Tagad es tevi redzu

Zinātnieki ir izveidojuši jauna veida tīklenes protēzes, kas kādreiz varētu atjaunot detalizētu redzi miljoniem cilvēku, kuri ir zaudējuši redzi tīklenes slimības dēļ.

Redzes līnijas: Jauns paņēmiens ļauj pētniekiem uzņemt pelēktoņu attēlu (augšējā kreisajā pusē), kodēt to (augšējā labajā stūrī) un nosūtīt to uz smadzenēm ar daudz mazāku precizitātes zudumu (apakšā pa kreisi), nekā pieļauj standarta metode (apakšā pa labi).

Neirozinātnieks Šeila Nirenberga , no Veila Kornela Medicīnas koledžas Ņujorkā, un pēcdoktorantūras students Četans Pandarinats ir ļāvuši aklajām pelēm redzēt gandrīz normālus attēlus no visa, sākot no cilvēku un dzīvnieku sejām līdz sarežģītām Centrālparka panorāmām.

Mākslīgās tīklenes jau pastāv. Bet viņiem nepieciešama operācija, lai dziļi acī implantētu elektrodu masīvu. Elektrodi stimulē šūnas, kas pārraida informāciju uz smadzenēm, un tos darbina ārējs akumulators. Tie spēj atjaunot neapstrādātu redzi, ļaujot pacientiem uztvert tikai galvenos kontrastus un malas, piemēram, gaišu objektu uz tumša fona. Taču Nirenberga pētījums, kas šonedēļ tika prezentēts Neiroloģijas biedrības sanāksmē Sandjego, ļauj nekustīgus un kustīgus attēlus pārraidīt tīrāk un ātrāk nekā jebkad agrāk. Un metodei nav nepieciešama operācija.

Zīdītāju acīs tīklenes šūnu kopums nosaka gaismu, un pēc tam atsevišķs šūnu slānis, ko sauc par ganglija šūnām, nodod šo informāciju smadzenēm. Tā kā makulas deģenerācijas un citu tīklenes slimību dēļ gaismas uztverošās šūnas mirst, bet ganglija šūnas paliek neskartas, pētnieki 50 gadus ir mēģinājuši atšifrēt to kodu — ganglija šūnu darbības modeļus —, lai gūtu labumu no acs. dabiskā shēma. Nirenbergs tagad to ir izvirzījis vai vismaz tuvu tuvinājumu. Pēc 10 gadu darba viņa zina attiecības starp to, ko mēs redzam, un to, kā tas izpaužas gangliju šūnu šaušanas modeļos.

Tas tiešām ir mūsu laukuma triumfs, saka Džonatans Viktors , Weill Cornell Medicīnas koledžas neirozinātnieks, kurš nebija iesaistīts pētījumā. Retrospektīvi varētu šķist, ka bija acīmredzams, ka jums ir ne tikai jāsūta signāli smadzenēm (kā to dara pašreizējā mākslīgā tīklene), bet arī jāizdomā, kā tīklene pārveido gaismu konkrētos signālos, ko tā sūta. Bet kaut kā neviens nekad par to tā neiedomājās.

Pēc tīklenes koda atšifrēšanas Nirenbergs vēlējās to nogādāt smadzenēs tādā veidā, kas bija precīzāks, nekā tas bija iespējams, izmantojot esošo elektrodu tehnoloģiju. Šim nolūkam viņa un viņas kolēģi pievērsās optoģenētikai, nesen izstrādātai tehnikai, kas ievada neironus ar gaismas jutīgiem proteīniem no zilaļģēm, liekot tiem aizdegties, kad tie tiek pakļauti gaismai.

Pētnieki izmantoja peles, kas tika ģenētiski modificētas, lai savās gangliju šūnās ekspresētu vienu no šīm olbaltumvielām, kanālarodopsīnu. Pēc tam viņi pelēm uzdāvināja attēlu, kas tika pārvērsts 6000 pulsējošu gaismu tīklā. Katra gaisma sazinājās ar vienu ganglija šūnu, un katrs gaismas impulss izraisīja tai atbilstošās šūnas aizdegšanos, tādējādi pārraidot kodēto attēlu uz smadzenēm. Pašlaik atsevišķas šūnas nevar aktivizēt, izmantojot elektrodus. Izmantojot kanālurodopsīnu, jūs varat mērķēt uz atsevišķām ganglija šūnām, saka Nirenbergs.

Cilvēkiem šādai iestatīšanai būtu nepieciešams pāris augsto tehnoloģiju brilles, kurās būtu iestrādāta maza kamera, kodētāja mikroshēma, lai attēlus no kameras pārvērstu tīklenes kodā, un miniatūrs tūkstošiem gaismu masīvs. Kad katra gaisma pulsē, tā iedarbinātu ar kanālarodopsīnu piepildītu ganglija šūnu. Vairs nebūtu nepieciešama ķirurģija, lai implantētu elektronu masīvu dziļi acī, lai gan būtu nepieciešama zināma gēnu terapija, lai pacienti varētu ekspresēt kanalrodopsīnu tīklenē. Nirenbergs un Pandarinath ir sākuši sadarboties ar tīklenes gēnu terapijas speciālistu, Floridas Universitātes oftalmologu Viljams Hausvērts .

Tā ir diezgan jauna stratēģija. Es vēl neko tādu neesmu redzējis, saka Eds Boidens , MIT bioinženieris un viens no optoģenētikas aizsācējiem. Dati izskatās tā, it kā viņi varētu veikt noteiktas lietas, kas varētu būt diezgan spēcīgas, stimulējot tīkleni tādā veidā, kas var likt neironiem precīzāk simulēt normālu redzi.

Tikmēr atšifrēto tīklenes kodu var piemērot arī tirgū jau esošajiem implantiem. Nirenbergs risina sarunas ar tīklenes protēžu ražotāju Otrais skats , Silmarā, Kalifornijā, kurā vairākiem pacientiem ir implantētas elektrodu bloku ierīces. Mēs vienkārši izņemtu viņu programmatūru un ievietotu savu programmatūru, saka Nirenbergs. Gēnu terapijas versijas izveide prasīs kādu laiku, tāpēc vismaz kaut ko darīsim ar pacientiem, kuriem jau ir implantēti elektrodi.

paslēpties