Εχει ενσωματωμένο τον κώδικα που χρησιμοποιεί ο αμφιβληστροειδής για να στείλει εικόνες στον εγκέφαλο
Ενα εξελιγμένο μικροτσίπ υπόσχεται φυσιολογική όραση σε εκατομμύρια τυφλά άτομα
Ένα επίτευγμα ερευνητών από το Ιατρικό Κολέγιο Weill Cornell στη Νέα Υόρκη υπόσχεται σύντομα την ανάπτυξη «βιονικών ματιών» που θα χαρίζουν σχεδόν τέλεια όραση σε εκατομμύρια τυφλά άτομα.
«Έσπασαν» τον κώδικα
Οι ειδικοί με επικεφαλής τη νευροεπιστήμονα Σίλα Νίνερμπεργκ αναφέρουν με δημοσίευσή τους στην επιθεώρηση «Proceedings of the National Academy of Sciences» ότι «έσπασαν» τον κώδικα τον οποίον χρησιμοποιεί ο αμφιβληστροειδής προκειμένου να στείλει εικόνες στα οπτικά κέντρα του εγκεφάλου και ενσωμάτωσαν τον κώδικα αυτό σε ένα μικροτσίπ που μπορεί να εμφυτευθεί στο μάτι.
Πειράματα στους αμφιβληστροειδείς χιτώνες τυφλών ποντικών έδειξαν ότι το «βιονικό» εμφύτευμα βελτίωσε σημαντικά την όραση σε σύγκριση με τα υπάρχοντα μικροτσίπ. Οι ερευνητές σημείωσαν μάλιστα ότι «έσπασαν» και τον κώδικα που αφορά την όραση των πιθήκων, γεγονός σημαντικό αφού ουσιαστικώς ο κώδικας αυτός είναι ίδιος με εκείνον του οπτικού συστήματος των ανθρώπων.
Στόχος των επιστημόνων είναι να κατασκευάσουν φουτουριστικά εμφυτεύματα για τους τυφλούς, παρόμοια με εκείνα που χρησιμοποιούνταν στο Star Trek, ελπίζοντας ότι έτσι θα βελτιώσουν την όραση των περισσότερων από 25 εκατομμυρίων ανθρώπων παγκοσμίως οι οποίοι σήμερα πάσχουν από ασθένειες των οφθαλμών όπως η εκφύλιση της ωχράς κηλίδας και η μελαγχρωστική αμφιβληστροειδοπάθεια. Οι παθήσεις αυτές προκαλούν απώλεια των φωτοευαίσθητων κυττάρων του αμφιβληστροειδούς.
Ριζική βελτίωση των εμφυτευμάτων
Η επικεφαλής της νέας μελέτης δρ Νίρενμπεργκ τόνισε ότι η νέα εξέλιξη φέρνει ριζική βελτίωση στα εμφυτεύματα των οφθαλμών τα οποία μέχρι σήμερα είχαν περιορισμένη επιτυχία στην αποκατάσταση της όρασης. «Είναι εκπληκτικό. Μπορούμε ήδη να κάνουμε τυφλά ποντίκια να δουν και κινούμαστε γρήγορα ώστε να επιτύχουμε σύντομα το ίδιο και στους ανθρώπους. Το εμφύτευμα που δημιουργήσαμε είναι η πρώτη προσθετική συσκευή που έχει τη δυνατότητα να παρέχει φυσιολογική ή σχεδόν φυσιολογική όραση επειδή διαθέτει ενσωματωμένο τον κώδικα που χρησιμοποιεί ο ίδιος ο οργανισμός για τη μετάδοση των εικόνων από τον αμφιβληστροειδή στον εγκέφαλο».
Τα υπάρχοντα εμφυτεύματα που χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση της όρασης βασίζονται σε μικροσκοπικά φωτοευαίσθητα ηλεκτρόδια τα οποία προσομοιώνουν τη λειτουργία των φωτοευαίσθητων κυττάρων του αμφιβληστροειδούς, δηλαδή των ραβδίων και των κωνίων, που χάνονται. Ωστόσο αυτά τα πρωτότυπα έχουν δείξει πολύ περιορισμένη επιτυχία στις δοκιμές σε ανθρώπους: επιτρέπουν στους ασθενείς να βλέπουν μόνο μερικές εκλάμψεις φωτός ή σκιές, δεν τους παρέχουν όμως τη δυνατότητα να διακρίνουν λεπτομέρειες, όπως για παράδειγμα τα πρόσωπα.
Ο «έξυπνος κωδικοποιητής»
Μέχρι σήμερα οι επιστήμονες προσπαθούσαν να ξεπεράσουν αυτούς τους τεχνικούς «σκοπέλους» αυξάνοντας τον αριθμό των ηλεκτροδίων στα εμφυτεύματα. Ωστόσο η ομάδα της δρος Νίρενμπεργκ χρησιμοποίησε και μια επιπρόσθετη προσέγγιση στο δικό της εμφύτευμα ενσωματώνοντας έναν «έξυπνο κωδικοποιητή». Ο «κωδικοποιητής» αυτός μεταβάλλει τη διέγερση των νεύρων που οδηγούν από τον αμφιβληστροειδή χιτώνα στον εγκέφαλο με έναν τρόπο που προσομοιάζει στη φυσική διαδικασία που χρησιμοποιεί ο χιτώνας για να στείλει εικόνες στις αρμόδιες περιοχές του εγκεφάλου.
Το «κλειδί» της νέας επιτυχίας ήταν η ανακάλυψη ότι τα φωτοευαίσθητα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς χρησιμοποιούν ένα είδος κώδικα – μια σειρά εξισώσεων – προκειμένου να μετατρέπουν το φως σε ηλεκτρικούς παλμούς που αποστέλλονται στον εγκέφαλο μέσω εξειδικευμένων κυττάρων του χιτώνα, των γαγγλίων.
«Είναι απαραίτητο να διεγερθούν μεγάλοι αριθμοί κυττάρων αλλά παράλληλα η διέγερσή τους πρέπει να γίνει με τον κατάλληλο κώδικα – εκείνον που ο αμφιβληστροειδής χρησιμοποιεί υπό φυσιολογικές συνθήκες για να επικοινωνεί με τον εγκέφαλο» εξήγησε η δρ Νίρενμπεργκ και προσέθεσε ότι «οι επιστήμονες προσπαθούσαν να βρουν αυτόν τον κώδικα μόνο σε ό,τι αφορούσε απλά ερεθίσματα – εμείς όμως ξέραμε ότι ο κώδικας έπρεπε να γενικευθεί ώστε να είναι αποτελεσματικός σε οποιοδήποτε ερέθισμα όπως πρόσωπα ή τοπία, οτιδήποτε βλέπει ένα άτομο».
Διέγερση φωτοευαίσθητων πρωτεϊνών
Ο «κωδικοποιητής» των ερευνητών του Weill Cornell αποτελείται από ένα μικροτσίπ που μετατρέπει τις εικόνες σε ηλεκτρικούς παλμούς. Μια μίνι «μηχανή προβολής» που βρίσκεται μέσα στον «κωδικοποιητή» μετατρέπει ξανά τους ηλεκτρικούς παλμούς σε παλμούς φωτός που χρησιμοποιούνται για τη διέγερση φωτοευαίσθητων πρωτεϊνών στα γάγγλια του αμφιβληστροειδούς.
Πρέπει βέβαια να σημειωθεί ότι στα πειράματα στα ποντίκια οι φωτοευαίσθητες πρωτεΐνες των γαγγλίων εισήχθησαν στους οφθαλμούς με χρήση γονιδιακής θεραπείας. Και οι άνθρωποι θα πρέπει να υποβληθούν στην ίδια διαδικασία ώστε να υπάρχει όφελος από αυτήν, σύμφωνα με τη δρα Νίρενμπεργκ.
Στο πλαίσιο των πειραμάτων της η ερευνητική ομάδα δημιούργησε δύο εμφυτεύματα, εκ των οποίων το ένα περιείχε τον κώδικα και το δεύτερο όχι. Οι προσθετικές συσκευές τοποθετήθηκαν στα μάτια δύο ομάδων ποντικών και όπως προέκυψε μόνο το τσιπ που περιείχε τον κώδικα επέτρεψε στα πειραματόζωα να διακρίνουν λεπτομέρειες.
«Έσπασαν» τον κώδικα
Οι ειδικοί με επικεφαλής τη νευροεπιστήμονα Σίλα Νίνερμπεργκ αναφέρουν με δημοσίευσή τους στην επιθεώρηση «Proceedings of the National Academy of Sciences» ότι «έσπασαν» τον κώδικα τον οποίον χρησιμοποιεί ο αμφιβληστροειδής προκειμένου να στείλει εικόνες στα οπτικά κέντρα του εγκεφάλου και ενσωμάτωσαν τον κώδικα αυτό σε ένα μικροτσίπ που μπορεί να εμφυτευθεί στο μάτι.
Πειράματα στους αμφιβληστροειδείς χιτώνες τυφλών ποντικών έδειξαν ότι το «βιονικό» εμφύτευμα βελτίωσε σημαντικά την όραση σε σύγκριση με τα υπάρχοντα μικροτσίπ. Οι ερευνητές σημείωσαν μάλιστα ότι «έσπασαν» και τον κώδικα που αφορά την όραση των πιθήκων, γεγονός σημαντικό αφού ουσιαστικώς ο κώδικας αυτός είναι ίδιος με εκείνον του οπτικού συστήματος των ανθρώπων.
Στόχος των επιστημόνων είναι να κατασκευάσουν φουτουριστικά εμφυτεύματα για τους τυφλούς, παρόμοια με εκείνα που χρησιμοποιούνταν στο Star Trek, ελπίζοντας ότι έτσι θα βελτιώσουν την όραση των περισσότερων από 25 εκατομμυρίων ανθρώπων παγκοσμίως οι οποίοι σήμερα πάσχουν από ασθένειες των οφθαλμών όπως η εκφύλιση της ωχράς κηλίδας και η μελαγχρωστική αμφιβληστροειδοπάθεια. Οι παθήσεις αυτές προκαλούν απώλεια των φωτοευαίσθητων κυττάρων του αμφιβληστροειδούς.
Ριζική βελτίωση των εμφυτευμάτων
Η επικεφαλής της νέας μελέτης δρ Νίρενμπεργκ τόνισε ότι η νέα εξέλιξη φέρνει ριζική βελτίωση στα εμφυτεύματα των οφθαλμών τα οποία μέχρι σήμερα είχαν περιορισμένη επιτυχία στην αποκατάσταση της όρασης. «Είναι εκπληκτικό. Μπορούμε ήδη να κάνουμε τυφλά ποντίκια να δουν και κινούμαστε γρήγορα ώστε να επιτύχουμε σύντομα το ίδιο και στους ανθρώπους. Το εμφύτευμα που δημιουργήσαμε είναι η πρώτη προσθετική συσκευή που έχει τη δυνατότητα να παρέχει φυσιολογική ή σχεδόν φυσιολογική όραση επειδή διαθέτει ενσωματωμένο τον κώδικα που χρησιμοποιεί ο ίδιος ο οργανισμός για τη μετάδοση των εικόνων από τον αμφιβληστροειδή στον εγκέφαλο».
Τα υπάρχοντα εμφυτεύματα που χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση της όρασης βασίζονται σε μικροσκοπικά φωτοευαίσθητα ηλεκτρόδια τα οποία προσομοιώνουν τη λειτουργία των φωτοευαίσθητων κυττάρων του αμφιβληστροειδούς, δηλαδή των ραβδίων και των κωνίων, που χάνονται. Ωστόσο αυτά τα πρωτότυπα έχουν δείξει πολύ περιορισμένη επιτυχία στις δοκιμές σε ανθρώπους: επιτρέπουν στους ασθενείς να βλέπουν μόνο μερικές εκλάμψεις φωτός ή σκιές, δεν τους παρέχουν όμως τη δυνατότητα να διακρίνουν λεπτομέρειες, όπως για παράδειγμα τα πρόσωπα.
Ο «έξυπνος κωδικοποιητής»
Μέχρι σήμερα οι επιστήμονες προσπαθούσαν να ξεπεράσουν αυτούς τους τεχνικούς «σκοπέλους» αυξάνοντας τον αριθμό των ηλεκτροδίων στα εμφυτεύματα. Ωστόσο η ομάδα της δρος Νίρενμπεργκ χρησιμοποίησε και μια επιπρόσθετη προσέγγιση στο δικό της εμφύτευμα ενσωματώνοντας έναν «έξυπνο κωδικοποιητή». Ο «κωδικοποιητής» αυτός μεταβάλλει τη διέγερση των νεύρων που οδηγούν από τον αμφιβληστροειδή χιτώνα στον εγκέφαλο με έναν τρόπο που προσομοιάζει στη φυσική διαδικασία που χρησιμοποιεί ο χιτώνας για να στείλει εικόνες στις αρμόδιες περιοχές του εγκεφάλου.
Το «κλειδί» της νέας επιτυχίας ήταν η ανακάλυψη ότι τα φωτοευαίσθητα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς χρησιμοποιούν ένα είδος κώδικα – μια σειρά εξισώσεων – προκειμένου να μετατρέπουν το φως σε ηλεκτρικούς παλμούς που αποστέλλονται στον εγκέφαλο μέσω εξειδικευμένων κυττάρων του χιτώνα, των γαγγλίων.
«Είναι απαραίτητο να διεγερθούν μεγάλοι αριθμοί κυττάρων αλλά παράλληλα η διέγερσή τους πρέπει να γίνει με τον κατάλληλο κώδικα – εκείνον που ο αμφιβληστροειδής χρησιμοποιεί υπό φυσιολογικές συνθήκες για να επικοινωνεί με τον εγκέφαλο» εξήγησε η δρ Νίρενμπεργκ και προσέθεσε ότι «οι επιστήμονες προσπαθούσαν να βρουν αυτόν τον κώδικα μόνο σε ό,τι αφορούσε απλά ερεθίσματα – εμείς όμως ξέραμε ότι ο κώδικας έπρεπε να γενικευθεί ώστε να είναι αποτελεσματικός σε οποιοδήποτε ερέθισμα όπως πρόσωπα ή τοπία, οτιδήποτε βλέπει ένα άτομο».
Διέγερση φωτοευαίσθητων πρωτεϊνών
Ο «κωδικοποιητής» των ερευνητών του Weill Cornell αποτελείται από ένα μικροτσίπ που μετατρέπει τις εικόνες σε ηλεκτρικούς παλμούς. Μια μίνι «μηχανή προβολής» που βρίσκεται μέσα στον «κωδικοποιητή» μετατρέπει ξανά τους ηλεκτρικούς παλμούς σε παλμούς φωτός που χρησιμοποιούνται για τη διέγερση φωτοευαίσθητων πρωτεϊνών στα γάγγλια του αμφιβληστροειδούς.
Πρέπει βέβαια να σημειωθεί ότι στα πειράματα στα ποντίκια οι φωτοευαίσθητες πρωτεΐνες των γαγγλίων εισήχθησαν στους οφθαλμούς με χρήση γονιδιακής θεραπείας. Και οι άνθρωποι θα πρέπει να υποβληθούν στην ίδια διαδικασία ώστε να υπάρχει όφελος από αυτήν, σύμφωνα με τη δρα Νίρενμπεργκ.
Στο πλαίσιο των πειραμάτων της η ερευνητική ομάδα δημιούργησε δύο εμφυτεύματα, εκ των οποίων το ένα περιείχε τον κώδικα και το δεύτερο όχι. Οι προσθετικές συσκευές τοποθετήθηκαν στα μάτια δύο ομάδων ποντικών και όπως προέκυψε μόνο το τσιπ που περιείχε τον κώδικα επέτρεψε στα πειραματόζωα να διακρίνουν λεπτομέρειες.
tovima.gr
.jpg)
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου
ΠΡΟΣΟΧΗ: Οι απόψεις των αναρτήσεων δεν ταυτίζονται υποχρεωτικά με τις δικές μας.
Σημείωση: Μόνο ένα μέλος αυτού του ιστολογίου μπορεί να αναρτήσει σχόλιο.