties ieraudzīja iespēju palīdzēt šiem bērniem un vienlaikus turpināt pētījumus par smadzeņu attīstību. Viņš bija meklējis veidu, kā izpētīt, kā smadzenes mācās uztvert vizuālo ievadi no acīm. Šo jautājumu neirozinātnieki tradicionāli ir pārbaudījuši, pētot mazuļus. Tomēr zīdaiņi parasti nav kooperatīvi pētniecības subjekti, kas ierobežo šādu pētījumu vērtību.

Sinha saprata, ka ideālie subjekti būtu akli dzimuši cilvēki, kuri vēlāk ieguva redzi. Man ļoti ātri šķita, ka, nodrošinot šiem bērniem redzes operāciju, mēs arī gūsim atbildi uz jautājumu, ar kuru es cīnījos, viņš saka. Ļoti pievilcīga iespēja bija spēja darīt kaut ko tādu, kas tieši ietekmētu bērnu dzīvi, kā arī virzītos uz priekšu zinātniskos jautājumos.

2005. gadā Sinha uzsāka projektu Prakash, lai atrastu bērnus ar ārstējamām akluma formām un piedāvātu viņiem bezmaksas ārstēšanu. Kopš tā laika projektā ir pārbaudīti vairāk nekā 28 000 bērnu gan Deli, gan attālos Indijas ciematos, un gandrīz 2000, tostarp 162 ar iedzimtu aklumu, ir ārstēti dažādu acu problēmu dēļ. Pētot dažus no šiem bērniem pēc operācijas, Sinha un viņa kolēģi ir atbildējuši uz daudziem jautājumiem par to, kā smadzenes mācās redzēt. Viņu atklājumi ir ietekmējuši arī dažu akluma veidu ārstēšanu Indijā un citur.

Multivide

• Noskatieties videoklipus, kuros profesors Pavans Sinha, SM '92, PhD '95, apspriež to, kā smadzenes mācās redzēt.

Novēršama traģēdija
Indijā ir ārkārtīgi daudz aklu bērnu; aplēses svārstās no 200 000 līdz vairāk nekā miljonam. Bērnības akluma līmenis jaunattīstības valstīs ir piecas reizes lielāks nekā turīgākajās valstīs, un Pasaules Veselības organizācija norāda, ka Indijā vairāk nekā puse no visiem iedzimti aklajiem bērniem mirst pirms piecu gadu vecuma. Tiem, kas izdzīvo, ir ārkārtīgi ierobežotas iespējas: visā jaunattīstības valstīs 90 procenti paliek bez izglītības. Indijā pat tie, kas apmeklē neredzīgo skolas, iegūst minimālu izglītību, kas ne tuvu neļauj sagatavot labi apmaksātam darbam. Viņi varētu iemācīties, piemēram, skaitīt, bet parasti nesaņem turpmākus matemātikas norādījumus. Mazāk nekā 1 procents neredzīgo Indijā ir nodarbināti kā pieaugušie.

Lielākā daļa ārstējamo akluma gadījumu ir saistīti ar kataraktu vai radzenes rētu veidošanos, ko bieži izraisa A vitamīna deficīts. Abus var salabot ar ķirurģiskām procedūrām, kuras attīstītajās valstīs tiek uzskatītas par ikdienišķām: kataraktu var noņemt un rētas radzenes nomainīt. Tomēr Indijas laukos bērni ar šiem stāvokļiem parasti paliek akli.

Amerikas Savienotajās Valstīs, ja es atrastu vienu šādu neārstētu bērnu, tas būtu virsraksts, saka Sinha. Bet Indijā, tā kā lielākā daļa bērnu dzimst viņu mājās, viņiem gandrīz nav saskares ar mūsdienu medicīnisko aprūpi. Patiešām, mazāk nekā 20 procenti aklo bērnu Indijā saņem ārstēšanu, saka Sinha, lai gan divreiz vairāk nekā daudziem ir slimības, kuras varētu izārstēt. Mazāk nekā 15 procentos Indijas lielāko slimnīcu ir bērnu oftalmoloģijas nodaļas, un lielākā daļa esošo iestāžu atrodas pilsētās, kur lauku ciema iedzīvotājiem ir maz piekļuves.

Projekts Prakash ( prakash ir sanskrita vārds, kas apzīmē gaismu) nosūta optometristu un oftalmologu komandas uz ciematiem tālu no Deli, meklējot bērnus, kuriem varētu palīdzēt. Šo ciematu apmeklēšana Sinha ir bijusi atklājums. Viņš uzauga Deli, kur viņa tēvs bija administrators Indijas Tehnoloģiju institūtā (IIT), un viņš tika pasargāts no nabadzības, kas pārņem lielāko daļu Indijas lauku.

Redze sāpīgām acīm: Suma Ganeša (augšējā kreisajā pusē), bērnu oftalmoloģijas nodaļas vadītāja Dr. Shroff’s Charity Eye Hospital Deli, izmanto spraugas lampu, lai pārbaudītu bērnu. 2003. gadā Pavans Sinha (apakšā pa kreisi, priekšplānā) apmeklēja vairākus lauku ciematus, lai gūtu tiešu sajūtu par bērnības aklumu Indijā. Šeit viņš un Asim Sil, oftalmologs, kurš uzņēma viņa vizīti, strādā ar 11 gadus vecu meiteni, kura septiņu gadu vecumā bija ieguvusi redzi ar vienu aci. Šī vizīte manā prātā palīdzēja izkristalizēt potenciālo humāno un zinātnisko nozīmi centieniem, kas kļūtu par projektu Prakash, saka Sinha. Labajā pusē 2006. gadā Jurijs Ostrovskis, PhD '10, dažas nedēļas pēc iedzimta akluma operācijas pārbaudīja pacientu, vārdā Abids, veicot formas uztveres uzdevumu. Tika ārstēta arī Abida māsa, kurai bija tāds pats stāvoklis.

Lai gan es uzaugu Indijā, nebiju īsti novērtējis, cik liela daļa valsts dzīvo, saka Sinha, kura parasti atgriežas divas reizes gadā. Tā ir ļoti prātīga atziņa, ka valstī, kas, mūsuprāt, attīstās tik labi, realitāte šķiet pavisam citāda, ja dodaties uz ciematiem.

Ričards Helds, MIT smadzeņu un kognitīvo zinātņu emeritētais profesors, kurš 2008. gadā pavadīja Sinhu ceļojumā uz Indiju un bija līdzautors diviem dokumentiem par projekta Prakash pētniecību, saka, ka ciema iedzīvotāji ir pretimnākoši un interesējas par jaunpienācējiem. Visi iznāk un skatās uz mums. Mēs esam izstādē, jo viņi neredz pārāk daudz apmeklētāju, viņš saka. Sinha, kurš brīvi pārvalda hindi valodu, viegli nodibina attiecības ar iedzīvotājiem, saka Helds. Viņš saka, ka viņš ir ļoti dāsns cilvēks un gudrs cilvēku veidos, kā arī labs zinātnieks.

Pakāpenisks process
Projekta Prakash komandas parasti pārbauda 100 līdz 200 bērnus katrā ciematā. Jebkurš labs operācijas kandidāts tiek aicināts ierasties Deli, kur viņus var ārstēt iestādē Dr. Shroff’s Charity Eye Hospital, kas ir projekta Prakash galvenais partneris Indijā. Projekts Prakash, ko daļēji finansē ASV Nacionālie veselības institūti, apmaksā operācijas un transporta izmaksas, sedzot arī bērnu vecāku zaudētās algas.

Lai gan attīstītajās valstīs kataraktas noņemšana un radzenes nomaiņa tika veikta zīdaiņiem, šādas operācijas reti tika veiktas vecākiem bērniem, kuri bija akli no zīdaiņa vecuma, tāpēc pētnieki nebija pārliecināti, ko sagaidīt. Jurijs Ostrovskis, PhD '10, kurš palīdzēja Sinha uzsākt projektu, atceras, ka sākumā viņš uzskatīja, ka aizraujošākais brīdis būs pārsēju noņemšana pēc iedzimti akla pacienta operācijas. Mēs gatavojāmies šim brīdim, un mēs viņiem jautājām: 'Kā pasaule izskatās tagad?' Un viņi atbildēja: 'Diezgan tāpat,' saka Ostrovskis, tagad Sinhas laboratorijas postdoktors. Tas bija nedaudz pārsteidzoši un, iespējams, savā ziņā nedaudz pievīla.

Pārbaudot bērnus ar vizuāliem uzdevumiem, piemēram, krāsu atšķiršanu un formu identificēšanu, pētnieki atklāja, ka tūlīt pēc operācijas pacientu acis var noteikt tikai gaismu un zināmu krāsu. Tas nozīmē, ka viņi var izsekot gaismas avotam un noteikt, ka zaļš plankums atšķiras no diviem sarkaniem plankumiem (lai gan viņi nezina krāsas pēc nosaukuma). Viņu smadzenes vēl nav iemācījušies apstrādāt sarežģītākus attēlus, piemēram, sejas. Viņu spēja saprast, kas ir kas, prasa laiku, saka Sinha. Vieniem darbiem mēnesis, citiem ilgāk.

Pētījumos, ko Sinha un viņa kolēģi publicēja 2006. un 2009. gadā, atklājās, ka bērni, kuri tika ārstēti jau pusaudžu vecumā, un vienā gadījumā 29 gadus veci pieaugušie, joprojām spēj redzēt pietiekami labi, lai atpazītu objektus un orientētos pasaulē.

Projekta Prakash zinātnisko pētījumu pamatā ir bērnu redzes progresa testi, kas veikti vienu dienu, nedēļu un mēnesi pēc operācijas un pēc tam. (Piedalīšanās pētījumos ir brīvprātīga, un bērniem tiek piedāvāta ārstēšana neatkarīgi no tā, vai viņi piedalās.) Pirmais nozīmīgais atklājums mainīja ārstu skatījumu uz bērnu akluma problēmu. Iepriekš daudzi ārsti (Indijā un citur) bija pārliecināti, ka, tiklīdz akli bērni sasnieguši noteiktu vecumu, apmēram sešus vai septiņus gadus, viņus ārstēt nav jēgas. Tika uzskatīts, ka viņu smadzenes bija zaudējušas spēju iemācīties apstrādāt vizuālo informāciju. Šī ideja par kritisko periodu pastāv kopš 1960. gadiem, kad zinātnieki pierādīja, ka kaķēni, kuru acis ir aizšūtas no dzimšanas līdz trīs mēnešu vecumam, ir ievērojami samazinājušas nervu aktivitāti smadzeņu reģionos, kas apstrādā redzi, tiklīdz viņu acis ir atvērtas. Šis efekts netika novērots kaķiem, kuriem vēlāk dzīvē bija liegta vizuālā ievade.

Tomēr pētījumos, ko Sinha un viņa kolēģi publicēja 2006. un 2009. gadā, atklājās, ka bērni, kuri tika ārstēti jau pusaudžu vecumā — un vienā gadījumā 29 gadus veci pieaugušie —, joprojām spēj redzēt pietiekami labi, lai atpazītu objektus un orientētos pasaulē. . Tas nenozīmē, ka viņiem ir ideāla redze — daudziem nekad nebūs labāka redze par 20/80, pat ar brillēm. Šķiet, ka ir pienācis kritisks periods nevainojamas asuma attīstībai, saka Sinha. Bet citiem uzdevumiem, šķiet, tiem nav kritiskā perioda. Viens agrīnais pacients Bablu tika ārstēts no kataraktas 16 gadu vecumā. Pirms operācijas Bablu bija kautrīgs un viņam trūka pašpārliecinātības, viņš bieži sēdēja ar saliektiem pleciem, stāsta Ostrovskis. Pirmajos mēnešos pēc operācijas nekas daudz nemainījās, taču apmēram 10 mēnešus vēlāk, kad Ostrovskis viņu atkal ieraudzīja, viņš šķita kā cits cilvēks.

Viņš mijiedarbojās ar cilvēkiem pavisam savādāk, jo viņa redze bija tiktāl uzlabojusies, ka tas viņam bija ļoti noderīgi, stāsta Ostrovskis. Viņš bija izvācies no jauniešu slimnīcas, varēja dzīvot pats, pats varēja iet iepirkties pēc pārtikas. Jūs tiešām redzējāt atšķirību viņa uzvedībā.

Suma Ganeša, Dr. Shroff’s Charity Eye Hospital bērnu oftalmoloģijas nodaļas vadītāja, saka, ka, redzot projekta Prakash pacientu uzlabojumus, daudzi ķirurgi ir radījuši lielāku vēlmi operēt vecākus bērnus. Viņa saka, ka šie bērni bija atkarīgi no citiem vai arī mācījās neredzīgo skolās vai negāja ārā no mājām. Ir uzlabojusies funkcionālā redze — daži bērni ir sākuši iet parastā skolā, daži ir pārgājuši no Braila raksta uz drukāto.

Atbildot uz jautājumiem
Kad Sinha un viņa kolēģi konstatēja, ka ārstētie bērni ieguva dažas redzes spējas, viņi varēja sākt sīkāk izpētīt, kā šīs prasmes attīstās.

Vispirms viņi aplūkoja uzdevumu, ko sauc par vizuālo integrāciju - spēju atlasīt objektus no ainas. Drīz pēc operācijas pacienti varēja identificēt dažas formas, piemēram, trīsstūrus vai kvadrātus, kad tie atradās blakus, bet ne tad, kad tie pārklājās. Tā vietā, lai redzētu katras formas kontūru, pacienti redzēja katru formas fragmentu kā atsevišķu veselumu. Tomēr, ja kāda no formām tiktu iekustināta, pacienti to varētu daudz vieglāk identificēt. Tas liek domāt, ka kustība sniedz smadzenēm kritisku informāciju par to, kas veido objektu. Laika gaitā, no astoņiem līdz 16 mēnešiem pēc operācijas, smadzenes uzzina, ka objektiem, kas pārvietojas kopā, ir arī citas pazīmes, piemēram, krāsa un orientācija, kas palīdz iemācīties identificēt arī nekustīgus objektus.

Pētījumi ir parādījuši, ka redzīgi mazuļi arī mācās atpazīt objektus pēc to kustības, kas liecina, ka Prakash bērnu redzes attīstība var sekot tam pašam modelim, kas parasti tiek novērots zīdaiņa vecumā. Ja evolūcija ir atklājusi dažus efektīvus veidus, kā mācīties par pasauli, būtu lietderīgi līdzīgus algoritmus izmantot arī vēlāk dzīvē, saka Sinha. (Viņš saka, ka joprojām nav skaidrs, vai tas tā ir, jo īpaši ņemot vērā to, ka 10 gadus vecam bērnam ir daudz lielāka pieredze par pasauli caur citām maņām nekā jaundzimušajam.)

Projekta Prakash pētījumi arī nesen palīdzēja atbildēt uz gadsimtiem senu filozofisku mīklu. 1688. gadā zinātnieks Viljams Molinē jautāja, vai akls cilvēks, kurš ieguvis spēju redzēt, spēs pēc redzes atpazīt objektu, kas iepriekš bija zināms tikai ar tausti. Citiem vārdiem sakot, vai informācija no vienas sajūtas pārvēršas citā? Sinha un viņa kolēģi atklāja, ka viņu pacienti nevarēja uzreiz atpazīt objektus, kurus viņi iepriekš bija pazinuši pieskaroties, bet viņi ieguva šo spēju dažu dienu laikā.

Sinha saka, ka beidzot saņemt atbildi uz šo jautājumu un iegūt akli bērnus Indijā, sniegt atbildi uz jautājumu, par kuru bija domājuši izcilākie Anglijas filozofi.

Pētnieki tagad pēta, kā attīstās spēja atšķirt sejas, un viņi arī izmanto funkcionālo magnētiskās rezonanses attēlveidošanu (fMRI), lai pētītu smadzeņu plastiskumu, tas ir, kā mainās to darbības modeļi, tikko redzīgiem bērniem iemācoties apstrādāt to, ko viņi dara. redz. Sākotnējie rezultāti liecina, ka, smadzenēm uzņemot jaunu informāciju, šūnas kļūst specializētas, lai kodētu dažādus pacienta redzētā aspektus.

Pirms projekta Prakash nebija iespējams veikt liela mēroga pētījumus par jaunredzīgajiem, saka Deivids Somers, Bostonas universitātes psiholoģijas asociētais profesors. Vēsturiski pēdējo 1000 gadu laikā ir bijis ļoti maz apskatāmu gadījumu — iespējams, 20 subjekti, kuriem vēlāk dzīvē tika atjaunota redze, tika zinātniski pētīti, tāpēc ir grūti izdarīt lielus secinājumus, viņš saka. Tagad, kad ir tik daudz pacientu, zinātne ir daudz bagātāka. Tas, kas padara Project Prakash tik skaistu, ir zinātniskās puses apvienojums ar filantropisko pasākumu, kurā viņi patiešām palīdz cilvēkiem, kuriem vienkārši nepieciešama ļoti lēta procedūra, kurai viņiem ir grūti piekļūt, bet kas var būtiski mainīt viņu dzīves kvalitāti.

Veicot nākamo soli
Viens no pirmajiem bērniem, kurš tika ārstēts, izmantojot projektu Prakash, bija 14 gadus vecs zēns vārdā Džunaids, kurš ieradās acu skrīningā Deli 2005. gadā. Džunaids cieta no neārstētas iedzimtas kataraktas abās acīs un apmeklēja neredzīgo skolu Deli. , kur viņš ieguva ļoti mazu izglītību. Viņa ģimene, kuras ienākumi bija 45 USD mēnesī, lai pabarotu septiņus bērnus, nebūtu varējusi atļauties kataraktas izņemšanu par USD 350.

14 gadus vecā Farana tiek pārbaudīta, lai noteiktu viņas briļļu recepti. Viņa un viņas māsa tika ārstētas no iedzimtas kataraktas 2009. gadā pēc tam, kad tika identificētas skrīninga sesijā dažus simtus jūdžu attālumā no Deli.

Pēc operācijas Džunaidam bija ievērojams redzes uzlabojums, viņš spēja atpazīt cilvēkus un objektus un pārvietoties pats. 2011. gada augustā viņš ieradās Šrofas slimnīcā, lai salabotu brilles, un saskrējās ar Sinhu, kura bija pārsteigta par to, cik ļoti zēna redze bija uzlabojusies, taču viņa bija izmisusi, uzzinot, ka viņš joprojām nav varējis iegūt izglītību. Pēc viņa operācijas neviena tradicionālā skola neuzņemtu pusaudzi, kura izglītības līmenis būtu viņu ienācis pirmajā klasē, tāpēc viņš lēkāja pa Deli, meklējot darbu. Taču darba devējiem nebija lielas intereses pieņemt darbā kādu ar tik zemu izglītību.

Tā man šķita liela traģēdija, liela vilšanās bērnam, kuru es zināju, ka viņš ir ļoti gudrs un uz kuru bija lielas cerības, saka Sinha. Viņš piesaistīja Indijas Tehnoloģiju institūta studentus, lai divus gadus vadītu Džunaidu. Šajā laikā Project Prakash viņam arī maksā stipendiju, lai palīdzētu uzturēt ģimeni.

Cits ārstētais bērns, astoņus gadus vecais Paras, atgriezās savā neredzīgo skolā, jo viņa vecāki nevarēja atļauties parastās skolas. Šķiet, ka šī problēma rodas daudziem bērniem, saka Sinha. Viņus kaut kā nevar uzņemt vispārējās izglītības sistēmā, un mums tas ir jāmaina.

Sinha tagad plāno būvēt a Prakašas centrs kas ietvertu acu ķirurģijas slimnīcu, zinātniskās pētniecības telpas un skolu jaunredzīgiem bērniem. Studentiem tiks piedāvāts steidzams kurss, lai sagatavotu viņus viņu vecumam atbilstošam pakāpes līmenim, ļaujot viņiem iekļūt parastajā skolu sistēmā.

Sinha cer uzcelt centru netālu no Rišikešas pilsētas, kas atrodas aptuveni 250 kilometrus no Deli Gangas upes līdzenumos, kas ir viena no četru svēto pilsētu kopas, kas katru gadu piesaista miljoniem svētceļnieku. Sinha paredz, ka centrs palīdzēs samaksāt par labdarības pasākumiem, piedāvājot acu aprūpi apmeklētājiem, kuri var atļauties par to samaksāt.

Līdzekļu vākšana jaunā centra celtniecībai, kas pēc Sinha aplēsēm izmaksās 16 miljonus ASV dolāru, ir tikko sākusies. Kad būs savākts 1 miljons dolāru, projekta ietvaros varēs iegādāties zemes gabalu, kas, pēc Sinha domām, palīdzēs iegūt papildu naudu. Pašlaik galvenā uzmanība tiek pievērsta redzes atjaunošanai un izpētei, taču galu galā Sinha vēlētos paplašināt centru, lai risinātu citas bērnības invaliditātes.

Lai gan centrs joprojām tiek veidots, projektam Prakash jau ir bijusi milzīga ietekme uz daudzu bērnu dzīvi, un tas Sinha ir ļoti gandarīts. Viņa pienākuma apziņa kaut ko darīt ar bērnības akluma problēmu kļuva daudz personiskāka pirms pieciem ar pusi gadiem, kad piedzima viņa dēls Dariuss.

Kopš Dariusa dzimšanas esmu pamanījis, ka redzēt citu bērnu sāpošus ir kā viscerālu triecienu, jo šajā situācijā nevar neredzēt savu bērnu, viņš saka. Jūs jautājat sev, ko jūs vēlētos, lai cita persona darītu, ja jūsu bērns būtu tādā situācijā? Un tas tikai noskaidro visus lēmumus, kas jums varētu būt jāpieņem, kā pareizi rīkoties. Katrs bērns, kuram varam palīdzēt, tā ir kā personīga uzvara. Cilvēciskā līmenī tas sniedz dziļu gandarījumu, un tad, protams, zinātniskie rezultāti ir bonuss.

paslēpties