Dirbtine retina gali atgauti akis

Du JAV tyrejai zenge didziuli zingsni pletojant technologijas, kad aklieji galetu matyti: jie padare dirbtine tinklaine, kuri atkure normalia regejima aklu peliu. Jie jau sukure buda sukurti panasia bezdzioniu prietaisa, kuri jie tikisi greitai perprojektuoti ir isbandyti zmonems.
Dirbtiniai tinklainiai nera naujas isradimas, taciau iki siol pagamintieji gamina tik grubius regejimo laukus, kuriuose vartotojas mato taskus ir sviesos krastus, kad padetu jiems vaziuoti.
Taciau sukurta Sheila Nirenberg ir Chethan Pandarinath Weyl Cornell medicinos koledze Niujorke leido gyvunams aptikti veido savybes ir stebeti judancius vaizdus.
Rugpjucio 13 d. Paskelbtoje ataskaitoje jie pranesa apie savo laimejimus internete Nacionalines mokslu akademijos (PNAS) darbas.

Unikalus bruozas: koduojami nerviniai signalai

Ju dirbtine tinklaine yra kitokia, nes ji apima unikalia savybe: nervini koda, kuri tinklaines lasteles naudoja vaizdinei informacijai perduoti i smegenis. Sujungus koda su gebejimu stimuliuoti daugybe sviesos jautriu lasteliu, sukurta sistema, suteikianti smegenims teisinga informacijos kieki ir tipa, kad butu galima "pamatyti".
Svino autorius Nirenberg, skaiciavimo neurologas Weill Cornell'e, spaudai pranese, kad viena diena aklai zmones gales deveti skydeli, panasu i viena "Geordi La Forge", kuris naudojamas televizijos sou "Star Trek". Skydelyje bus kamera, kuri uzfiksuoja sviesa ir lusta, kuri pavercia ta sviesa i koda, kuri smegenys naudoja, kad atkurtu vaizda.
"Tai puikus laikas. Mes galime matyti aklu peliu tinklaines, ir mes judame taip greitai, kaip galime padaryti ta pati zmonems, - sake Nirenbergas, Fiziologijos ir biofizikos katedros profesorius ir Weill Cornellio skaiciavimo biomedicinos institutas.

Kaip veikia "Retina"

Mokslininkai tikisi, kad dirbtinio tinklaines gali buti naudojami zmogaus aklumui gydyti per desimtmeti.Normalus regejimas yra ta vieta, kur sviesa patenka i akis ir patenka i sviesai jautrias lasteles, kurios liecia tinklaines pavirsiu. Tinklelio "grandines" pavercia sviesa i koduotu elektriniu signalu arba neuronu impulsu serija ir perduoda jas i isvesties lasteles, vadinamas ganglionu lasteles, perduodancias koduotus impulsus i smegenis per optini nerva akies gale.
Smegenys supranta koduotu nerviniu impulsu srauta ir vercia ja i prasmingus vaizdus.
Bendra aklumo priezastis yra tai, kad tinklaine yra pazeista ligomis, kurios sunaikina fotoreceptorius, ir (arba) sunaikina grandines, kurios sukuria koduotus nervinius impulsus. Taciau daznai sios ligos nepazeidzia isvesties lasteliu.

Kodel dabartinis protezavimas negali atlikti viso darbo

Dabartinis protezavimas atliekamas naudojant elektrodus, kurie yra implantuojami i akla paciento aki, kad galetu isgyventi lasteles: jie stimuliuoja ganglijos lasteles su elektros srove.
Taciau sis metodas sukuria tik labai grubius regejimo laukus: lasteles yra stimuliuojamos, taciau jie negauna tinkamu signalu, tam tikro tipo "balto triuksmo" neuronu ekvivalento.
Mokslininkai dirba ivairiais budais tobulinti si poziuri. Pavyzdziui, vienas is budu yra tureti daugiau stimuliuojanciu implantu, tikintis, kad su daugiau stimuliacijos, vaizdas pageres.
Kitas bandomasis metodas - naudoti genu terapija, kad generuotu sviesai jautrus baltymus tinklaineje, skatinant gangliju lasteles.
Taciau isradimas, "laukiantis ivykio", kaip aiskina Nirenberg, yra tas, kuris ne tik skatina daugybe lasteliu, bet ir skatina juos tinkamu kodu, ta pati, kuri tinklaine naudoja bendraujant su smegenimis.

Kaip jie padare atradima

Nirenberg turejo ideja, kad bet koks sviesos akis, patenkantis i tinklaine, turi buti konvertuojamas i lygiavercius nervu impulsu modelius per bendra koda arba matematiniu lygciu rinkini.

Ji teige, kad zmones bando rasti paprastu modeliu koda. Taciau ji buvo isitikinusi, kad kodas turi buti apibendrinamas bet kokio pobudzio stimuliams, paprastas ir sudetingas, nesvarbu, ar tai butu veidai, krastovaizdziai, ar viskas, ka ziuri akys.
Faktinis "aha" momentas atejo, kai ji dirbo del kodo del kitos priezasties, sake Nirenberg. Ji suprato, ka ji rado, galetu dirbti protezu.
Taigi ji ir Pandarinath ivede lygtis, kurias jie dirbo elektronineje mikroschemoje, ir sujunge ja su mini projektoriumi.
Lusta pavercia i aki koduojamu elektriniu impulsu sviesos rasta (vaizda), o mini projektorius pavercia juos sviesos impulsais.
Sviesos impulsai stimuliuoja sviesai jautrius baltymus, kurie buvo ikisti i ganglionu lasteles, o rezultatas - smegenys gauna koduojamus nervinius impulsus.
Jie isbande si metoda pelems. Jie sukure ir palygino dvi protezavimo versijas: viena be kodo ir viena su kodu.
Nirenbergas teige, kad efektas buvo dramatiskas. Ivede koda, sistemos nasumas "soktelejo" iki normalaus lygio, ty:
"... sistemos isvesties metu buvo pakankamai informacijos, kad rekonstruotu veidu vaizdus, ??gyvunus - is esmes tai, ka bandeme", - sake Nirenbergas.
Jie atliko keleta grieztu bandymu, kad nustatytu, kad protezavimo pagalba aklu peliu tinklainese buvo suderinti tie, kuriuos gamino tinklaines, matydami pelems.
Tyrimas rodo, kad svarbiausi sudedamosios dalys labai efektyviam tinklaines protezavimui, tinklaines kodui ir gangliju lasteliu stimuliavimo dideles skiriamosios gebos formavimui dabar yra daugiau ar maziau idiegtos, sake Nirenbergas.

Kitas zingsnis

Naujasis prietaisas suteikia vilties 25 milijonams zmoniu visame pasaulyje, kuriu aklumas atsiranda del tinklaines ligu.Narkotikai gali padeti siek tiek procentu sios populiacijos, taciau ju geriausia galimybe atstatyti regejima yra su protezu.
Dabar protezu saugumas ir veiksmingumas tures buti isbandytas atliekant bandymus su zmonemis, ypac siekiant parodyti, kad genu terapijos dalis, uztikrinanti sviesai jautriu baltymu sauguma, yra saugi.
Taciau Nirenbergas teigia, kad genu terapijos dalis pasirodys saugi, nes tai yra tas pats gydymo budas, kuris buvo istirtas kitu tinklaines ligu gydymui.
Ji teige, kad visas procesas buvo "jaudinantis" ir kad ji negali laukti, kol bandymai bus atlikti, kad pacientai galetu pradeti naudotis kuo greiciau.
Paramos teikimas is Nacionaliniu sveikatos institutu ir Kornelio universiteto Kompiuterines biomedicinos instituto padejo finansuoti tyrima, ir abu autoriai pateike patentu i prietaisa.
Parase Catharine Paddock, PhD