هل يمكنك أن تتخيل ما يشعر به الشخص الذي لا يرى أو بالكاد يرى العالم من حوله؟ تسمى هذه الحالة بالعمى - عدم القدرة على إدراك المحفزات البصرية بسبب الاضطرابات المرضيةفي العين نفسها أو في الأعصاب البصرية أو في الدماغ. في عام 1972 المنظمة العالميةاعتمدت منظمة الصحة العالمية التعريف التالي: يعتبر الشخص أعمى إذا كانت حالته حادة الرؤية المركزيةفي ظل ظروف الحد الأقصى للتصحيح لا يتجاوز 3/60. مع مثل هذه الرؤية، لا يستطيع الشخص في ظروف النهار مع أقصى تصحيح بصري عد الأصابع من مسافة 3 أمتار.

لذلك، في مثل هذه الحالات، تم اقتراح فكرة التحفيز الكهربائي للشبكية أو القشرة البصرية، وإنشاء طرف صناعي يحاكي من خلال آلية عمله العمليات الحقيقية لنقل الإشارات الكهربائية.

هناك عدة خيارات للزراعة الإلكترونية، أفكار جديدة تظهر كل عام، ولكن المصطلح نفسه “ عين الكترونية"تم تطوير (العين الإلكترونية) بواسطة دانييل بالانكر، الموظف في جامعة ستانفورد ومجموعته البحثية "الفيزياء الطبية الحيوية وتقنيات طب العيون".

تم إجراء زراعة نموذج العين الإلكترونية Argus II (بالمناسبة، النموذج الوحيد الذي يحمل علامة الاتحاد الأوروبي، ولكنه غير معتمد في روسيا) في روسيا في يوليو 2017 على مريض واحد. وسمعنا من جميع المصادر التليفزيونية أن الناس الآن سيتمكنون من رؤية العالم كما كان من قبل. يطلب المئات من الأشخاص الحصول على عين إلكترونية، ويطالب البعض أيضًا بزراعة شرائح للرؤية الفائقة.

فماذا لدينا اليوم وهل يمكن أن يتحقق حلم رؤية العالم بعد فقدان البصر؟

الجوانب البيولوجية لأطراف الشبكية الاصطناعية

الإلكترونيات هي أطراف صناعية وعناصر مزروعة لأجزاء من جسم الإنسان تشبه في المظهر والوظيفة الأعضاء أو الأطراف الحقيقية. اليوم يتم مساعدة الناس بنجاح حياة كاملةالأذرع الإلكترونية والساقين والقلوب وأعضاء السمع. الغرض من إنشاء عين إلكترونية هو مساعدة الأشخاص ضعاف البصر الذين يعانون من مشاكل في شبكية العين أو العصب البصري. يجب أن تحل الأجهزة المزروعة مكان الشبكية المتضررة محل ملايين الخلايا المستقبلة للضوء في العين، ولكن ليس بنسبة 100%.
تشبه تقنية العين تلك المستخدمة في أدوات السمع التي تساعد الصم على السمع. وبفضل ذلك، يكون المرضى أقل عرضة للخسارة الرؤية المتبقيةوأولئك الذين فقدوا بصرهم - لرؤية الضوء ولديهم على الأقل بعض القدرة على التنقل في الفضاء بشكل مستقل.

الجوانب التكنولوجية

المبدأ العام للعين الإلكترونية هو كما يلي: كاميرا مصغرة مدمجة في نظارات خاصة، تنتقل منها المعلومات حول الصورة إلى الجهاز، الذي يحول الصورة إلى إشارة إلكترونية ويرسلها إلى جهاز إرسال خاص، والذي في يقوم بدوره بإرسال إشارة إلكترونية إلى تلك المزروعة في العين أو جهاز الاستقبال الدماغي، أو يتم نقل المعلومات عبر أسلاك صغيرة إلى أقطاب كهربائية متصلة بشبكية العين، حيث تعمل هذه على تحفيز ما تبقى من أعصاب الشبكية، وإرسال نبضات كهربائية إلى الدماغ عبر الأعصاب البصرية . تم تصميم الجهاز لتعويض الأحاسيس البصرية المفقودة في حالة فقدان الرؤية الكامل أو غير الكامل.

الشروط الرئيسية عمل ناجحالأنظمة:

الجوانب الجراحية الدقيقة للأطراف الصناعية

هذه عمليات واسعة النطاق. إذا وصفنا، على سبيل المثال، زرع عين الكترونية تحت الشبكية (تقع تحت الشبكية) - فأنت بحاجة إلى رفع الشبكية بالكامل، ثم إجراء عملية استئصال شبكية واسعة النطاق (قطع جزء من الشبكية)، ثم تثبيت هذه الشريحة تحت الشبكية ثم خياطة الشبكية بأظافر الشبكية وإلصاق الشبكية بتقنية التخثير بالليزر وملئها بزيت السيليكون. سدادة السيليكون ضرورية، وإلا سيظهر PVR (اعتلال الشبكية الزجاجي التكاثري) على الفور وسيحدث الانفصال. نعم، كما يجب ألا تكون هناك عدسة طبيعية أو يجب أولاً استبدالها بعدسة صناعية.

تتطلب العملية أدوات خاصة ذات أطراف سيليكون لطيفة. هذه عملية صعبة تمامًا، بالإضافة إلى أنك تحتاج أيضًا إلى جراح وجه أو جراح أنف وأذن وحنجرة - فهم يقومون بإخراج الأقطاب الكهربائية عبر الجلد. وتحصل على مثل هذا الجهاز - شريحة داخل العين، وفي يديك مثل هذا الجهاز بحجم تليفون محمول، والتي يمكنك من خلالها تغيير شدة الإشارة، فهي تتصل بأقطاب كهربائية تحت الجلد. طبيب العيون الجراح وحده لا يكفي أثناء العملية - هناك حاجة إلى مساعدة التخصصات الأخرى، وتستمر العملية لمدة 6 ساعات طويلة.

الجوانب الاقتصادية للأطراف الصناعية

1. أولا وقبل كل شيء، أنها مكلفة. الجهاز وحده يكلف حوالي 150 ألف دولار، أي ما يقرب من 8.5 مليون روبل. ويمكن أن يصل العلاج الكامل لأحد هؤلاء المرضى إلى 10 ملايين روبل. إنه على وشكحول نموذج أرجوس الثاني. اليوم، في بعض البلدان، على سبيل المثال، في ألمانيا، يتم دفع ثمن هذه العملية عن طريق التأمين.
2. تعيش الشركات المشاركة في التطوير والإنتاج في جميع أنحاء العالم على الإعانات والمنح الحكومية. هذا شيء عظيم - يجب دعم مثل هذه الأشياء، وإلا فلن يكون هناك أي تطور.
3. لا توجد شهادة في روسيا لأي من الأجهزة التالية.

الجوانب الطبية للأطراف الصناعية

1. النتائج متواضعة للغاية - بعد العملية، لا يمكن تسمية هؤلاء الأشخاص بالمبصرين؛ فهم يرون عند مستوى أقصى يبلغ 0.05، أي. يمكنهم رؤية الخطوط وتحديد اتجاه حركة الظل، ولا يمكنهم تمييز الألوان على الإطلاق، ولا يمكن تمييز الأشياء إلا عن طريق تلك التي يتذكرونها من حياتهم "المرئية" السابقة، على سبيل المثال: "نعم - ربما تكون هذه موزة" لأن الشيء نصف دائري." يرون شيئا يتحرك نحوهم، ويمكنهم تخمين أنه شخص، لكنهم لا يستطيعون تمييز وجهه.

2. ما هي الأمراض التي يمكن أن تكون العين الإلكترونية مفيدة لها؟
المرضى الأوائل هم مرضى التهاب الشبكية الصباغي، وهو مرض يؤدي إلى فقدان أولي للمستقبلات الضوئية وضمور ثانوي في العصب البصري. يوجد في روسيا ما بين 20 إلى 30 ألف مريض من هذا القبيل، وفي ألمانيا - بضعة آلاف فقط.

التالي في الطابور هم المرضى الذين يعانون من الضمور البقعي الضموري الجغرافي. هذا هو مرض العين الشائع للغاية المرتبط بالعمر.
والثالث سيكون مرضى الجلوكوما. لم تتم دراسة الجلوكوما بعد، حيث أن ضمور العصب البصري في هذه الحالة هو أولي، لذلك يجب أن تكون طريقة النقل مختلفة - تجاوز العصب البصري.

مرض السكري هو المشكلة الأكثر صعوبة في الحل. إحدى طرق علاج التغيرات التي تحدث في شبكية العين بسبب مرض السكري هي التخثر بالليزر على السطح بأكمله. بعد هذا الإجراء، من المستحيل تقنيا رفع شبكية العين بسبب تخثر الليزر - اتضح أنه "منخل". وإذا لم يتم ذلك بالليزر، فإن الوضع ليس أفضل: عادة ما تكون العين متضررة للغاية بحيث تكون عملية الزرع عديمة الفائدة في هذه الحالة.

3. لسوء الحظ، فإن النموذج الأولي الحالي للعين الإلكترونية لا يسمح للناس برؤية العالم من حولهم بالطريقة التي نراها بها. هدفهم هو التحرك بشكل مستقل دون مساعدة. ولا يزال الاستخدام الواسع النطاق لهذه التكنولوجيا أمرا بعيد المنال، لكن العلماء سيمنحون الأمل للأشخاص الذين فقدوا بصرهم.

المشاريع الحالية لـ "العيون الإلكترونية"

على مدى العقود القليلة الماضية، كان العلماء من مختلف البلدان يعملون على أفكار للعيون الإلكترونية الإلكترونية. تتحسن التكنولوجيا في كل مرة، ولكن لم يقم أحد بعد بتقديم منتجهم إلى السوق للاستخدام الشامل.

1. بدلة شبكية أرجوس

يُعد جهاز Argus الاصطناعي للشبكية مشروعًا أمريكيًا تم تسويقه تجاريًا بشكل جيد إلى حد ما. تم تطوير النموذج الأول من قبل فريق من الباحثين في أوائل التسعينيات: طبيب العيون الباكستاني المولد مارك همايون (مارك همايون، بالمناسبة، يعرفه البروفيسور سيكوندو من جامعة جونز هوبكنز - في ذلك الوقت كان مقيمًا في السنة الثانية، وكان والتر طالب)، يوجين ديان، مهندس هوارد فيليبس، مهندس حيوي وينتاي ليو، وروبرت جرينبيرج. النموذج الأول، الذي أطلقته شركة Second Sight في أواخر التسعينيات، كان يحتوي على 16 قطبًا كهربائيًا فقط.

أجرى مارك هاميون "تجارب ميدانية" للنسخة الأولى من شبكية العين الإلكترونية على ستة مرضى يعانون من فقدان البصر بسبب مرض التهاب الشبكية الصباغي بين عامي 2002 و2004. التهاب الشبكية الصباغي هو مرض عضال يفقد فيه الشخص الرؤية. ويحدث في حالة واحدة تقريبًا لكل ثلاثة آلاف ونصف شخص.

وأظهر المرضى الذين تم زرع عين إلكترونية لديهم القدرة ليس فقط على تمييز الضوء والحركة، ولكن أيضًا على التعرف على الأشياء بحجم كوب الشاي أو حتى السكين.
تم تحسين جهاز الاختبار - بدلاً من ستة عشر قطبًا حساسًا للضوء، تم تركيب ستين قطبًا كهربائيًا فيه وأطلق عليه اسم Argus II. في عام 2007، تم إطلاق دراسة متعددة المراكز في 10 مراكز في 4 دول في الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا - بإجمالي 30 مريضًا. في عام 2012، حصل Argus II على إذن للاستخدام التجاري في أوروبا، وبعد عام في عام 2013 - في الولايات المتحدة الأمريكية. لا يوجد إذن في روسيا.

وحتى يومنا هذا، يتم دعم هذا البحث أموال الدولةيوجد في الولايات المتحدة ثلاثة منها - المعهد الوطني للعيون، ووزارة الطاقة، والمؤسسة الوطنية للعلوم، بالإضافة إلى عدد من مختبرات الأبحاث.

هذا ما تبدو عليه الشريحة على سطح شبكية العين

2. البدلة البصرية القائمة على النظام المصغر (MIVP)

تم تصميم نموذج الطرف الاصطناعي من قبل كلود فيرارت في جامعة لوفان على شكل صفعة حلزونية من الأقطاب الكهربائية حول العصب البصري في الجزء الخلفي من العين. وهو يتصل بمحفز مزروع في ثقب صغير في الجمجمة. يستقبل المحفز إشارات من الغرفة الخارجية، والتي يتم ترجمتها إلى إشارات كهربائية تحفز العصب البصري بشكل مباشر.

مخطط MIVP

3. التلسكوب المصغر القابل للزرع

في الواقع، لا يمكن أن يسمى هذا الجهاز "بدلة شبكية"، حيث يتم زرع هذا التلسكوب في الغرفة الخلفية للعين ويعمل مثل العدسة المكبرة، حيث يقوم بتكبير صورة الشبكية بمقدار 2.2 أو 2.7 مرة، مما يقلل من تأثير الأورام العتمية ( البقع العمياء) في الجزء المركزي من المجال البصري . يتم زرعها في عين واحدة فقط، حيث أن وجود التلسكوب يسوء الرؤية المحيطية. العين الثانية تعمل على المحيط. يتم زرعها من خلال شق كبير إلى حد ما في القرنية.

بالمناسبة، يتم استخدام مبدأ مماثل في العدسات الإضافية داخل العين الخاصة بـ Chariot. لدي الخبرة الأكبر في زراعة هذه العدسات في روسيا والمرضى راضون عن النتائج. في هذه الحالة، يتم إجراء استحلاب العدسة لإعتام عدسة العين أولاً. على الرغم من أن هذه بالطبع ليست عينًا إلكترونية بنسبة 100٪.

المزيد عن هذا في المشاركات السابقة:

• نقوم بزراعة عدسة صناعية (ستحتاجها بعد 60 عاما)

نظام تلسكوبي ل الكاميرا الخلفيةعيون

4. مشروع توبنغن MPDA ألفا IMS

في عام 1995، بدأ تطوير الأطراف الاصطناعية للشبكية تحت الشبكية في مستشفى العيون الجامعي توبنغن. تم وضع شريحة تحتوي على ثنائيات ضوئية دقيقة تحت شبكية العين، والتي تستشعر الضوء وتحوله إلى إشارات كهربائية تحفز الخلايا العقدية، على غرار العملية الطبيعية في المستقبلات الضوئية لشبكية العين السليمة.

بالطبع، تكون المستقبلات الضوئية أكثر حساسية عدة مرات من الثنائيات الضوئية الاصطناعية، لذلك تتطلب تضخيمًا خاصًا.

بدأت التجارب الأولى على الخنازير الصغيرة والأرانب في عام 2000، وفي عام 2009 فقط تم زرع الغرسات في 11 مريضًا كجزء من دراسة تجريبية سريرية. وكانت النتائج الأولى مشجعة، حيث كان معظم المرضى قادرين على التمييز بين النهار والليل، كما تمكن بعضهم من التعرف على الأشياء - كوب، أو ملعقة، أو متابعة حركة الأشياء الكبيرة. بالمناسبة، كان المصير الإضافي لهؤلاء المرضى حزينا - جميع المشاركين في التجربة، حتى أولئك الذين رأوا شيئا ما، وفقا للاتفاقية الموقعة، تمت إزالة "عيونهم الإلكترونية" وعادوا إلى حالتهم الأصلية.

اليوم، يحتوي جهاز Alpha IMS، الذي تصنعه شركة Retina Implant AG في ألمانيا، على 1500 قطب كهربائي، بحجم 3x3 مم، وسمك 70 ميكرون. بمجرد وضعه تحت شبكية العين، فإنه يسمح لجميع المرضى تقريبًا بتحقيق درجة معينة من استعادة إدراك الضوء.

من الناحية الفنية، يتم إجراء هذه العملية المعقدة في ألمانيا فقط في ثلاثة مراكز: آخن وتوبنغن ولايبزيغ. ونتيجة لذلك، يتم ذلك من قبل جراحي ما يسمى بمدرسة كولونيا، طلاب البروفيسور جراح الشبكية والجسم الزجاجي هاينمان، الذي توفي لسوء الحظ مبكرًا بسبب سرطان الدم، لكن جميع طلابه أصبحوا رؤساء أقسام في توبنغن ولايبزيغ وآخن.

تتبادل هذه المجموعة من العلماء الخبرات، وتجري تطورات علمية مشتركة، وهؤلاء الجراحون (في آخن - البروفيسور فالتر (هذا هو اسمه الأخير)، في توبنغن - البروفيسور بارز-شميتز) لديهم أكبر خبرة في العمل بالعيون الإلكترونية، لأنه في هذه الحالة 7 -8 -10 تعتبر عمليات الزرع تجربة كبيرة.

ألفا IMS على قاع العين

5. جامعة هارفارد/معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا زراعة الشبكية

بدأ جوزيف ريزو وجون وايت من ماساتشوستس البحث في إمكانية إنشاء شبكة صناعية لشبكية العين في عام 1989، وأجريا تجارب تحفيز على متطوعين مكفوفين بين عامي 1998 و2000. الفكرة الحالية هي تصميم محفز عصبي لاسلكي تحت الشبكية، يتكون من كتلة من الأقطاب الكهربائية التي يتم وضعها تحت الشبكية في الفضاء تحت الشبكية وتستقبل إشارات الصورة من كاميرا مثبتة على زوج من النظارات. تقوم شريحة التحفيز بفك تشفير بيانات الصورة من الكاميرا وتحفيزها وفقًا لذلك خلايا العقدةشبكية العين. يقوم الطرف الاصطناعي من الجيل الثاني بجمع البيانات ونقلها إلى الزرعة عبر مجالات الترددات الراديوية من ملف أجهزة الإرسال المثبتة على النظارات. يتم خياطة ملف الاستقبال الثانوي حول القزحية.

نموذج زرع الشبكية من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

6. شبكية العين الاصطناعية المصنوعة من السيليكون (ASR)

قام الأخوان آلان تشاو وفنسنت تشاو بتطوير رقاقة تحتوي على 3500 ثنائي ضوئي تكتشف الضوء وتحوله إلى نبضات كهربائية تحفز خلايا العقدة الشبكية السليمة. "شبكية العين المصنوعة من السيليكون الاصطناعي" لا تتطلب استخدام أجهزة خارجية. شريحة ASR الدقيقة عبارة عن شريحة سيليكون يبلغ قطرها 2 مم (نفس المفهوم الموجود في رقائق الكمبيوتر)، ويبلغ سمكها 25 ميكرون، وتحتوي على ما يقرب من 5000 خلية شمسية مجهرية تسمى "الثنائيات الضوئية الدقيقة"، ولكل منها قطب كهربائي محفز خاص بها.

7. بدلة الشبكية الكهروضوئية

قام دانييل بالانكر ومجموعته في جامعة ستانفورد بتطوير نظام كهروضوئي، يُعرف أيضًا باسم "العين الإلكترونية". يشتمل النظام على الثنائي الضوئي تحت الشبكي والأشعة تحت الحمراء نظام الإسقاطالصور المثبتة على نظارات الفيديو.

تتم معالجة المعلومات الواردة من كاميرا الفيديو في الجهاز ويتم عرضها في صورة فيديو نابضة بالأشعة تحت الحمراء (850-915 نانومتر). يتم عرض صورة الأشعة تحت الحمراء على شبكية العين من خلال البصريات الطبيعية للعين وتنشيط الثنائيات الضوئية في الغرسة تحت الشبكية، والتي تحول الضوء إلى ثنائي الطور نابض كهرباءفي كل بكسل.

يمكن زيادة شدة الإشارة بشكل أكبر عن طريق زيادة الجهد الإجمالي الذي يوفره محرك التردد اللاسلكي الخاص بمصدر الطاقة القابل للزرع.

يمكن تحقيق التشابه بين الأقطاب الكهربائية والخلايا العصبية اللازمة للتحفيز عالي الدقة باستخدام تأثير هجرة الشبكية.

نموذج بالانكر

8. بيونيك فيجن أستراليا

يقوم فريق أسترالي بقيادة البروفيسور أنتوني بوركيت بتطوير طرفين اصطناعيين لشبكية العين.

يجمع جهاز Wide-View بين التقنيات الجديدة والمواد التي تم استخدامها بنجاح في عمليات زرع سريرية أخرى. يتضمن هذا النهج شريحة تحتوي على 98 قطبًا كهربائيًا محفزًا ويهدف إلى تحسين قدرة المرضى على الحركة لمساعدتهم على التحرك بأمان في بيئتهم. سيتم وضع هذه الغرسة في الفضاء فوق المشيمية. بدأت اختبارات المرضى الأولى بهذا الجهاز في عام 2013.

Bionic Vision Australia عبارة عن شريحة مزروعة تحتوي على 1024 قطبًا كهربائيًا. يتم وضع هذه الغرسة في الفضاء فوق المشيمي. يتكون كل نموذج أولي من كاميرا متصلة بزوج من النظارات التي ترسل إشارة إلى شريحة دقيقة مزروعة، حيث يتم تحويلها إلى نبضات كهربائية لتحفيز الخلايا العصبية السليمة المتبقية في شبكية العين. ثم يتم نقل هذه المعلومات إلى العصب البصري ومراكز المعالجة البصرية في الدماغ.

منح مجلس الأبحاث الأسترالي Bionic Vision Australia منحة قدرها 42 مليون دولار أمريكي في ديسمبر 2009، وتم إطلاق الكونسورتيوم رسميًا في مارس 2010. تجمع Bionic Vision Australia فريقًا متعدد التخصصات، يتمتع الكثير منهم بخبرة تطويرية واسعة النطاق أجهزة طبيةمثل "الأذن الإلكترونية".

نموذج بيونيك فيجن أستراليا

بفضل الباحثين من معهد Bionics (ملبورن، أستراليا) وشركة evok3d، الذين يعملون على "العين الإلكترونية"، سيتمكن الأشخاص الذين يعانون من ضمور صباغ الشبكية والتنكس الجزيئي المرتبط بالعمر في النهاية من استعادة بصرهم. تتطلب إجراءات الترميم الخلايا العقدية المتبقية للمريض، وعصبًا بصريًا سليمًا، وقشرة بصرية صحية. وفي هذه الحالة تتاح للشخص فرصة استعادة بصره.

ولصنع نموذج أولي للعين، بالإضافة إلى قالب لصبها، لجأ علماء من معهد Bionics إلى متخصصين من شركة evok3d، المتخصصة في الخدمات والطباعة ثلاثية الأبعاد، للمساعدة. عين اصطناعية» استخدم طابعة ProJet 1200 ثلاثية الأبعاد.

استغرق الأمر أربع ساعات فقط لطباعة النموذج الأولي على ProJet 1200، والذي كان يستغرق أسابيع أو حتى أشهر لإنتاجه قبل ظهور الطباعة ثلاثية الأبعاد. هذه هي الطريقة التي أدت بها الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى تسريع عملية البحث والإنتاج.

بيونيك البصريةيتضمن كاميرا تنقل إشارات الراديو إلى شريحة صغيرة موجودة في الجزء الخلفي من العين. يتم تحويل هذه الإشارات إلى نبضات كهربائية تحفز الخلايا في شبكية العين والعصب البصري. ومن ثم يتم نقلها إلى المناطق البصرية في القشرة الدماغية وتحويلها إلى صورة يراها المريض.

9. عين دوبيل

يشبه في وظيفته جهاز هارفارد/معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (6)، باستثناء شريحة التحفيز التي يتم زرعها مباشرة في الدماغ في القشرة البصرية الأولية، وليس في شبكية العين. الانطباعات الأولى عن عملية الزرع لم تكن سيئة. بينما كان لا يزال قيد التطوير، بعد وفاة دوبل، تقرر تحويل هذا المشروع من مشروع تجاري إلى مشروع ممول من الحكومة.

مخطط عين دوبيل

10. بدلة بصرية داخل القشرة

يقوم مختبر الأطراف الصناعية العصبية في معهد إلينوي للتكنولوجيا في شيكاغو بتطوير طرف اصطناعي بصري باستخدام أقطاب كهربائية داخل القشرة. من حيث المبدأ، على غرار نظام دوبل، يسمح استخدام الأقطاب الكهربائية داخل القشرة بزيادة كبيرة في الدقة المكانية في إشارات التحفيز (المزيد من الأقطاب الكهربائية لكل وحدة مساحة). بالإضافة إلى ذلك، يجري تطوير نظام لاسلكي للقياس عن بعد للتخلص من الحاجة إلى الأسلاك عبر الجمجمة (داخل الجمجمة). سيتم زرع أقطاب كهربائية مغلفة بطبقة من فيلم أكسيد الإيريديوم المنشط (AIROF) في القشرة البصرية، الموجودة في الفص القذالي من الدماغ. ستقوم الوحدة الخارجية بالتقاط الصورة ومعالجتها وإصدار التعليمات، والتي سيتم بعد ذلك نقلها إلى الوحدات المزروعة عبر رابط القياس عن بعد. تقوم الدائرة بفك التعليمات وتحفيز الأقطاب الكهربائية، مما يؤدي بدوره إلى تحفيز القشرة البصرية. تقوم المجموعة بتطوير أجهزة الاستشعار النظام الخارجيالتقاط الصور ومعالجتها لدعم الوحدات المتخصصة القابلة للزرع والمدمجة في النظام. تُجرى حاليًا دراسات نفسية فيزيائية على الحيوانات والبشر لاختبار جدوى عملية الزرع لدى متطوعين من البشر.

رقاقة على خلفية العملة

نتيجة

الآن أصبح كل شيء في مرحلة ربما ليس تطورًا أساسيًا، ولكن تطورًا ثانويًا لدرجة أنه لا يوجد حديث عن الاستغلال الشامل وحل جميع المشكلات على الإطلاق. لقد تم إجراء عمليات جراحية لعدد قليل جدًا من الأشخاص ولا توجد طريقة للحديث عن الإنتاج الضخم. حاليا، كل هذا لا يزال في مرحلة التطوير.

بدأ العمل الأول منذ أكثر من 20 عامًا. في الفترة 2000-2001، بدأ شيء ما في العمل في الفئران. لقد حصلنا الآن على النتائج الأولى في البشر. أي أن هذه هي السرعة.

وإلى أن يحدث شيء خطير، قد تمر عشرين سنة أخرى. نحن في مرحلة مبكرة للغاية حيث توجد مرحلة أولى تأثير إيجابي- التعرف على الخطوط والضوء وليس للجميع - لا يمكنهم حتى الآن التنبؤ بمن سيساعد ومن لن يساعد.
ويمكن إحصاء عدد الجراحين الذين يقومون بهذه التجارب من جهة واحدة.

زراعة طرف اصطناعي واحد فقط الغرض الإعلاني. وينبغي أن يقوم بهذه الأعمال أشخاص لديهم القدرة على إجراء 100-200 عملية سنوياً ضمن مجموعة مشروع واحدة، بحيث يكون الكتلة الحرجة. ثم سوف تفهم في أي الحالات يمكنك توقع التأثير. وينبغي أن تكون هذه البرامج مدعومة من الميزانية أو الصناديق المتخصصة.

وعلى الرغم من عدم وجود نموذج مثالي حتى الآن، إلا أن جميع النماذج الموجودة تحتاج إلى تحسين، ويعتقد العلماء ذلك في المستقبل العين الإلكترونيةيمكن أن يحل محل وظيفة خلايا الشبكية ويساعد الأشخاص على اكتساب حتى أدنى قدرة على الرؤية مع أمراض مثل التهاب الشبكية الصباغي والضمور بقعة بقعيةوالعمى الشيخوخي والجلوكوما.

إذا كانت لديك أفكارك الخاصة حول كيفية استخدام التكنولوجيا لاستعادة الرؤية للأشخاص (وإن كان ذلك بطرق لا يزال من الصعب تنفيذها)، فإننا ندعوك لمناقشتها أدناه.

وقصة العدسات اللاصقة الإلكترونية، وإمكانية تحرير الجينوم، وكيف يمكنك سماع الألوان من خلال شيء مزروع في الدماغ - في المنشورات التالية.

هل يمكنك أن تتخيل عالمًا من الظلام يحيط بك في كل مكان؟ بالنسبة للبعض منا، هذه حقيقة فظيعة علينا أن نتحملها ونعتاد عليها. ولحسن الحظ، فإن العلماء على وشك الاكتشاف تكنولوجيا جديدةمما يسمح لك باستعادة وظائف الرؤية. نجح فريق من الجراحين في جامعة كاليفورنيا بلوس أنجلوس مؤخرًا في زرع أول محفز بصري في العالم في دماغ مريض يبلغ من العمر 30 عامًا رغب في عدم الكشف عن هويته.

قصة امرأة مجهولة

بدأت المريضة تفقد بصرها بسرعة في عام 2008. كانت هذه الحالة ناجمة عن مرض نادر يسمى متلازمة فوجت-كوياناجي-هارادا. يؤثر المرض على قزحية العين. وبعد مرور عام، اكتشفت بطلتنا المجهولة ما هو عليه العمى الكلي. ومع ذلك، فإن فقدان البصر لا يعني فقدان الأمل. وبعد ثماني سنوات، تستطيع المرأة أن ترى مرة أخرى باستخدام عينها الإلكترونية. يتم وضع محفز صغير يشبه كاميرا الفيديو في الجزء الخلفي من دماغ المريض.

كيف تعمل هذه التكنولوجيا؟

تم تطوير الجهاز، المزروع في دماغ مريض أعمى، كجزء من برنامج Orion I. الشريحة الصغيرة عبارة عن مجموعة من الأقطاب الكهربائية الصغيرة وهي تتبع بشكل أساسي تطوير Argus II، الذي تم إصداره العام الماضي في مستشفى مانشستر الملكي. . يتم جمع كل هذه الأقطاب الكهربائية المصغرة في حزمة ويتم إخراجها من خلال فجوة في الجمجمة من خلال هوائي. يتم إرسال الإشارات إلى القشرة البصرية للدماغ من خلال جهاز كمبيوتر. علماً أن العين الإلكترونية الإنجليزية تتطلب ذلك من قبل المريض إلزاميتم الحفاظ على بعض خلايا الشبكية العاملة.

تم تطوير تقنية أمريكية جديدة لأي شخص فاقد البصر تمامًا. وبالتالي، يرسل النظام إشارات مباشرة إلى الدماغ، متجاوزًا العصب البصري. ويمكن أن يعمل نظريًا كإجراء ترميمي للمكفوفين. إذا تأكدت افتراضات الأطباء، فإن اختراقا حقيقيا ينتظرنا. ومن خلال زرع عين الكترونية، حتى المرضى الذين فقدوها نتيجة للسرطان سيكونون قادرين على استعادة بصرهم.

عملية لمدة أربع ساعات

واستغرق الجراحون أربع ساعات فقط لوضع الزرعة في دماغ المريض. تمت العملية نفسها في أغسطس من هذا العام، وكانت هناك حاجة لمزيد من الوقت لاختبار التكنولوجيا. أحدث الأطباء ثقبًا صغيرًا في الجزء الخلفي من جمجمة المريض ثم وضعوا محفزًا بأقطاب كهربائية صغيرة في القشرة البصرية. ولم يتبق سوى وضع هوائيات مصغرة في جهاز الاستقبال، الذي يستقبل الإشارات من الكمبيوتر ويرسلها عبر فتحة مباشرة إلى الدماغ. ثم تم التخطيط لإجراء تجربة مدتها ستة أسابيع لاختبار العين الإلكترونية.

اختبارات ستة أسابيع

يميل الأطباء إلى تقييم نتائج الاختبار على أنها إيجابية. ولمدة ستة أسابيع، رأت المرأة إشارات دقيقة أُرسلت إليها عبر الكمبيوتر. يمكنها تمييز ومضات من الألوان والبقع والخطوط. وهذا ما يقوله الدكتور بوراتيان الذي أشرف على الدراسة: «في اللحظة التي تمكنت فيها المريضة من تمييز الألوان للمرة الأولى، عاشت تجربة عاطفية لا تُنسى. لقد أثرت فرحتها الصادقة علينا جميعًا حتى النخاع. بناءً على الاختبارات الأولى، نلاحظ أن النظام الذي قمنا بتطويره يتمتع بإمكانات هائلة. وفي المستقبل، سوف يساعد ذلك على استعادة البصر للمكفوفين”.

في انتظار الموافقة على التكنولوجيا

وقبل مواصلة التجارب وتحسين العين الإلكترونية، ينتظر العلماء موافقة الدائرة الحكومية. الإشراف الصحيللجودة منتجات الطعاموالأدوية الأمريكية. لاحظ أن هذا الإجراء القياسي. من المفترض أنه سيتم الحصول على إذن لاستخدام التطوير على نطاق واسع في بداية عام 2017.

الاختبار والتحسين اللاحق

سيتم استكمال الاختبارات اللاحقة لنظام Orion I بنظارات مزودة بكاميرا فيديو مدمجة. سيتم توصيل الجهاز المحمول بالزرعة. وبالتالي، سيكون لدى الشخص الفرصة لرؤية كل ما يمكن للكاميرا التقاطه. لاحظ أن هذا هو التطور التكنولوجي الأول الذي حقق مثل هذه النتائج المهمة. إذا أمكن تجاوز وظائف العصب البصري، فهذا يعني ظهور أشخاص مصابين بالعمى نتيجة الجلوكوما أو اعتلال الشبكية السكري أو الإصابات المختلفة فرصة حقيقيةانظر النور

العين الإلكترونية أرجوس الثاني. الصورة: البصر الثاني

في روسيا، تم إجراء عملية زرع شبكية إلكترونية لأول مرة، وسرعان ما سيتمكن الشخص الذي فقد بصره منذ 25 عامًا من رؤية العالم مرة أخرى. وإن لم يكن بنفس الطريقة مثل الأشخاص الأصحاء. يرأس الفريق الجراحي مدير مركز أبحاث طب العيون التابع للمؤسسة التعليمية لميزانية الدولة الفيدرالية للتعليم العالي الجامعة الوطنية الروسية للأبحاث الطبية التي تحمل اسم N.I. Pirogov، الذي تم إنشاؤه على أساس المركز الفيدرالي للبحث العلمي لأمراض الأنف والأذن والحنجرة FMBA، أخبر البروفيسور خريستو تخشيدي Mednovosti كيف تعمل العين الإلكترونية، وعندما تصبح متاحة لآلاف المرضى الآخرين، وأهمية هذه التجربة للعلم، وما هو مطلوب لنجاح أي مشروع علمي وسريري.

خريستو تخشيدي. الصورة: إيرينا ريزنيك

خريستو بيريكلوفيتش، لقد مر أسبوع على العملية، هل يمكننا بالفعل استخلاص أي استنتاجات؟

— لا يزال الوقت مبكرًا الآن، حيث يتم إيقاف تشغيل جميع الأجهزة الإلكترونية، وتبدأ فترة ما بعد الجراحة الكلاسيكية: تتقارب الجروح والندبات، وتتكيف الأنسجة، وتتحسن الدورة الدموية داخل العين، ونقوم بمراقبة هذه العمليات، وتهدئة العين، وإعادتها إلى طبيعتها طبيعي، وانتظر نهاية الاستجابة البيولوجية لزرع المواد الغريبة. كل هذه المواد غير بيولوجية (أي أننا لا نتحدث عن رد فعل مناعي لبروتين غريب)، فهي خاملة تمامًا تقريبًا ويقبلها جسم الإنسان.

ما هي بالضبط العين الإلكترونية؟

- هذا نظام إلكتروني مصمم لأداء وظيفة العين، فهو يسمح لك بإنشاء اتصال مع الدماغ من خلال الإلكترونيات وبالتالي إعادة إنشاء السلسلة الطبيعية التي تعطلت بسبب مرض الشبكية. الجزء الخارجي من الهيكل عبارة عن نظارات بها هوائي وكاميرا صغيرة، تلتقط الصورة وتنقلها إلى المحول الذي يتم تثبيته على جانب حزام الشخص. وهنا يتم تحويل الصورة إلى نبضات كهربائية صغيرة، والتي تدخل بعد ذلك إلى الشبكية وتحفز ما تبقى منها الخلايا العصبية الوظيفيةوبعد ذلك تدخل الصورة إلى الدماغ.

الجزء الداخلي - العين الإلكترونية نفسها - يتكون أيضًا من عدة عناصر. واحد منهم - شريحة إلكترونيةتحتوي على 60 قطبًا كهربائيًا - يتم زرعها داخل العين، وأخرى متصلة بمقلة العين على سطحها. لكننا أيضًا غمرناها بشكل أعمق قليلاً حتى لا تتدخل ولا تكون مرئية. كانت هذه هي المرة الأولى التي نعمل فيها مع الأجهزة الإلكترونية، وكان علينا فحصها في كل مرحلة من العملية، حيث يمكن أن تتعرض الزرعة للتلف. ستبدأ الأجهزة الإلكترونية في العمل بعد أسبوعين من العملية، في وقت ما بعد 19 يوليو. وبحلول هذا الوقت، ينبغي أن تكون أنسجة العين قد تعافت بشكل طبيعي. ومن ثم سننظر لمعرفة ما إذا كانت شبكية العين تستجيب لمحفز كهربائي وما إذا كان هناك اتصال مع الدماغ.

ماذا سيراه مريضك؟

"تتيح هذه الأنظمة رؤية صورة مجردة بالأبيض والأسود في شكل تكوينات معينة للأشكال الضوئية. إنها تشبه صورة بكسل، وإن كانت بدقة منخفضة جدًا. لكن هذا يمنح الشخص إعادة التأهيل الاجتماعي؛ سيكون من الأسهل عليه التنقل في الفضاء. بعد أن خضع للتدريب في برنامج خاص، سيعرف ما تعنيه الأشكال الضوئية التي تصل إلى شبكية العين ثم إلى الدماغ - باب أو نافذة أو لوحة. وبمرور الوقت، سيتحسن الجهاز بالطبع وسيقدم صورة أقرب إلى تلك التي تنقلها الرؤية الطبيعية.

هل يمكن لمثل هذا التصميم أن يساعد أي شخص أعمى؟ ما هي المعايير العامة التي يتم على أساسها اختيار المرضى؟

– المعايير محددة تماما. أولاً، يجب أن يكون المريض مصاباً بالتهاب الشبكية الصباغي (تنكس الشبكية). هذا مرض كلاسيكي يؤثر على محيط شبكية العين، مما يؤدي إلى تضييق مجال الرؤية تدريجيًا حتى تغلق هذه النافذة تمامًا في النهاية. هذا مرض ذو مكون وراثي معين، يتطور وفقًا لسيناريو بيولوجي خاص به، والذي، لسوء الحظ، ليس تحت سيطرتنا بعد، على الرغم من العثور بالفعل على الجين المسؤول عن تطوره. وتستمر هذه العملية لعقود من الزمن، وتؤثر بشكل رئيسي على الأولاد الذين يصابون بالعمى في سن 30-35.

ولكن، على الرغم من أن الشخص يفتقر إلى الرؤية الموضوعية، إلا أن هذا ليس عمى مطلق، عندما لا يكون هناك إحساس بالضوء على الإطلاق. وهذا الوجه هو الشرط الثاني للزرع؛ إذ يجب على الإنسان أن يحافظ على إدراك الضوء بإسقاط غير صحيح. أي أنه لا يرى من أين يأتي النور، ولكن مفاهيم النور والظلام موجودة لديه. وبالإضافة إلى ذلك، هناك متطلبات ل الحالة العامةالصحة، وتؤخذ في الاعتبار الأمراض المزمنة لنفس العين.

مريضتنا تبلغ من العمر 59 عامًا ولم تر منذ أكثر من 25 عامًا. إنه من تشيليابينسك، تمكن في شبابه من الحصول على مهنة، وعمل كمشغل آلة طحن. واليوم، يعاني أيضًا من ضعف شديد في السمع (حتى الآن لم يكن هناك أي مرضى يعانون من ضعف السمع بين أولئك الذين زرعوا لهم عينًا إلكترونية)، وتساعده أداة السمع على التواصل. فهو شخص متفائل ومصمم على النجاح، وهذا يساعدنا كثيرا في قضيتنا المشتركة.

العين الإلكترونية أرجوس الثاني. الصورة: البصر الثاني

ما هي المتطلبات التي يجب أن تلبيها العيادة التي يمكنها إجراء عملية الزرع؟

- وهناك الكثير منهم. يجب أن تحتوي العيادة على أحدث المعدات والمتخصصين المؤهلين تأهيلا عاليا الذين يمتلكون أحدث التقنيات، عندها فقط يتم النظر في مسألة المشاركة في البرنامج. يتم إجراء الاختبارات السنوية لتقييم المعدات والمعدات والمواد الاستهلاكية. يتم تدريب المتخصصين واختبارهم، وبعد مرور بعض الوقت يتم إعطاء الضوء الأخضر للبعض. تم إنشاء مركزنا عام 2015 على أساس الفيدرالية المركز العلمي والسريرياجتاز هذا الاختيار طب الأنف والأذن والحنجرة FMBA من روسيا.

إنه ضروري أيضًا لأننا الآن في بداية العمل في هذا الاتجاه. ويخضع المشروع لاختبارات سريرية، وتشمل تجربة العالم الصغير حوالي 300 عملية مماثلة تم تنفيذها على مدى عشر سنوات من وجود التكنولوجيا. وإذا تحدثنا عن هذا النموذج الأكثر تقدمًا - زرع الكتروني"Argus-II" ليست سوى بضع عشرات من العمليات. لذلك، يجب عليك التخلص تمامًا من العامل البشري والتأكد من اختبار النظام نفسه فقط - كيف يعمل، وما هو إيجابي أو سلبي فيه، وما الذي يجب تحسينه، وما يجب أن يكون عليه التعديل التالي.

- الجزء الهندسي هو وظيفة مطور النظام. هذه هي الشركة الأمريكية Second Sight، وهي إحدى الشركات المصنعة الكبرى لغرسات السمع القوقعية. من الناحية النظرية، الفكرة هي نفسها - فزراعة القوقعة الصناعية متشابهة في التصميم مع هذا النظام. يتم إدخال الأقطاب الكهربائية في الأذن الداخليةللاتصال العصب السمعي، والتي يتم تهيجها بواسطة نبضات كهربائية دقيقة قادمة من المحول. عندما أظهرت تجربة زراعة القوقعة الصناعية فعاليتها، خطرت لدى الشركة فكرة القيام بشيء مماثل في طب العيون. ولكن، بطبيعة الحال، فإن العمل مع شبكية العين هو عدة أوامر من حيث الحجم أكثر صعوبة من العمل مع العصب السمعي - فهذه أنظمة مختلفة تماما.

أما بالنسبة للجراحة، فقد تم تطوير تكنولوجيا طب العيون من قبل زملائنا الأجانب الذين أصبحوا روادا في هذا الشأن. نحن الآن منخرطون في هذه العملية العلمية والسريرية، باستخدام هذه التكنولوجيا، نلاحظ بعض الفروق الدقيقة التي يمكن تغييرها، وفي رأينا، جعلها أفضل. يبحث الفكر البشري دائمًا عن إجابة للسؤال: كيفية تحقيق أقصى قدر من الكفاءة، والقيام بذلك بشكل أكثر بساطة من الناحية الفنية. لقد قمنا الآن بتجميع هذا الهيكل، وقد أصبح من الواضح أنه إذا تم تصنيعه بنصف حجمه، فسيكون من الأسهل زرعه وسيكون التعامل معه أكثر ملاءمة.

إذا نظرت إلى هذه القصة من نقطة علميةعرض، ثم القيام به خطوة صغيرةفي الطريق إلى فهم كيفية عمل نظامنا البصري. اليوم، نعرف المزيد عن العين، وأقل عن شبكية العين، وحتى أقل عن العصب البصري ومسارات المحلل القشري. هناك، بطبيعة الحال، بعض الفرضيات، ولكن كيف يحدث هذا في الواقع لا يزال يتعين علينا فك شفرتها. سيتم الاتصال بين دماغ المريض المزروع بشبكية العين الإلكترونية والصورة من خلال نظام إلكتروني يتم إنشاؤه بواسطة شخص يفهم كيفية عمله. وبفضل هذا، يظهر عنصر التعليمات البرمجية لفك رموز سر الطبيعة العظيم المسمى الرؤية.

هل بدأت بالفعل التحضير للعملية التالية؟ هل تم التخطيط لها حتى؟

- نعم، من المقرر أن يتم ذلك في الخريف.

ويمكن وضع مثل هذه العمليات على الدفق؟ كم عدد الروس بشكل عام الذين يحتاجون إلى زراعة شبكية العين الإلكترونية؟

— نسبة الإصابة بهذا المرض هي تقريباً شخص واحد من كل 4-5 آلاف شخص. أي حوالي 40-50 ألفًا لروسيا بأكملها. وهذا يعني أنه في السنوات القادمة سيحتاج عدة آلاف من الأشخاص إلى مثل هذه العملية. يكلف نظام Argus II نفسه حوالي 10 ملايين روبل، وقد تحملت الآن تكلفته العديد من المؤسسات الخيرية. ("الاتصال"، "الفن والعلوم والرياضة"). ولكن من حيث المبدأ، كل شيء ممكن إذا قمت بتعيين مثل هذه المهمة. في وقت ما، تم تعيين المهمة لإدخال تقنيات الجراحة المجهرية وتزويد السكان بزراعة عدسة اصطناعية.

وفي البداية بدا هذا أيضًا وكأنه خيال.

— في مارس 1986، تم إنشاء برنامج حكومي لجراحة العيون المجهرية MNTK، برئاسة الأكاديمي سفياتوسلاف نيكولاييفيتش فيدوروف. لقد كنت في هذا المشروع من اليوم الأول. وكان أحد عرابي هذا البرنامج هو رئيس الوزراء نيكولاي إيفانوفيتش ريجكوف، وبفضل مساعدته، قمنا ببناء 12 مركزًا في جميع أنحاء البلاد خلال ثلاث سنوات. كلف بناء كل عيادة ما بين 9 إلى 10 ملايين روبل، وذهب حوالي 1.5 مليون روبل أخرى للمعدات - وهذا هو سعر الإصدار. بالنسبة للاتحاد السوفييتي كان المبلغ عمومًا بنسات. وهم الآن يعملون بأمان ويلبون احتياجات البلد بأكمله، علاوة على ذلك، قاموا أيضًا بتدريب أطباء آخرين على هذه التكنولوجيا. وفي عام 2010، أفادت وزارة الصحة أن أكثر من 95٪ من العمليات في البلاد يتم إجراؤها باستخدام طرق الجراحة المجهرية. أي أن المهمة التي حددتها لنا حكومة الاتحاد قد اكتملت بالكامل.

أي أنه خلال 20-25 سنة تم حل المشكلة على المستوى الوطني.

— نعم، وقد تقرر ذلك بحيث وصلنا إلى أعلى مستوى في طب العيون في العالم. بدأ المرضى يأتون إلينا من الدول المتقدمة. عندما كنت المدير العام لشركة MNTK MG، أجرينا عمليات جراحية لما يصل إلى خمسة آلاف أجنبي - ألمان وإيطاليون ومقيمون في الدول الغنية الخليج الفارسی. وفي عام 2009، احتفلنا بالعملية رقم خمسة ملايين. يقوم النظام بفحص مليون مريض سنويًا. ولم يكن هذا هو الحد الأقصى؛ ففي الفروع الفردية حيث تم تحسين العلاقات مع السلطات الصحية الإقليمية، وإرسال المرضى إلى هنا في الوقت المناسب، كانت الأرقام أعلى مرتين.

ما هو المطلوب لهذا؟ الناس. بادئ ذي بدء، قائد قادر على أن يجمع حول نفسه نفس المتحمسين، والشباب المشحون، والقليل من المال والكثير من الرغبة. وكان الشيء الرئيسي هو عدم التدخل في تطوير المشروع، وتمكنا من فهم جميع إيجابيات وسلبيات التقنيات الموجودة في العالم، وتحسينها وبالتالي رفع طب العيون المحلي إلى المستوى العالمي.

لذلك، لدي ثروة من الخبرة العملية في إدخال التقنيات التي لم تكن موجودة من قبل في طب العيون السوفيتي والروسي، بالإضافة إلى الخبرة في التحسين المستمر للتقنيات المطبقة. وحصلت على واحدة خطيرة أخرى ميزة تنافسيةمما أثر على اختيار عيادتنا، مركز أبحاث طب العيون، الجامعة الوطنية الروسية للبحوث الطبية، لإجراء أول عملية زرع عين الكترونية.

يمكننا أن نقول بحذر إننا نشهد ثورة إلكترونية ناشئة. تسمح الهندسة والجراحة للناس باستعادة المشاعر المفقودة. على سبيل المثال، كتب موقع Lifehacker عن القدرة على تعويض حاسة اللمس لدى الشخص الطرف المبتور. مادة اليوم مخصصة لإحساس إنساني آخر – الرؤية. إنه بصريًا ما نحصل عليه معظمالمعلومات القادمة إلينا من العالم الخارجي. لسوء الحظ، نمط الحياة الإنسان المعاصرو الأمراض الخلقيةتضعف رؤيتنا. في بعض الحالات، ستأتي الأطراف الاصطناعية الحديثة جدًا للإنقاذ، في الحالات الأكثر تعقيدًا. نحن ندعوك للتعرف على تطورين مماثلين للعيون الإلكترونية التي يمكنها استعادة الرؤية جزئيًا في المواقف التي تبدو ميؤوس منها.

دعونا نلقي نظرة على أنجح التطورات التي تم اختبارها بالفعل على مرضى حقيقيين.

نظام أرجوس الثاني للشبكية

وفي نهاية شهر يناير/كانون الثاني، أجرى جراحون أمريكيون عملية زرع شبكية صناعية لمريض مصاب بالتهاب الشبكية الصباغي. انها التنكسية مرض وراثييتميز بالفقدان التدريجي لحساسية الضوء في شبكية العين. الغرسة عبارة عن ورقة مكونة من 60 قطبًا كهربائيًا يتم وضعها في العين. النظارات الإلكترونية الخاصة مزودة بكاميرا فيديو تلتقط الصور من النظارات. يتم إرسال الإشارة الناتجة كسلسلة من النبضات إلى الأقطاب الكهربائية التي تحفز الألياف العصبية المتبقية للمريض.

لا يعطي أرجوس الثاني الصورة المعتادة للرؤية الطبيعية. وبدلا من ذلك، يسمح الجهاز للمرضى برؤية ومضات من الضوء يمكنهم تعلم كيفية تفسيرها على أنها أنماط بصرية. تستغرق عملية التدريب من شهر إلى ثلاثة أشهر. وبطبيعة الحال، لا تزال الأطراف الاصطناعية بعيدة عن الكمال، ولكن التطوير لا يزال مستمرا. في الاتجاه الصحيح. مع مرور الوقت، يعتزم العلماء تحسين التكنولوجيا الخاصة بهم. التكلفة بدون جراحة 150.000 دولار.

ألفا آي إم إس

ولعل التطور الأكثر إثارة للاهتمام من العقول الألمانية. المبدأ مشابه. وتتحكم العين الإلكترونية في شدة الضوء باستخدام أقطاب كهربائية مزروعة تحت شبكية المريض قبل إرسالها إلى شريحة دقيقة مسؤولة عن نقل الإشارة مباشرة إلى الدماغ. وهكذا، يقوم الدماغ بمعالجة البيانات من العين البشرية السليمة المألوفة له. ونتيجة لذلك، يرى المريض صورة بالأبيض والأسود. يتم تثبيت التحكم في السطوع خلف الأذن، ويعمل النظام بأكمله لاسلكيًا، مدعومًا ببطارية الجيب.

الطرف الاصطناعي لديه الكثير كمية كبيرةالأقطاب الكهربائية مقارنة بالتطور الأمريكي. 1500 مقابل 60، مما يوفر صورة ذات دقة ووضوح أكبر بكثير. كما أن وضع الغرسة خلف الشبكية يسمح للمريض بتحريك عينيه ورأسه بشكل طبيعي أكثر.

وقد تم بالفعل تجهيز تسعة مرضى بأطراف صناعية، وكانت ثماني عمليات ناجحة. ردود الفعل من موضوعات الاختبار مشجعة. كان المرضى قادرين على ذلك لقطات مقربةتمييز حركات الفم كالابتسامة مثلاً، وتحديد وجود النظارات على وجه المارة، وكذلك التعرف على أدوات المائدة والهواتف والأجزاء الصغيرة من الأشياء. وفي نطاق الرؤية البعيدة، يستطيع المرضى رؤية الأفق والمنازل والأشجار والأنهار.

يتم إجراء اختبارات إضافية في الدول الأوروبية. يقوم العلماء باختبار مدى استقرار وسلامة الزرعة على المدى الطويل. ويأمل الباحثون أيضا في تطوير طرق خاصةالتدريب لمساعدة المرضى على تحسين قدراتهم على التعرف على الأشياء.

نأمل أن يتم الاعتراف بالتقنيات المعلنة على أنها آمنة تمامًا للاستخدام على المدى الطويل، وسيتم تخفيض سعرها بشكل كبير.

أجرى الجراحون البريطانيون عملية لم يكن بوسع البشرية أن تحلم بها أو تقرأ عنها إلا قبل بضع سنوات فقط. روايات خيالية. أعاد أطباء العيون الرؤية لمريضين. لقد قاموا بزراعة ما يسمى بالعين الإلكترونية في شبكية العين.

يشبه هذا الجهاز الصغير كاميرا الفيديو. وتوضع العدسة على نظارات خاصة، وتنتقل الصورة عبر العصب البصري مباشرة إلى الدماغ. من وجهة نظر الشخص المرئي، لا تزال جودة الصورة تترك الكثير مما هو مرغوب فيه. ولكن بالنسبة لأولئك الذين فقدوا بصرهم، فهذا هو الخلاص الحقيقي.

لقد فهم مراسل قناة NTV، يفغيني كسينزينكو، تعقيدات العين الإلكترونية :

النظارات الشمسية التي ترتديها ليندا مورفوت ليست حماية من الضوء، بل هي فرصة لرؤيته. من الخارج، يبدو أن زوجين عاديين يذهبان للنزهة، ولكن في الواقع ليندا هي واحدة من أوائل الأشخاص الذين أطلق عليهم كتاب الخيال العلمي اسم سايبورغ منذ نصف قرن.

ليندا مورفوت: "أستطيع رمي الكرة في السلة مع حفيدي. أستطيع رؤية حفيدتي وهي ترقص على المسرح. أستطيع تمييز الأشياء."

ليندا ترى بعين الكترونية. تحتوي نظارتها على كاميرا فيديو صغيرة مدمجة في نظارتها. فهو يلتقط صورة ثم يحولها إلى إشارات إلكترونية، والتي بدورها تدخل لاسلكيًا إلى شريحة مزروعة في شبكية العين.

فهو يفك رموز النبضات، وباستخدام مجموعة من الأقطاب الكهربائية، ينقل المعلومات إلى الدماغ عبر العصب البصري. هذا عملية طبيعية. باستثناء النتيجة - جودة الصورة. ذلك يعتمد على عدد الأقطاب الكهربائية.

يمكنك أن تحاول تخيل ما تراه ليندا عندما ترتدي نظارتها بكاميرا الفيديو. 16 قطبًا كهربائيًا تسمح بقليل جدًا. لكن المظهر بمساعدة 60 قطبًا كهربائيًا يعد أمرًا رائعًا. 15 شخصًا فقط في العالم يرون هذه الطريقة الآن. في المستقبل - صورة واضحة، ولكن بالأبيض والأسود. على الرغم من أنه بعد هذه النتائج، فمن الواضح أن عالم الألوان أصبح على بعد خطوة واحدة.

تم اتخاذ الخطوة الأولى في المختبر الأمريكي للبروفيسور مارك هاميون. ليس لديه شك في أنه في المستقبل، بدلا من 60 قطبا كهربائيا حساسا للضوء، سيكون من الممكن استخدام الآلاف.

مارك هاميون، أستاذ طب العيون: "نحن نسميها رؤية اصطناعية. وهو مختلف عما نراه أنا وأنت. ويجب أن يعتاد الدماغ على ذلك. إنه مثل مشاهدة طفل يتطور. في البداية يزحف، وبعد ذلك يمشي ويركض".

حتى العلماء المتشككين يؤكدون أن العين الإلكترونية يمكن أن تحل محل العين الحقيقية.

جون مارشال، أستاذ طب العيون: "أنا أؤيد هذه التكنولوجيا تمامًا. لكن يجب أن أضيف أنها لن تكون متاحة على الفور. لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لضبط النظام لصالح الرؤية."

ويعتقد الخبراء الروس أن هذه التكنولوجيا لا يمكن أن تكون منتشرة على نطاق واسع. بعد كل شيء، مثل هذه العملية مكلفة - من 30 ألف دولار.

خريستو تخشيدي، المدير التنفيذيالمجمع العلمي والتقني المشترك بين القطاعات "جراحة العيون المجهرية" الذي سمي على اسمه. S. N. Fedorova: "يمكنك القيام بنوع من الأشياء الرائعة التي يمكن لأحد المتخصصين في العالم القيام بها. وهذا لا يهم أي شخص من وجهة نظر التطبيق. أي أنه يحتاج إلى التبسيط والارتقاء به إلى مستوى. " يمكن أن يقوم بها شخص ذو قدرات متوسطة - جراح، طبيب، عالم أحياء."

يعد العلماء البريطانيون والأمريكيون بأن ليندا لن تحتاج إلى ارتداء النظارات خلال ثلاث سنوات. ويجري تطوير كاميرا فيديو أصغر من حبة البازلاء في المختبرات. بمساعدتها سيكون من الممكن التمييز حتى بين وجوه الناس. إذا نجحت التجربة إذن نظارة شمسيهلا يجوز ارتداؤها إلا للغرض المقصود منها.

قليلا من التاريخ

تشبه العين الإلكترونية بشكل أساسي أداة السمع - حيث يستعيد الجهاز وظيفة الجسم المفقودة، وهي في هذه الحالة الرؤية. تعمل الأقطاب الكهربائية المزروعة على تحفيز شبكية العين، التي تنقل الصور إلى العصب البصري. يتم تشكيل "الصورة" نفسها بواسطة كاميرات فيديو مثبتة على النظارات. يتم نقل الصور التي تلتقطها الكاميرا إلى شريحة، والتي تولد نبضات ينظر إليها الدماغ على أنها صور. تم تطوير أحد الأجهزة في عام 2005 من قبل البروفيسور غيسلين دانيلي من جامعة جونسون هوبكنز في بالتيمور.
*
ويشير أستاذ طب العيون مارك هاميون من معهد العيون بجامعة جنوب كاليفورنيا (الولايات المتحدة الأمريكية) إلى أنه بحلول عام 2009، ستكون العيون الاصطناعية متاحة في السوق الاستهلاكية بأسعار في حدود خمسة عشر ألف جنيه استرليني.
النسخة الأولى من بدلة الشبكية التي طورتها مجموعته خضعت بالفعل لما يسمى بالاختبارات "الميدانية" في عام 2007، وخلال التجربة تم زرع شبكية العين الإلكترونية في ستة مرضى يعانون من فقدان البصر نتيجة لمرض التهاب الشبكية الصباغي. التهاب الشبكية الصباغي هو مرض عضال يفقد فيه الشخص الرؤية (يحدث في حالة واحدة تقريبًا لكل ثلاثة آلاف ونصف شخص). وأظهر المرضى الذين تم زرع عين إلكترونية لديهم القدرة ليس فقط على تمييز الضوء والحركة، ولكن أيضًا على التعرف على الأشياء بحجم كوب الشاي أو حتى السكين. واستعاد بعضهم القدرة على قراءة الحروف الكبيرة.
*
وفي عام 2008، تم أيضًا اختراع اختراع من قبل باحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، الذين زعموا أن تطويرهم في غضون سنوات قليلة "يمكن أن يعيد الرؤية المفقودة جزئيًا للأشخاص الذين يعانون من أمراض العيون التنكسية".

تمكن العلماء من إنشاء زرعة إلكترونية حيوية لا يزيد حجمها عن ممحاة قلم الرصاص، والتي سيتم وضعها خلف شبكية العين على الظهر مقلة العين- سيتم نقل الصورة إلى الدماغ "من خلال موصلات لا يزيد سمكها عن شعرة الإنسان". وتتم مراجعة هذا التطوير بالفعل من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية، ويخطط الباحثون لاختبار التكنولوجيا على الحيوانات هذا الصيف.
ومع ذلك، لن يكون هذا الاختراع قادرًا على مساعدة الأشخاص المكفوفين منذ الولادة أو الأشخاص الذين يعانون من الجلوكوما - فالإجراء مسموح به فقط لأولئك الذين لديهم خلايا عصبية بصرية سليمة.

عالية الدقة BG: النظرية

عند إنشاء عمليات زرع إلكترونية داخل العين، يرتكب معظم المؤلفين خطأً: فهم يتخلون عن "بقايا" الرؤية التي لا تزال موجودة ويحاولون استبدالها بكاميرا. ولكن سيتم رسم صورة مثيرة للاهتمام إذا قمنا بإنشاء هجين إلكتروني حيوي.
قام دانييل بالانكر من جامعة ستانفورد ومجموعته من الفيزياء الطبية الحيوية وتقنيات طب العيون بتطوير بدلة شبكية أصلية عالية الدقة، أو "العين الإلكترونية"، التي تتمتع بعدد من المزايا مقارنة بالمشاريع السابقة لعلاج العمى باستخدام الغرسات الإلكترونية.

تدهور شبكية العين المرتبط بالعمر، حيث يموت عدد كبير من الخلايا الحساسة للضوء، ومرض مثل التصبغ هو المسؤول عن العمى (أو الرؤية القريبة من "الصفر") لملايين الأشخاص حول العالم.

تقوم العديد من المجموعات العلمية والمختبرات بإجراء تجارب على زراعة الشبكية. منذ مع العيوب المشار إليها أنفسهم الخلايا العصبية(في الغالب) تظل سليمة، يمكنك إرسال نبضات كهربائية ضعيفة إليها من دائرة معينة - شبكة من الأقطاب الكهربائية توضع مباشرة في شبكية العين.

وبناء على ذلك، يجب أن تعكس هذه النبضات الصورة الملتقطة بواسطة كاميرا فيديو مصغرة مثبتة على الرأس.

فكرة عبقرية. إن لم يكن لسلسلة من "لكن". أولا، وضع عدد كبير من الأقطاب الكهربائية في منطقة صغيرة يشكل عائقا بيولوجيا. الدائرة ببساطة تسخن العين.

بالإضافة إلى ذلك، حتى عن طريق زرع شبكة في سمك شبكية العين، من المستحيل تحقيق اتصال وثيق للغاية بين الأقطاب الكهربائية وخلاياها العميقة الواقعة مباشرة تحت مستقبلات الضوء الميتة.

واتضح أنه بمجرد قيام المهندسين بتقريب الأقطاب الكهربائية من بعضها البعض (أي زيادة دقة الدائرة الدقيقة)، يبدأ كل واحد منهم في العمل فورًا على عدد من الخلايا القريبة - ومن الناحية المثالية، يجب أن يعمل فقط على خلية واحدة، وإلا فلا فائدة دقة عاليةتختفي صورة الكاميرا تمامًا.

مقطع تحت المجهر: تهاجر خلايا شبكية الفئران عبر الفتحة الصغيرة للزرعة (صورة من stanford.edu).

للتغلب على هذه العقبة، تحتاج إلى "ربط" قطب كهربائي واحد بخلية واحدة، أو على الأكثر بخليتين. ولكن بالنسبة لكثافة البكسل التي تتوافق هندسيًا مع حدة البصر البالغة 20/400 (هذا شخص أعمى تقريبًا، عتبة "العمى القانوني"، كما يكتب مؤلفو العمل، وفي وحداتنا هذه رؤية تبلغ 0.05)، يجب أن تكون الخلايا على مسافة لا تزيد عن 30 ميكرون من الأقطاب الكهربائية.

وللحدة 20/80 (0.25)، يجب ألا تتجاوز هذه المسافة 7 ميكرون. مع هذه حدة البصر، بالمناسبة، يمكنك بالفعل استخدام جهاز كمبيوتر، والتحرك في جميع أنحاء المدينة، والتعرف على الوجوه، وبشكل عام، تعيش حياة مستقلة.

لا يمكنك الضغط على الغرسة أثناء عملية الزرع (للضغط على الأقطاب الكهربائية بشكل أكثر إحكامًا على طبقة الخلايا) - فهناك خطر كبير لإصابة شبكية العين.

لكن المسافة بين كل قطب كهربائي وخلية "المدعومة" ليست كل شيء. للحصول على حدة البصر هذه (20/80)، يجب أن تكون كثافة البكسل 2.5 ألف لكل مليمتر مربع.

لذلك، لم يتمكن أحد حتى الآن من إنشاء جهاز به عدد من الأقطاب الكهربائية (اقرأ: البكسلات المترجمة) أكثر من بضع قطع، عشرات، حسنًا، ربما مئات. وتحتاج إلى الحصول عليهم - عدة آلاف.

سنقوم هنا برحلة صغيرة أخرى في علم الأحياء. تحتوي العين على ما يقرب من 100 مليون مستقبل ضوئي (مثل كاميرا بدقة 100 ميجابكسل). ومع ذلك، كجزء من العصب البصري، هناك مليون قناة منفصلة فقط تصل إلى الدماغ. المعلومات تختفي؟

لا، فقد اتضح أن المعالجة الأولية، وهي عبارة عن مجموعة معينة من المعلومات، تحدث بالفعل في شبكية العين نفسها. شبكية العين نفسها ليست مجرد طبقة من المستقبلات الضوئية، بل هي طبقة شبكة عصبية.

الآن، إذا عدنا إلى زراعة الأقطاب الكهربائية، فلا بد من القول أن هناك عدة طرق لوضع مثل هذه الغرسة في العين. يمكن أن تشغل طبقات مختلفة في العمق.

يمكنك القيام بعدد أقل من الأقطاب الكهربائية (عندها فقط يكون من الضروري تقليد الإشارات المجمعة للشبكة العصبية للشبكية)، وإذا قمت بإثارة الخلايا العصبية الموجودة بالقرب من المستقبلات الضوئية، فيمكنك إعادة إنتاج النظام البصري جيدًا، فقط يجب أن تكون كثافة البكسل في الزرعة عالية.

ولحل هذا التناقض، أجرى مؤلفو المشروع الجديد سلسلة من التجارب على الفئران. واكتشفت واحدة جديدة التأثير البيولوجي. أدخل العلماء ألواح بوليمر ذات ثقوب صغيرة - يبلغ قطرها 15-40 ميكرون - في شبكية عيون الحيوانات.

وفي غضون ساعات، بدأت خلايا الشبكية نفسها في التحرك داخل الثقوب، وملأت التجاويف الموجودة تحتها في غضون أيام قليلة. تصرفت الخلايا بشكل مماثل فيما يتعلق باللوحة، التي كانت مغطاة بصفوف منظمة من أبراج الإسقاطات الطويلة. وسرعان ما ملأت الخلايا الفراغات بين هذه النتوءات.

في المشروع الجديد، يتم جذب خلايا الشبكية إلى تجاويف الزرع. يتم إنشاء نظام من الأقطاب الكهربائية المحفزة على سطحه وفي الثقوب (صورة توضيحية من موقع stanford.edu).

وقال بالانكر: "إذا لم يصل الجبل إلى محمد، فإن محمد يأتي إلى الجبل". "لا يمكننا وضع الأقطاب الكهربائية بالقرب من الخلايا. لكننا في الواقع ندعو الخلايا للمجيء إلى منطقة الأقطاب الكهربائية، ويفعلون ذلك بسعادة وبسرعة كبيرة."

وهكذا، في مشروع الزرع الجديد، كان من الممكن تحقيق نفس الكثافة البالغة 2.5 ألف قطب كهربائي لكل مليمتر مربع مع الحفاظ على مسافة بين كل قطب كهربائي وخلية خاصة به - تصل إلى 7 ميكرون. تم وضع الأقطاب الكهربائية في هذه التجاويف وبالتالي على النتوءات.

ليس من الواضح بعد ما إذا كان مشروع العمل سيحتوي على ثقوب في اللوحة أو العكس - "الأبراج". في حالة الثقوب، من الممكن تحقيق اتصال فردي تقريبًا بين الأقطاب الكهربائية والخلايا، ولكن في حالة النتوءات، تتمتع الخلايا بإمدادات أفضل من العناصر الغذائية. سيتم الاختيار لاحقا.

لكن هذه ليست كل الاختلافات بين المشروع والأعمال المنافسة. إذا كنت تتذكر، اقترح مؤلفون آخرون إرسال إشارة مباشرة من الكاميرا الموجودة على الجبهة إلى الأقطاب الكهربائية. وهناك صيد كبير في هذا.

يعمل المخطط ذو النتوءات بالمثل (رسم توضيحي من stanford.edu)

النقطة هي في أصغر حركات لا إرادية للعينين، ومسح الفضاء حتى عندما يبدو لنا أننا ننظر بلا حراك إلى نقطة واحدة.

إذا قمت بتوصيل الكاميرا مباشرة على الجبهة بالزرعة في شبكية العين، تختفي خاصية الرؤية هذه، مما يؤثر سلباً جداً على الإدراك. وأيضًا – مع هذا المخطط – تعتمد الرؤية بشكل كامل على عدد الأقطاب الكهربائية الموجودة في الزرعة. ماذا يمكنك أن ترى، على سبيل المثال، في مائة بكسل؟

اقترح بالانكر مخططًا مختلفًا. توجد أيضًا كاميرا على الجبهة، ولكنها ترسل إشارة إلى كمبيوتر صغير يمكن ارتداؤه (بحجم المحفظة تقريبًا)، والذي يترجم الصورة المرئية إلى سلسلة من النبضات القصيرة لشاشة الكريستال السائل LED بالأشعة تحت الحمراء، مع عدة آلاف من النقاط .

ينعكس تيار النبضات هذا من الزجاج المائل الموجود أمام العينين، ويمر عبر العدسة ويضرب الثنائيات الحساسة للضوء الموجودة في شبكية العين. يقومون بتضخيم الإشارة باستخدام الطاقة من خلية شمسية صغيرة مزروعة في القزحية.

هؤلاء الأشعة تحت الحمراءالشخص لا يرى. لكن نتيجة تأثير النبضات الكهربائية على خلايا الشبكية يُنظر إليها على أنها صورة.

علاوة على ذلك، فإن حجم الزرعة نفسها يبلغ حجمه نصف حبة أرز (3 ملليمترات) ويغطي 10 درجات من مجال الرؤية - مركزها.

عين بالانكر الإلكترونية (رسم توضيحي من stanford.edu).

وهنا الحيلة الرئيسية: بفضل الزجاج، يحتفظ الشخص بالإدراك الطبيعي للمشهد أمامه (تلك المستقبلات الضوئية الحية التي لا تزال تعمل في العين)، خاصة مع الرؤية المحيطية، إلى جانب "الإضافة" المتراكبة من الكاميرا.

وتظل حركات العين السريعة الصغيرة مهمة - بعد كل شيء، ينظر الشخص نفسه إلى المناظر الطبيعية (مباشرة) وإلى تلك الصورة الإلكترونية (حتى الأشعة تحت الحمراء).

يتغير موضع هذه الصورة على شبكية العين (ومجموعة الأقطاب الكهربائية المدمجة، على التوالي) مع حركة مقلة العين. وبالتالي فإن الجهاز الإلكتروني يحقق أقصى استفادة من القدرات الطبيعية المتبقية للعين لمعالجة المعلومات البصرية.