Речь идет об импланте, который восстанавливает зрение при возрастной макулярной дегенерации (ВМД). Это постепенная потеря зрения, которая ощущается как постепенно замутнение. Словно запотевает объектив фотоаппарата. Это приводит к географической атрофии, более тяжёлой форме заболевания. Основной причины необратимой слепоты в мире, поражающей более пяти миллионов человек.
Протезирование глаз и беспроводные импланты
Восстановить утраченное зрение невозможно. В прошлом попытки использовать зрительные протезы давали людям лишь проблеск света, но никаких реальных очертаний предметов или осмысленных образов. Это как видеть только свет фонарика в темноте, но не видеть пространство, которое он освещает.
В ходе революционного клинического исследования ученые из Стэнфордского медицинского университета и их коллеги из других стран разработали беспроводной имплант сетчатки – PRIMA, который помогает людям с неизлечимой потерей зрения снова видеть. Причем не только свет, но и реальные формы и узоры. Имплант восстанавливает то, что учёные называют формальным зрением.
PRIMA (фотоэлектрическая имплантация микроматрицы в сетчатку) — это передовая система, разработанная для восстановления зрения. Крошечный чип имплантируется под сетчатку. Затем специальные очки направляют на чип невидимый ближний инфракрасный свет. Чип преобразует этот свет в электрические сигналы, которые, в свою очередь, стимулируют сетчатку и передают зрительную информацию в мозг, позволяя пациентам воспринимать формы и узоры. Восстанавливая способность, утраченную из-за нарушения зрения.
Синхронизация нескольких систем для восстановления зрения
Система PRIMA работает как высокотехнологичная команда. К очкам крепится миниатюрная камера. Она снимает изображения и мгновенно отправляет их в виде инфракрасного излучения на беспроводной чип, имплантированный в глаз.
Этот чип технически заменяет собой повреждённые фоторецепторы. Он преобразует свет в электрические сигналы, которые мозг интерпретирует как зрительные образы. Преимущество системы PRIMA в том, что она восстанавливает центральную часть поля зрения, которая утрачивается при заболевании.
При этом имплант не нарушает естественное боковое зрение. Таким образом, пользователи могут различать формы и узоры прямо перед собой, продолжая использовать периферийное зрение для передвижения и отслеживания окружающей обстановки.
Процедура имплантации и ход исследования
В исследовании приняли участие 38 человек с географической атрофией. К счастью, у большинства пациентов сохранилась часть жизнеспособных клеток на периферии поля зрения. Также были целы и нейронные связи, передающие зрительные сигналы в мозг. К ним и подключили новый имплант. На этом фоне любопытно выглядят материалы о том, что и сами нейроны можно будет аугментировать, заменив на искусственные.
Сам имплант, это небольшой чип размером 2x2 мм, который вживляется в область сетчатки, утратившую светочувствительные клетки. Именно в ту область, в которой ухудшилось зрение. Для работы этого чипа не требуется естественный свет. Вместо этого он реагирует на невидимые инфракрасные сигналы, передаваемые через специальные очки. Замена повреждённых фоторецепторов восстанавливает зрение как раз там, где это критически необходимо.
Проекция осуществляется с помощью инфракрасного излучения, поскольку очень важно, чтобы она оставалась невидимой для остальных фоторецепторов за пределами имплантата.
Дэниел Паланкер, соавтор исследования, доктор философии, профессор офтальмологии.
Испытания импланта
Чтобы протестировать систему PRIMA, исследователи провели тщательно спланированное клиническое исследование в нескольких центрах. Испытуемыми были люди с выраженной потерей зрения вследствие географической атрофии.
Зрение каждого участника проверялось с устройством и без него через 6 и 12 месяцев после имплантации. Цель – оценить, значительно ли улучшилось зрение пациентов. В частности, смогут ли они читать более мелкие буквы или различать более мелкие детали. Качественным маркером считался сдвиг не менее 0,2 по шкале logMAR. Исследователи также внимательно следили за безопасностью, отслеживая любые серьёзные побочные эффекты при имплантации или самой процедуре облучения в течение года.
Результаты оказались впечатляющими. После года использования системы PRIMA у 26 из 32 участников наблюдалось значительное улучшение зрения: вместо размытых контуров они стали различать чёткие формы.
Были отмечены некоторые побочные эффекты: зарегистрировано 26 инцидентов в виде раздражения у 19 человек, но большинство из побочных эффектов произошли в течение двух месяцев после операции, и почти все они (95%) быстро прошли.
Главное то, что имплантат не повлиял на естественное боковое зрение пациентов. Их периферическое зрение осталось на уровне до процедуры, что обеспечило пациентам сочетание восстановленного центрального зрения и сохранённого естественного зрения для лучшей ориентации и подвижности. Более того, чип PRIMA работает на фотоэлектрических принципах. Ему нужна только подача инфракрасного света. И никаких проводов или источника питания. Причем подобная энергонезависимость уверенно превращается в тренд. В частности, использование жидкого металла ускоряет регенерацию костей и суставов, обеззараживая среду без антибиотиков.
Что помогает делать имплант глаза?
Участники использовали устройство в повседневной жизни: читали книги, изучали этикетки на продуктах и даже ориентировались на указателях в метро. Умные очки позволяли регулировать контрастность и яркость, а также увеличивать изображение до 12 раз. Примерно две трети опрошенных заявили, что довольны устройством, оценив его работу на уровне от среднего до высокого.
Сейчас устройство PRIMA позволяет видеть в чёрно-белом формате, без оттенков серого. Но Дэниел Паланкер работает над новым программным обеспечением, которое откроет полный спектр оттенков серого, глубину экспозиции и детализацию изображения.
На первом месте в списке пожеланий пациентов — чтение, но на втором месте, с небольшим отставанием, — распознавание ли. А для распознавания лиц требуются оттенки серого.
Дэниел Паланкер, соавтор исследования, доктор философии, профессор офтальмологии.
Дэниел также разрабатывает чипы нового поколения, которые должны повысить остроту зрения. Современный чип состоит из 378 пикселей, каждый шириной 100 микрон. Новая версия, уже протестированная на крысах, использует пиксели размером до 20 микрон, что позволит разместить 10 000 пикселей на чип, обеспечив куда большее разрешение.
Также рассматриваются сценарии, в которых PRIMA поможет и при других формах слепоты, включая потерю фоторецепторов.
Традиционно, больше материалов на тему улучшения/компенсации возможностей человека технологиями, материалы о видении движения прогресса и почему это не так печально, а также о доступных способах повысить эффективность – читайте в сообществе Neural Hack. Подписывайтесь, чтобы не пропускать свежие статьи!