Un nuevo tipo de prótesis visual
En la visión normal, la luz cae sobre la retina dentro del ojo y se convierte inmediatamente en señales electroquímicas que luego se cargan en el cerebro a través del nervio óptico. Entonces, lo que ves no es la luz en sí, sino la interpretación del cerebro de las señales electroquímicas en la parte visual del cerebro.Así que si tus ojos no funcionan, pero tu cerebro síToneladasimulado eso es todotus neuronas ópticas se activarán (y podrás ver) como si tus ojos estuvieran en perfecto estado.
Suena fácil, pero ¿podemos hacerlo? Sobre la base de décadas de investigación en neurociencia visual, mi laboratorio, en colaboración con el de Susana Martinez-Conde, ha realizado algunos estudios para validar esta idea, completando algunos de los pasos iniciales más importantes hacia un nuevo tipo de cuerpo artificial visual.
Francis Collins, director de los Institutos Nacionales de Salud Acabo de publicar un blog que destaca nuestro enfoque. Cuando presentamos nuestro trabajo por primera vez en la reunión de investigadores principales del programa BRAIN de este año, notó nuestro trabajo: un programa financiado por el gobierno dirigido por los Institutos Nacionales de Salud diseñado para avanzar en la investigación sobre temas como los implantes cerebrales. La Iniciativa BRAIN ha financiado varias instituciones, incluido el NIH, incluida la Fundación Nacional de Ciencias, que han financiado generosamente las subvenciones que han impulsado nuestra investigación hasta la fecha.
Nuestro punto de partida es que la visión es básicamente una miniatura. Aunque el 99,9% de la retina está funcionando, el 1/1000 centralel Tu visión está rota y serás legalmente ciego. El 0,1 % central de su campo de visión tiene aproximadamente el mismo tamaño que la miniatura que sostiene. Debido a que el 0,1% central de la retina es el punto dulce visual, es donde ocurre la magia visual. De hecho, gran parte del 99,9% restante del trabajo principal de la retina es ayudarlo a detectar dónde mover el ojo a continuación. Esto significa que necesitamos restaurar la visión central a las personas ciegas, o realmente no restauraremos la visión funcional en absoluto.
Además, también debemos lograr la visión protésica con la misma agudeza que la visión normal, de lo contrario, los pacientes seguirán experimentando discapacidad visual. ¿Que tan bueno es? La respuesta está en las estrellas. Sal en una noche clara y mira hacia arriba, buscando las estrellas en el cielo. Puede parecer contradictorio, pero desde la perspectiva de los fotorreceptores de la retina, las estrellas más grandes y más pequeñas del cielo son en realidad del mismo tamaño. Debido a que todas las estrellas están tan alejadas unas de otras, el área de luz que llega a la Tierra desde cada estrella y cae sobre tu retina es más pequeña que el área de un solo fotorreceptor. Pero debido a la dispersión en la atmósfera (especialmente en tus ojos), las estrellas más brillantes activan más fotorreceptores y, por lo tanto, parecen más grandes que las estrellas más tenues. Por lo tanto, las estrellas más débiles del cielo son las cosas más pequeñas que puedes ver.Si podemos restaurar la visión a objetos de este tamaño con una prótesis, entonces podemos restaurar ningún Artículos del mundo: para muchos pacientes, estos cambiarán la vida y valdrá la pena el riesgo de una cirugía cerebral.
Nuestra investigación reciente muestra que el cerebro visual puede estimularse en puntos específicos con suficiente precisión para evocar una estrella en el cielo con un pseudocuerpo de contraste máximo, sin estimular neuronas no deseadas. Eso es lo que significa estimular el cerebro—eso es todo– y restaurar la piedra angular de la visión.
Nuestro proyecto tiene dos pasos principales:
Primero, para estimular una etapa del procesamiento visual con precisión sináptica, como lo hace el sistema visual natural, necesitamos una forma de activar las neuronas en el sistema visual. Hacemos esto inyectando un virus personalizado en el área del cerebro donde el nervio óptico se conecta primero con el centro del cerebro. Los virus inyectan genes en estas células y las convierten en fotorreceptores: ahora pueden ser excitadas por la luz. Debido a que estas neuronas se extienden hasta la corteza visual en la parte posterior del cerebro y debido a que están dispuestas en mapas que coinciden con el mundo visual, podemos estimular con precisión sus conexiones sinápticas con proyectores de video para reproducir cómo se comportan. Reaccione a la entrada visual real entrante. Luego nos dirigimos a la neurona óptica central y finalmente restauramos la visión. Esta es la esencia de nuestras prótesis de visión planificadas.
En segundo lugar, no basta con estimular las neuronas sin controlar los efectos de la estimulación. También necesitamos leer los efectos de nuestra estimulación en tiempo real, haciendo ajustes de potencia basados en la variabilidad inherente al disparo neuronal. Restaurar la visión significa considerar mecanismos de acomodación que mantengan el sistema visual alineado en todo momento.
Para ello, inyectaremos más virus en la corteza visual, haciendo que estas neuronas brillen para que parpadeen cuando estén activas. Al usar muchas proteínas bioluminiscentes de diferentes colores, las neuronas tendrán una variedad de colores diferentes, lo que significa que podremos leer su actividad con una cámara a color, como esa pequeña cámara en su teléfono.
Tercero, necesitamos construir un proyector de video/cámara a color que se pueda implantar en el cerebro. Es una tarea de ingeniería relativamente simple, a la par o más simple que diseñar un teléfono inteligente. Los próximos años revelarán si podemos aprovechar estos avances, desde la comprensión de los componentes fundamentales de la visión protésica hasta la fabricación de prótesis visuales funcionales y de alta calidad. Los mantendremos informados de nuestro progreso.
