Корейская исследовательская группа сообщила о важных выводах, которые потенциально могут улучшить характеристики протезов сетчатки, создавая искусственное зрение для слепых. Корейский институт науки и технологий (KIST) объявил, что исследовательская группа во главе с доктором. Месун Им из Центра биомикросистем Института исследований мозга обнаружил, что нейронные сигналы сетчатки, возникающие в результате электрической стимуляции, изменяются в зависимости от прогрессирования заболевания у мышей, страдающих дегенерацией наружной сетчатки. Это исследование было проведено в сотрудничестве с лабораторией профессора Шелли Фрид в Гарвардской медицинской школе, Массачусетская больница общего профиля.
Дегенеративные заболевания сетчатки, такие как пигментный ретинит и возрастная дегенерация желтого пятна, в первую очередь разрушают фоторецепторные клетки, которые преобразуют свет в электрохимические сигналы, что приводит к глубокой потере зрения. В настоящее время не существует лекарств от этих болезней.
Известно, что ганглиозные клетки сетчатки выживают в этих условиях, что делает возможным искусственное зрение. Массив микроэлектродов может быть имплантирован в заднюю часть глазного яблока, чтобы электрические импульсы, прикладываемые этими микроэлектродами, могли стимулировать ганглиозные клетки для повторной передачи визуальных нейронных сигналов в мозг. Это основной принцип работы протезов сетчатки. Несмотря на то, что несколько протезов сетчатки были коммерциализированы, одной из проблем, препятствующих широкому применению, была огромная разница в производительности у пациентов по неустановленным причинам.
Исследовательская группа KIST вникла в потенциальный источник отклонений в производительности и обнаружила, что уровень прогрессирования заболевания может иметь решающее значение. Они разработали продольное исследование и провели эксперименты с использованием мышей на различных стадиях дегенерации сетчатки. Эти мыши постепенно теряли зрение из-за генетической мутации, как у людей с пигментным ретинитом. Исследователи записали электрически вызванную нейронную активность ганглиозных клеток сетчатки у животных разного возраста и попытались сопоставить эти сигналы искусственного зрения с прогрессированием заболевания. Они обнаружили, что как величина, так и последовательность электрически вызванных ответов уменьшались по мере развития дегенерации сетчатки.
Последовательность отклика особенно важна для протезов сетчатки, поскольку они периодически обновляют искусственные зрительные восприятия с помощью повторяющихся электрических стимулов. Например, когда пользователь протеза сетчатки смотрит на букву «K», повторяющиеся электрические стимулы должны создавать нейронные сигналы, представляющие «K».«В противном случае, если последовательность ответа слишком низкая, электрические стимулы могут передавать нейронные сигналы, обозначающие разные буквы, такие как« L »,« R »или« S », что делает пользователя протеза неспособным правильно интерпретировать то, что он или она видя. В ходе серии экспериментов по оценке степени сходства различных нейронных сигналов, возникающих в результате повторяющихся электрических стимулов одного и того же состояния, они обнаружили, что последовательность ответа значительно снижается с прогрессирующей дегенерацией сетчатки, в то время как нормальная сетчатка демонстрирует высокую согласованность.
Доктор. Ён Чжун Юн и доктор. Дже-Ик Ли, ведущие авторы исследования, сказал: «Даже если пользователь зафиксирует свой взгляд, его дегенерированная сетчатка, вероятно, будет продолжать передавать в мозг значительно разные нейронные сигналы через повторения электрических стимулов, что может привести к плохим результатам. восприятие электрически вызванного искусственного зрения. Дегенеративные заболевания сетчатки у разных пациентов развиваются по-разному. Наши результаты показывают, что крайне важно тщательно отбирать пациентов-кандидатов на имплантаты сетчатки путем тщательных обследований, позволяющих оценить уровень прогрессирования дегенерации сетчатки у каждого пациента », – сказал д-р. Месун Им. «Мы изучаем аппаратные и программные подходы для улучшения качества искусственного зрения у пациентов на поздней стадии дегенерации.”