Smadzeņu implanti redzes atjaunošanai

Kādu dienu, iespējams, būs iespējams atjaunot redzi cilvēkiem, kuri ir iedzimti akli, ievietojot implantu redzes sistēmas daļā, kas līdz šim tika ignorēta. Atšķirībā no vairuma vizuālo protēžu progresīvā attīstībā, šī jaunā pieeja varētu ļaut ārstēt aklumu pat tad, ja visa acs ir bojāta.

Bioniskā redze: Hārvardas Medicīnas skolas pētnieku mērķis ir izveidot nelielu digitālo kameru, kas ievadīs attēlus ārējam signāla procesoram, ko nēsā pacients. Procesors pārveidos attēlu no kameras neironu impulsos, pēc tam pārraidīs tos bezvadu režīmā uz implantētu stimulatoru. Stimulators vadīs elektrodu komplektu, kas ievietots smadzeņu sānu ģenikulāta kodolā, lai pacienta smadzenēs radītu attēlus.

Kamēr darbs vēl ir sākuma stadijā, pētnieki galu galā paredz ierīci, kas pārvērš attēlus no digitālās kameras neironu impulsos un pēc tam ievada šo informāciju vizuālajā sistēmā, ļaujot lietotājam redzēt.

Iepriekšējie pētījumi ir parādījuši, ka redzes sajūtas, kas pazīstamas kā uztveres, var izraisīt akliem cilvēkiem, elektriski stimulējot nervu šūnas redzes sistēmā. Pētnieki Hārvardas Medicīnas skolā Bostonā izstrādā vizuālu protēzi, kas balstās uz šo novērojumu.

Pašlaik tiek izstrādātas vairāku veidu protēzes, kas uzlabo redzi, un dažas no tām jau tiek pārbaudītas ar cilvēkiem. Bet, lai gan tie galvenokārt ir vērsti uz tīkleni, Hārvardas pētnieki izvēlējās koncentrēties uz daļu no redzes sistēmas, ko sauc par laterālo geniculate nucleus (LGN), pārraides staciju maršrutā no redzes nerva uz redzes garozu, kur tiek apstrādāta vizuālā informācija. Tā kā šī zona atrodas augšpus acs, tā var būt paredzēta cilvēkiem ar plašiem acu bojājumiem.

Multivide

• Apskatiet dzīvnieka acu kustību animāciju.

Un atšķirībā no vietām vizuālajā garozā, LGN ir viens no pirmajiem pieturas punktiem vizuālajā sistēmā, kas nozīmē, ka neironu signāli, kas kodē vizuālo informāciju, vēl nav plaši apstrādāti un izplatīti visā smadzenēs. [LGN] ir vienkārša vizuālās ainas kartēšana uz audiem, saka Džons Pezaris , neironu sistēmu inženieris Hārvardas Medicīnas skolā, kurš bija pētījuma līdzautors kopā ar neirozinātnieku Klejs Reids , arī Hārvardas Medicīnas skolā. Tas nozīmē, ka noteiktas LGN daļas ir saistītas ar noteiktām vizuālās ainas daļām. Kad, piemēram, vienā vietā mirgo gaisma, LGN tiks aktivizēts atbilstošais apgabals.

Lai noteiktu, vai LGN darbība var atdarināt vizuālos stimulus, pētnieki implantēja elektrodus divu pērtiķu LGN, kas bija apmācīti ātri virzīt acis uz gaismas punktiem, kad tie parādījās ekrānā. Kad LGN daļa, kas atbilst noteiktai redzes lauka daļai, tika elektriski stimulēta, pērtiķi novirzīja savu skatienu uz šo ekrāna punktu. Rezultāti, kas šodien publicēti Proceedings of the National Academy of Sciences , liecina, ka pērtiķi redzēja impulsus savā redzes laukā, lai gan ekrānā nekas neparādās.

Tas ir absolūti satriecošs darbs, saka Džeimss Morisons , fiziologs un galvenais pētnieks Tīklenes protēžu grupa Glāzgovas Universitātes Biomedicīnas un dzīvības zinātņu institūtā Skotijā. Tomēr Morisons saka, ka LGN pozīcija ir būtisks šīs pieejas trūkums. Tas atrodas galvas vidū, tāpēc ir grūti piekļūt.

Nesenie sasniegumi neiroķirurģisko metožu jomā, piemēram, dziļi smadzeņu stimulatori Parkinsona slimības ārstēšanai, var palīdzēt atrisināt šo problēmu: LGN atrodas tikai dažu centimetru attālumā no šo stimulatoru novietošanas vietas, saka Pezaris.

Tomēr ir pāragri teikt, vai atklājumi radīs labākus smadzeņu implantus. Lai gan es domāju, ka dokumentam ir zinātniski nopelni, es domāju, ka no tā būs ārkārtīgi grūti atjaunot aklumu, saka Tomass Serre , neirozinātnieks uzņēmumā Bioloģijas un skaitļošanas mācību centrs MIT McGovern smadzeņu pētniecības institūtā. Viņš uzskata, ka LGN neironi var būt izvietoti pārāk tuvu viens otram, lai tos stimulētu atsevišķi, kas būtu svarīgi, mēģinot reproducēt dabisko redzi. Viņš saka, ka es nedomāju, ka mēs kādreiz spēsim iet tālāk par ļoti vienkāršu uztveri, piemēram, gaismas punktiem.

Pezaris piekrīt, ka ir nepieciešams milzīgs darba apjoms, pirms LGN var izmantot akluma ārstēšanai, taču viņš saka, ka šis darbs vismaz paver durvis šai iespējai. Tas bija tikai pirmais ļoti mazais solis, viņš saka.

paslēpties