4 Minuten
Regos praradimo esmė ir sprendimų paieškos
Milijonai žmonių visame pasaulyje kenčia nuo regos praradimo ar aklumo dėl tinklainės fotoreceptorių ląstelių nykimo. Šios specializuotos šviesai jautrios neuroninės ląstelės yra būtinos norint paversti matomą šviesą elektriniais signalais, kurie per regos nervą perduodami į smegenis, suteikdami mums galimybę matyti. Fotoreceptorių degeneracija, kurią sukelia genetinės ligos, pažeidimai ar traumos, dažnai lemia rimtą regos sutrikimą ar visišką aklumą. Todėl pažangios tinklainės protezai jau ilgą laiką buvo vienas svarbiausių regos atkūrimo tyrimų tikslų.
Naujos kartos tinklainės implantai: proveržis tradicinių technologijų srityje
Fudano universiteto (Kinija) mokslininkų tyrimai ženkliai pažengė regos atkūrimo srityje. Komanda sukūrė inovatyvius tinklainės implantų prototipus, kurie ne tik pakeičia sunykusias fotoreceptorių ląsteles, bet ir suteikia bandymuose dalyvavusioms pelėms bei makakoms infraraudonųjų spindulių matymo galimybę – tai išplečia natūralų regėjimo spektrą. Šis pasiekimas pranoksta ankstesnius tinklainės protezus, kurie dažnai buvo sudėtingi, su ribota funkcija bei reikalinga išorine įranga.
Ankstesnių tinklainės protezų ribotumai
Tradiciniai tinklainės implantai dažniausiai naudojo elektrodų matricas, kurios stimuliavo likusias tinklainės nervines ląsteles ir taip pakeisdavo prarastas fotoreceptorius. Tokie pacientai turėjo nešioti specialius akinius su kamera, fiksuojančia ir perduodančia vaizdinę informaciją implantui. Nors ankstesni tinklainės implantai leido dalinai atkurti regėjimą, jie turėjo daug trūkumų: buvo gremėzdiški, reikalavo išorinio energijos šaltinio, pasižymėjo mažu raiškumu ir reikėjo sudėtingų operacijų. Dėl to daugelis šių prietaisų buvo pašalinti iš klinikinės praktikos.
Inovacija naudojant fotovoltinius medžiagas
Siekdama efektyvesnio regos atkūrimo, Fudano komanda atliko daugybę medžiagų simuliacijų, ieškodami tinkamos medžiagos, gebančios sukurti elektros srovę plačiame šviesos spektre be išorinio energijos šaltinio. Galiausiai jie pasirinko telurą – retą elementą, turintį metalinių ir nemetallinių savybių, ir iš jo nanolaidų sukūrė ploną tinklelį eksperimentiniams implantams. Ši fotovoltinė technologija leidžia įrenginiui tiesiogiai matyti tiek matomą, tiek ir infraraudonąją šviesą bei paversti ją nerviniais signalais tinklainėje.
Eksperimentiniai pasiekimai: regos atkūrimas ir išplėtimas gyvūnų modeliuose
Pirmieji telurinių nanolaidų tinklo implantai buvo išbandyti pelėms, kurios genetiškai modifikuotos aklumo sindromui dėl fotoreceptorių nykimo. Implantai buvo kruopščiai viename plone tarp fotoreceptorių sluoksnio ir tinklainės pigmentinio epitelio, užtikrinant optimalų signalų perdavimą. Biologinio suderinamumo tyrimai parodė, kad implantai nesukėlė reikšmingų imuninių reakcijų ar atmetimo.
Elgesio tyrimai ir regos atstatymo įrodymai
Siekdami įvertinti regos atkūrimo efektyvumą, tyrėjai atliko įvairius elgesio testus. Pradinių refleksų tyrimuose – pavyzdžiui, vertinant vyzdžių susitraukimą šviesai – aklos suimplantuotos pelės reagavo panašiai kaip sveikos. Kompleksiškesnių bandymų metu pelės buvo mokomos atpažinti apšvietimo pokyčius ir už tai gauti vandens atlygį. Implantą turinčios pelės užduotis atliko 85% sėkmingai – beveik taip gerai, kaip sveikos gyvūnų kontrolės (98% sėkmė), žymiai pranokdamos neimplantuotas aklas peles.
Infraraudonųjų spindulių matymas: sensorikos ribų praplėtimas
Stulbinamas atradimas buvo implantų suteiktas gebėjimas pelėms reaguoti į infraraudonąją šviesą, kurios natūraliai jos – kaip ir žmonės – nemato. Atliekant vizualines užduotis infraraudonųjų spindulių apšvietime, kontrolinės pelės sprendimus darydavo atsitiktinai, o implantą turinčios gyvūnų grupės rezultatai buvo ženkliai geresni. Papildomai nustatyta, jog jos galėjo lokalizuoti infraraudonos šviesos šaltinius ir netgi atskirti skirtingas geometrines figūras – tai rodo tikrą, o ne tik automatinę funkciją už matomo spektro ribų.
Bandymų su primatais perspektyvos
Siekiant technologiją artinti prie žmonių, telegramo tinklo implantai buvo ištirti su sveikomis makakomis – primatais, kurių regėjimo sistema panašesnė į žmogaus. Makakos gebėjo matyti infraraudonąją šviesą neprarandant įprasto regėjimo aštrumo – tai reikšmingas žingsnis link tinklainės implantų pritaikymo žmonėms.
Pagrindiniai iššūkiai: jautrumas, adaptacija ir chirurginės rizikos
Nors pasiekti rezultatai įspūdingi, išlieka nemažai iššūkių. Fudano mokslininkai pažymi, kad telurinių nanolaidų tinklų jautrumas vis dar mažesnis nei natūralių fotoreceptorių, todėl atkuriamos regos kokybė vis dar ribota. Be to, sudėtinga tiksliai įvertinti gyvūnų subjektyvią matymo patirtį; elgesio testai rodo funkcijas, tačiau perceptinė kokybė lieka neaiški.
Implantuotos pelės taip pat turėjo adaptuotis prie naujos signalų interpretacijos – tai primena žmogaus pacientų patirtį su ankstesnės kartos tinklainės protezais. Šiose studijose regos užduotims naudota lazerinė projekcija, todėl kyla klausimas, kaip implantai veiks esant natūraliam apšvietimui.
Implantavimo procedūros rizikos
Pati implantacijos chirurginė procedūra kelia riziką. Telurio tinklo įstatymas reikalauja vietinio tinklainės atskyrimo ir minimalios incizijos, kas sergančiose ar pažeistose akyse gali sukelti fibrozę ar randėjimą. Ekspertų komentarais, ispanų bioinžinierius Eduardo Fernández išskiria šias komplikacijas, tačiau pažymi, kad Fudano komandos metodas – daug žadantis bioninės regos sričiai. Tolimesni universitetiniai tyrimai koncentruojasi į ilgalaikio saugumo vertinimą ne žmogaus primatams bei sąsajos su tinklainės audiniais tobulinimą.
Ateities perspektyvos: bioninės ir išplėstos regos galimybės
Integravus pažangias, tokias kaip teluriumo nanolaidai, medžiagas į tinklainės implantus, galima iš esmės pakeisti aklumo ir regėjimo atkūrimo gydymą. Pasitelkus fotovoltinį efektą, tokie implantai ateityje galėtų ne tik grąžinti regėjimą sergantiems tinklainės degeneracija, bet ir praplėsti žmogaus sensorines ribas – suteikti infraraudonąją regą. Nors medicininiam taikymui tinkami įrenginiai dar tolimoje ateityje, nuolatiniai tyrimai siekia didesnio jautrumo, geresnės saugos ir geresnės adaptacijos rezultatų.
Išvada
Fudano universiteto inovatyvūs tinklainės implantų tyrimai žymi svarbią pažangą regos atkūrimo technologijose. Sėkmingai grąžinę bazinį matymą ir išplėstą jautrumą infraraudonajai šviesai tiek akliems, tiek regintiems gyvūnams, mokslininkai įrodė naujos kartos bioninės regos sistemos potencialą. Nors išlieka jautrumo ir chirurginės rizikos iššūkių, tolimesnė technologinė plėtra žada ateitį, kur inovatyvūs tinklainės implantai gali ne tik grąžinti regėjimą pacientams, bet ir atverti naujas sensorines galimybes visame pasaulyje.
Kommentare