Badania: precyzyjne sztuczne oko coraz bliżej

Autor: PAP/Rynek Zdrowia • • 16 lipca 2014 08:28

Zespół amerykańskich i polskich naukowców zbadał, jak z ogromną precyzją pobudzać komórki oka. Uczeni mają nadzieję, że dzięki temu w przyszłości da się opracować implant, który pozwoli osobom niewidomym zobaczyć świat z nieosiągalną wcześniej dokładnością.

W siatkówce ludzkiego oka obraz przetwarzany jest na impulsy elektryczne. Impulsy te przesyłane są do mózgu i interpretowane jako obraz. Amerykańsko-polski zespół naukowców zamierza odszyfrować "język", w jakim oko komunikuje się z mózgiem. Za pomocą tysięcy maleńkich elektrod można będzie wówczas wytworzyć impulsy elektryczne w oku tak, by mózg "zobaczył" obraz z niezwykłą precyzją.

Naukowcy liczą, że dzięki tym badaniom w przyszłości powstanie implant, który pozwoli osobom niewidomym na wyraźne widzenie, nawet w kolorze, a także czytanie. Rozwiązanie to pomóc ma przede wszystkim osobom cierpiącym na choroby neurodegeneracyjne wzroku (np. zwyrodnienie plamki żółtej).

Uczestnik badań, dr Paweł Hottowy z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej Akademii Górniczo-Hutniczej zaznacza w rozmowie z PAP, że w dostępnych już na rynku protezach oka sygnał z kamery przetwarzany jest na impulsy elektryczne i transmitowany za pomocą elektrod do komórek siatkówki oka. Dokładność przekazywania sygnału nie jest jednak na razie duża - sygnał z pojedynczej elektrody pobudza na raz kilka tysięcy komórek nerwowych siatkówki (tzw. komórek zwojowych).

To sprawia, że informacja, która trafia z oka do mózgu nie jest zbyt szczegółowa, a rozdzielczość widzenia jest niewielka. Badacz z AGH wyjaśnia, że osoby niewidome dzięki implantowi potrafią np. znaleźć w pomieszczeniu drzwi, ale nie widzą ich od razu. Z kolei jeśli pokazany im zostanie przedmiot, na przykład talerz lub owoc wielkości jabłka leżące przed nimi na stole, dopiero po kilkudziesięciu sekundach przyglądania się potrafią stwierdzić, co to jest. Mózg potrzebuje czasu na zinterpretowanie nieprecyzyjnego jeszcze sygnału z protezy.

Tymczasem zespół z amerykańskich uniwersytetów Stanforda i Kalifornijskiego oraz z krakowskiej AGH pracuje nad tym, by w przyszłości implanty pozwalały na dokładniejsze widzenie. Badacze chcą, by w implancie wykorzystywane były znacznie mniejsze elektrody, które będą gęsto upakowane - zamiast kilkudziesięciu elektrod będzie ich można umieścić na siatkówce nawet kilka tysięcy. Dzięki temu obraz będzie bardziej szczegółowy. Chodzi też o to, aby impulsy z jednej elektrody były bardzo precyzyjnie i docierały do pojedynczych komórek zwojowych, a nie do tysięcy na raz.

Innym wyzwaniem jest też usprawnienie impulsów, jakie elektroda prześle komórce siatkówki. Naukowiec z AGH wyjaśnia, że w siatkówce znajduje się nawet 20 różnych typów komórek zwojowych - inne komórki odpowiedzialne są np. za przetwarzanie i wysyłanie do mózgu informacji o kolorze, a inne - o ruchu. Jeśli pobudza się cały obszar komórek siatkówki, pobudza się różne ich typy jednocześnie, przez co mózg może otrzymywać w jednej chwili sprzeczne sygnały.

Ważne jest zatem coraz lepsze poznawanie "języka" impulsów elektrycznych, w jakim różne komórki siatkówki komunikują się z mózgiem, a następnie odtworzenie tych sygnałów i przekazanie ich do odpowiedzialnych za te sygnały komórek. Na razie badacze z USA i Polski chcą nauczyć się dostarczać informacje niezależnie dwóm typom komórek zwojowych: komórkom parasolowatym odpowiedzialnym między innymi za rozpoznawanie ruchu i obrazów o niewielkim kontraście oraz komórkom karłowatym odpowiedzialnym za rozpoznawanie kolorów i szczegółów. Te dwa typy komórek stanowią około 70 proc. wszystkich komórek zwojowych w oku człowieka i stymulacja tych komórek prawdopodobnie wystarczy, aby skonstruować dość precyzyjny implant.

Na razie badacze pracują na siatkówkach makaka - oświetlają je światłem i badają sygnał elektryczny, jaki oko generuje w odpowiedzi na ten bodziec. Następnie za pomocą stymulacji elektrycznej badacze chcą odtworzyć w komórkach dokładnie taki sam sygnał. Na razie potrafią powtórzyć i precyzyjnie przekazać impulsy niezależnie około 10 sąsiadującym ze sobą komórkom zwojowym; wyniki tych eksperymentów zostały kilka tygodni temu opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Neuron.

Podaj imię Wpisz komentarz
Dodając komentarz, oświadczasz, że akceptujesz regulamin forum