211service.com
Hjärnimplantat för att återställa synen
En dag kan det vara möjligt att återställa synen hos personer som är medfödda blinda genom att placera ett implantat i en del av synsystemet som hittills ignorerats. Till skillnad från de flesta synproteser i avancerad utveckling kan detta nya tillvägagångssätt göra det möjligt att behandla blindhet även när hela ögat är skadat.
Bionic vision: Forskare vid Harvard Medical School siktar på att bygga en liten digitalkamera som ska mata bilder till en extern signalprocessor som bärs av patienten. Processorn kommer att översätta bilden från kameran till neurala impulser och sedan överföra dem trådlöst till en implanterad stimulator. Stimulatorn kommer att driva en uppsättning elektroder placerade i den laterala genikulära kärnan i hjärnan för att framkalla bilder i patientens hjärna.
Medan arbetet fortfarande är i de tidiga stadierna, föreställer sig forskare i slutändan en enhet som översätter bilder från en digitalkamera till neurala impulser och sedan matar in den informationen i det visuella systemet, så att bäraren kan se.
Tidigare forskning har visat att visuella förnimmelser, så kallade percepts, kan framkallas hos blinda personer genom att elektriskt stimulera nervceller i synsystemet. Forskare vid Harvard Medical School i Boston designar en synprotes som bygger på den observationen.
Flera typer av synförstärkande proteser är för närvarande under utveckling, varav några redan testas på människor. Men medan dessa till stor del riktar sig mot näthinnan, valde Harvard-forskarna att fokusera på en del av det visuella systemet som kallas den laterala geniculate nucleus (LGN), en relästation längs vägen från synnerven till den visuella cortex, där visuell information bearbetas. Eftersom det är uppströms ögat kan detta område riktas mot personer med omfattande ögonskador.
Multimedia
Se en animering av djurets ögonrörelser.
Och till skillnad från platser i den visuella cortex, är LGN ett av de första stoppen i det visuella systemet, vilket innebär att de neurala signalerna som kodar för visuell information ännu inte har bearbetats och spridits i stor omfattning i hela hjärnan. [I LGN] finns det en enkel kartläggning av den visuella scenen på vävnaden, säger John Pezaris , en neurala systemingenjör vid Harvard Medical School, som var medförfattare till forskningen tillsammans med neuroforskare Clay Reid , också vid Harvard Medical School. Detta innebär att specifika delar av LGN är kopplade till specifika delar av den visuella scenen. När en lampa blinkar på en plats, till exempel, kommer motsvarande område i LGN att aktiveras.
För att avgöra om aktiviteten i LGN kan efterlikna visuella stimuli, implanterade forskarna elektroder i LGN:erna hos två apor som hade tränats för att flytta sina ögon snabbt mot ljuspunkter när de dök upp på en skärm. När en del av LGN som motsvarar en specifik del av synfältet stimulerades elektriskt, flyttade aporna blicken till den punkten på skärmen. Resultaten, publicerade idag i Proceedings of the National Academy of Sciences , tyder på att aporna såg pulserna i sitt synfält trots att ingenting visades på skärmen.
Det är ett helt fantastiskt arbete, säger James Morrison , en fysiolog och huvudutredare för Näthinneprotesgrupp vid University of Glasgows Institute of Biomedical and Life Sciences, i Skottland. Men, säger Morrison, är LGN:s position en stor nackdel med tillvägagångssättet. Den är placerad i mitten av huvudet, vilket gör den svår att komma åt.
Nya framsteg inom neurokirurgiska tekniker, såsom djupa hjärnstimulatorer för behandling av Parkinsons sjukdom, kan hjälpa till att lösa detta problem: LGN är bara några centimeter från var dessa stimulatorer är placerade, säger Pezaris.
Ändå är det för tidigt att säga om fynden kommer att leda till bättre hjärnimplantat. Även om jag tror att uppsatsen har vetenskapliga förtjänster, tror jag att det kommer att bli extremt svårt att återställa blindhet därifrån, säger Thomas Serre , en neuroforskare vid Centrum för biologiskt och beräkningsmässigt lärande vid MIT:s McGovern Institute for Brain Research. Han tror att nervceller i LGN kan vara placerade för nära varandra för att stimuleras individuellt, vilket skulle vara viktigt för att försöka reproducera naturlig syn. Jag tror inte att vi någonsin kommer att kunna gå längre än att generera väldigt enkla uppfattningar som ljuspunkter, säger han.
Pezaris accepterar att det krävs en enorm mängd arbete innan LGN kan användas för att behandla blindhet, men han säger att detta arbete åtminstone öppnar dörren till den möjligheten. Det här var bara det första mycket lilla steget, säger han.