Masa bukan kawan awak awak. Tahun akan memusnahkan warna rambut anda, membosankan kelantangan sendi anda, menghapus keanjalan kulit anda. Walau bagaimanapun, terdapat banyak kemarahan zaman, salah satu yang paling teruk adalah potensi kehilangan penglihatan.
Penyebab utama kehilangan penglihatan yang berkaitan dengan usia adalah degenerasi makula - penyakit yang perlahan-lahan memakan visi pusat, meninggalkan lubang kabur atau gelap di tengah-tengah bidang pandangan anda. Institut Kesihatan Nasional menganggarkan bahawa menjelang 2020 hampir tiga juta orang Amerika yang berumur 40 tahun akan mengalami beberapa peringkat penyakit ini. Tetapi kehilangan penglihatan tidak terhad kepada orang tua. Retinitis pigmentosa, penyakit genetik yang diwarisi, juga menyerang sekitar 1 dalam 4, 000 orang di Amerika Syarikat-baik muda dan tua.
Penyakit ini menyasarkan photoreceptors, yang merupakan sel berbentuk batang dan kerucut di belakang mata. Sel-sel ini menukarkan cahaya ke dalam isyarat elektrik yang bergerak ke otak melalui saraf optik. Macular degeneration dan retinitis pigmentosa memecahkan photoreceptors ini. Dalam bentuk penyakit yang paling maju, banyak tugas menjadi hampir mustahil tanpa bantuan: membaca teks, menonton TV, memandu kereta, bahkan mengenali wajah.
Walaupun kesannya teruk, tidak semua harapan hilang. Selebihnya neuron dan sel retina yang menghantar isyarat elektrik seringkali dibiarkan. Ini bermakna jika saintis boleh melengkapkan peranti yang pada asasnya dapat meniru fungsi rod dan kon, tubuh masih boleh memproses isyarat yang terhasil.
Penyelidik dan pemaju di seluruh dunia cuba melakukan perkara itu. Pasukan di Stanford menggunakan penyelesaian kecil dan anggun: implan fotodiode kecil, sebahagian kecil daripada lebar rambut di seluruh, yang dimasukkan di bawah bahagian retina yang rosak.
"Ia berfungsi seperti panel solar di atas bumbung anda, mengubah cahaya menjadi arus elektrik, " kata Daniel Palanker, profesor oftalmologi di Universiti Stanford, dalam satu kenyataan akhbar mengenai kerja. "Tetapi daripada semasa yang mengalir ke peti sejuk anda, ia mengalir ke retina anda."
PRIMA terdiri daripada implan retina, sepasang gelas dengan kamera video dan komputer saku. (Daniel Palanker Lab) Digelar PRIMA (Photovoltaic Retinal IMplAnt), panel minit dipasangkan dengan satu set gelas yang mempunyai kamera video yang tertanam di tengah. Kamera mengambil gambar persekitaran dan memindahkan gambar secara tanpa wayar ke komputer poket untuk diproses. Kemudian, kacamata menimbulkan imej yang diproses ke mata dalam bentuk denyut cahaya inframerah berhampiran.
Pelbagai implikasi silikon "panel solar" implan-setiap kira-kira 40 dan 55 mikron dalam lelaran terbaru PRIMA-memetik cahaya IR dan menukarkannya menjadi isyarat elektrik, yang dihantar melalui rangkaian semulajadi neuron badan dan ditukar menjadi imej di dalam otak.
Untuk menguji peranti itu, pasukan menanam panel PRIMA kecil di tikus, kemudian mendedahkannya kepada cahaya terang, mengukur tindak balas mereka oleh elektrod yang ditanamkan melalui korteks visual-bahagian otak yang memproses imejan. Menggunakan implan 70 mikron yang mereka usahakan pada masa itu, para penyelidik mendapati bahawa tikus mempunyai sekitar 20/250 visi-sedikit di atas buta perundangan di Amerika Syarikat, iaitu penglihatan 20/200. Ini bermakna bahawa seseorang dapat melihat pada 20 kaki apa yang seseorang dengan penglihatan sempurna dapat melihat pada 250 kaki, menjadikan kebanyakan persekitarannya kabur.
"Ukuran ini dengan piksel 70 mikron mengesahkan harapan kami bahawa ketajaman visual prostetik dihadkan oleh pitch pixel [atau jarak dari pusat satu piksel ke pusat piksel seterusnya]. Ini bermakna kita boleh memperbaikinya dengan membuat piksel yang lebih kecil, "Palanker menulis melalui e-mel. Mereka telah membangunkan piksel tiga suku saiz. "Kami kini bekerja pada piksel yang lebih kecil, " katanya.
PRIMA tentu saja bukan satu-satunya pasukan yang mengejar matlamat ini. Peranti yang dipanggil Argus II dari Penglihatan Kedua, sebuah syarikat yang berpangkalan di California, telah membuatnya di pasaran di Amerika Syarikat Diluluskan pada Februari 2013 oleh Pentadbiran Makanan dan Dadah untuk pesakit yang mengalami retinitis pigmentosa yang teruk, persediaan asas adalah serupa dengan PRIMA. Tetapi bukannya panel suria, implan adalah grid elektrod, yang dipasang pada kes elektronik bersaiz kacang dan antena dalaman. Kamera gelas mengambil imej yang diproses oleh komputer kecil dan kemudian dihantar secara wayarles ke implan, yang menyalakan isyarat elektrik untuk membuat imej.
Tetapi terdapat beberapa kelemahan kepada sistem ini. Elektronik implan sangat besar dan antena boleh mengalami gangguan dari peralatan rumah atau alat antena yang lain, seperti telefon bimbit. Peranti ini juga mempunyai resolusi terhad, mengembalikan visi kepada sekitar 20 / 1, 260 tanpa pemprosesan imej tambahan. Oleh kerana resolusi terhad ini, FDA hanya meluluskan penggunaannya pada pesakit yang hampir buta sepenuhnya.
"FDA tidak mahu menjalankan risiko merosakkan penglihatan di mata yang sudah ada, kerana jumlah pemulihan visual adalah minimum, " kata William Freeman, pengarah Jacobs Retina Centre di University of California San Diego . "Anda boleh mendapatkan sedikit, tetapi tidak banyak."
Banyak lagi teknologi juga dalam kerja-kerja. Sebuah syarikat Jerman Retinal Implant AG menggunakan cip digital, sama seperti apa yang terdapat dalam kamera. Tetapi ujian awal untuk teknologi pada manusia telah bercampur-campur. Freeman adalah sebahagian daripada syarikat lain, Nanovision, yang menggunakan implan nanowire yang hampir tidak lebih besar daripada panjang gelombang cahaya. Walaupun mereka bekerja sama dengan fotodiod PRIMA, Freeman mengatakan mereka mempunyai potensi untuk menjadi lebih sensitif terhadap cahaya dan dapat membantu pesakit di masa depan melihat pada skala kelabu-bukan hanya hitam dan putih. Teknologi ini masih dalam ujian haiwan untuk menilai keberkesanannya.
"[Untuk] semua teknologi ini, terdapat batasan yang intrinsik, " kata Grace L. Shen, pengarah program penyakit retina di National Eye Institute. Walaupun tidak terlibat secara langsung dalam penyelidikan prostesis, Shen berfungsi sebagai pegawai program untuk salah satu geran yang menyokong kerja-kerja Palanker.
PRIMA menangani beberapa had penyelesaian berasaskan elektrod seperti Penglihatan Kedua. Walaupun imej yang dihasilkannya masih hitam dan putih, PRIMA menjanjikan resolusi yang lebih tinggi tanpa memerlukan wayar atau antena. Dan kerana implan adalah modular, mereka boleh dijadikan sesuai untuk setiap pesakit individu. "Anda boleh meletakkan seberapa banyak yang anda perlukan untuk merangkumi bidang visual yang besar, " kata Palanker.
Prima juga lebih mudah menanam. Satu bahagian retina terlepas dengan suntikan cecair. Kemudian jarum berongga yang dimuatkan dengan panel solar, pada dasarnya, digunakan untuk meletakkan panel di mata.
Tetapi seperti semua pembedahan mata, ada risiko, jelas Jacque Duncan, pakar mata di University of California, San Francisco, yang tidak terlibat dalam kerja. Untuk pembedahan sub-retina PRIMA memerlukan, risiko ini termasuk detasmen retina, pendarahan dan parut. Terdapat juga kemungkinan bahawa jika peranti tidak diletakkan dengan betul, ia boleh merosakkan penglihatan yang sisa.
Yang berkata, mengambil peranti baru Duncan adalah positif. "Saya fikir ini adalah perkembangan yang menarik, " katanya. "Pendekatan PRIMA memegang banyak potensi untuk memberikan ketajaman penglihatan yang mungkin dapat dibandingkan dengan atau lebih baik daripada peranti ARGUS II Penglihatan Kedua yang diluluskan."
Sebagai Anthony Andreotolla, seorang pesakit dengan implan Argus II, memberitahu CBS awal tahun ini, wawasannya tentu terhad: "Saya dapat memberitahu perbezaan antara kereta atau bas atau trak. Saya tidak dapat memberitahu anda apa yang membuat kereta adalah. " Tetapi prospek kemajuan lebih lanjut memberi pesakit-termasuk Andreotolla, yang mengalami retinitis pigmentosa dan kehilangan semua penglihatan pada saat ia mencapai harapan 30-an untuk masa depan.
PRIMA masih mempunyai jalan yang panjang sebelum ia bersedia untuk pasaran. Pasukan itu telah bekerjasama dengan Pixium Vision of France dan bersama-sama mereka sedang berusaha ke arah pengkomersialan. Palanker dan penciptanya memegang dua paten yang berkaitan dengan teknologi. Langkah seterusnya adalah ujian manusia, yang pertama di mana hanya diluluskan oleh agensi pengawalseliaan Perancis. Percubaan akan bermula kecil, hanya lima pesakit yang akan dikaji sepanjang 36 bulan. "Kami mahu melihat apa ambang dan isu pembedahan, " kata Palanker.
Ujian ini akan berfungsi sebagai alasan yang membuktikan peranti itu, kata Shen. "Sehingga mereka benar-benar mengujinya pada manusia kita tidak dapat memastikan apa manfaatnya."
Imej di sebelah kanan menunjukkan pelbagai luas 1 mm yang ditanam secara subretinally dalam mata tikus. Imej SEM menunjukkan pembesaran yang lebih tinggi dari array dengan piksel 70um diletakkan pada epitel pigmen retina dalam mata porcine. Masukkan warna di sebelah kiri menunjukkan piksel tunggal dalam array heksagon. (Daniel Palanker Lab) Sekarang ini, Shen menerangkan, kejelasan visual yang diberikan peranti bukanlah apa yang dia anggap sebagai "imej visual yang bermakna." Itu hanya boleh dicapai dengan pemahaman yang lebih baik mengenai laluan saraf. "Jika anda hanya mempunyai sekumpulan wayar, ia tidak membuat radio, " katanya. "Anda perlu mempunyai pendawaian betul."
Begitu juga dengan penglihatan; ia bukan sistem plug-and-play. Dengan memetakan keseluruhan laluan saraf, hanya penyelidik boleh berharap untuk membuat imej yang lebih tajam menggunakan peranti prostetik, mungkin juga imej berwarna.
Palanker bersetuju. "Dengan betul menggunakan litar retina yang tersisa untuk menghasilkan output retina yang hampir semulajadi mungkin dapat membantu meningkatkan penglihatan prostetik, " tulisnya dalam e-mel.
Terdapat juga penyakit penglihatan di mana banyak penyelesaian ini tidak akan berfungsi, kata Freeman. Kehilangan wawasan dari glaukoma adalah satu contoh. "Sel-sel retina dalaman sudah mati, jadi apa sahaja yang anda merangsang tidak ada sambungan ke otak, " katanya.
Tetapi bilangan penyelidik dari semua bidang adalah dalam kes itu, menolak sempadan apa yang kita tahu mungkin-jurutera, saintis bahan, biologi dan lain-lain. Walaupun ia mungkin mengambil masa yang agak lama, kemungkinan besar masih ada lagi. Sama seperti telefon bimbit dan kamera kita, kata Shen, sistem telah mendapat lebih cepat, lebih cekap dan lebih kecil sejak beberapa dekad lalu. "Saya berharap kita belum mencapai had lagi, " tambahnya.
Kekunci sekarang, kata Freeman, menguruskan jangkaan. Di satu pihak, penyelidik cuba untuk tidak memberikan harapan palsu kepada orang. "Sebaliknya, anda tidak mahu memberitahu orang ramai bahawa ini adalah perkara yang sia-sia, " katanya. "Kami cuba, dan saya fikir akhirnya satu atau lebih pendekatan ini akan berfungsi."
