211service.com
Nu ser jag dig
Forskare har byggt en ny typ av näthinnaprotes som en dag kan återställa detaljerad syn för de miljontals människor som har förlorat sin syn på grund av näthinnesjukdom.
Synlinje: En ny teknik gör det möjligt för forskare att ta en gråskalebild (överst till vänster), koda den (överst till höger) och överföra den till hjärnan med mycket mindre förlust i trohet (nedre till vänster) än vad standardmetoden tillåter (nedre höger).
Hjärnforskare Sheila Nirenberg , från Weill Cornell Medical College i New York, och postdoktorand Chethan Pandarinath har gjort det möjligt för blinda möss att se nästan normala bilder av allt från människors och djurs ansikten till komplexa panoramabilder av Central Park.
Konstgjorda näthinnor finns redan. Men de kräver operation för att implantera en rad elektroder djupt in i ögat. Elektroderna stimulerar celler som överför information till hjärnan och måste drivas av ett externt batteri. De är kapabla att återställa grov syn, vilket gör att patienterna bara kan fånga upp stora kontraster och kanter, som ett ljust föremål mot en mörk bakgrund. Men Nirenbergs forskning, som presenterades i veckan vid Society for Neuroscience-mötet i San Diego, gör att stillbilder och rörliga bilder kan förmedlas renare och snabbare än någonsin tidigare. Och metoden kräver ingen operation.
I däggdjursögon upptäcker en uppsättning celler i näthinnan ljus, och sedan vidarebefordrar ett separat lager av celler, som kallas ganglionceller, den informationen till hjärnan. Eftersom makuladegeneration och andra näthinnesjukdomar gör att de ljusupptäckande cellerna dör men lämnar gangliecellerna intakta, har forskare i 50 år försökt dechiffrera deras kod – mönstren som gangliecellerna skjuter efter – för att dra nytta av ögats naturliga kretsar. Nirenberg har nu spikat det, eller åtminstone en nära uppskattning. Efter 10 års arbete vet hon förhållandet mellan vad vi ser och hur det översätts till mönster för ganglioncellsavfyrning.
Det är verkligen en triumf för vårt område, säger Jonathan Victor , en neuroscientist vid Weill Cornell Medical College som inte var involverad i forskningen. I efterhand kan det tyckas som att det var uppenbart att man inte bara behöver skicka signaler till hjärnan (som nuvarande konstgjorda näthinnor gör) utan också ta reda på hur näthinnan omvandlar ljus till just de signaler som den sänder. Men på något sätt har ingen någonsin tänkt på det på det sättet.
Efter att ha dechiffrerat näthinnans kod ville Nirenberg leverera den till hjärnan på ett sätt som var mer exakt än vad som var möjligt med befintlig elektrodteknologi. För detta vände hon och hennes kollegor till optogenetik, en nyutvecklad teknik som infunderar neuroner med ljuskänsliga proteiner från blågröna alger, vilket får dem att brinna när de utsätts för ljus.
Forskarna använde möss som var genetiskt modifierade för att uttrycka ett av dessa proteiner, kanalrodopsin, i deras ganglionceller. Sedan presenterade de mössen med en bild som hade översatts till ett rutnät med 6 000 pulserande ljus. Varje ljus kommunicerade med en enda ganglioncell, och varje ljuspuls fick sin motsvarande cell att avfyras, vilket överförde den kodade bilden till hjärnan. Just nu kan du inte få enskilda celler att avfyra med elektroder. Med kanalrodopsin kan du rikta in dig på individuella ganglionceller, säger Nirenberg.
Hos människor skulle en sådan installation kräva ett par högteknologiska glasögon, inbäddade i vilka skulle vara en liten kamera, ett kodarchip för att översätta bilder från kameran till näthinnekoden och en miniatyruppsättning av tusentals ljus. När varje ljus pulserade, skulle det utlösa en kanalrodopsin-laddad gangliecell. Kirurgi skulle inte längre krävas för att implantera en elektronmatris djupt in i ögat, även om någon form av genterapi skulle krävas för att patienterna skulle kunna uttrycka kanalrodopsin i sina näthinnor. Nirenberg och Pandarinath har börjat samarbeta med en specialist på retinal genterapi, ögonläkare vid University of Florida William Hauswirth .
Det är en ganska ny strategi. Jag har inte sett något sånt där ute än, säger Ed Boyden , en bioingenjör vid MIT och en av upphovsmännen till optogenetik. Uppgifterna ser ut som om de skulle kunna göra vissa saker som kan vara ganska kraftfulla, stimulera näthinnan på ett sätt som kan få neuroner att mer exakt simulera normal syn.
Under tiden kan den dechiffrerade retinalkoden även appliceras på implantat som redan finns på marknaden. Nirenberg för samtal med näthinneprotesmakare Andra synen , i Sylmar, Kalifornien, som har implanterat elektrodsystem i ett antal patienter. Vi skulle bara ta ut deras mjukvara och sätta in vår mjukvara, säger Nirenberg. Det kommer att ta lite tid att göra genterapiversionen, så låt oss åtminstone göra något med patienterna som redan har implanterat elektroderna.