Новый протез сетчатки глаза восстанавливает зрение после таких разрушительных заболеваний как пигментный ретинит (retinitis pigmentosa) и возрастная макулярная дистрофия (age-related macular degeneration). В этих случаях происходит медленное вырождение фоточувствительных клеток сетчатки, приводящее к слепоте. При этом сетчатка отмирает, но нейроны продолжают функционировать. Они по-прежнему передают визуальную информацию в мозг.
Специалисты лаборатории Дэниела Паланкера (Palanker Lab) Стэнфордского университета разработали новый тип глазных имплантатов. Протез сетчатки глаза, по сути, выполняет функцию утраченных фоточувствительных клеток и возвращает зрение.
Аппарат, описанный в журнале Nature Photonics, представляет собой инфракрасные видеопроекционные очки с небольшим беспроводным чипом, имплантируемым в сетчатку глаза. Слово "инфракрасные" фигурирует не просто так — учёные выбрали именно этот диапазон длин волн. Дело в том, что инфракрасный свет не повреждает и не нагревает чувствительные ткани глаза.
Изображение на искусственной сетчатке формируется следующим образом. Камера, вмонтированная в очки, передаёт полученный видеосигнал на процессор, который преобразует картинку и затем проецирует её на жидкокристаллический дисплей очков.
После этого инфракрасное изображение попадает на компактную матрицу фотоэлектрических пикселей, имплантированных в области, где в здоровом глазу располагались светочувствительные клетки. Каждый пиксель состоит из трёх чувствительных к инфракрасному свету диодов. Диоды преобразуют свет в электричество, которое передаётся в виде импульсов нервным клеткам при помощи электродов. Мозг формирует картинку.
Кстати, ещё одна причина, по которой американскими медиками был выбран инфракрасный свет: это излучение не улавливается оставшимися работающими светочувствительными клетками сетчатки, что позволяет избежать искажения проецируемых образов.
Новое устройство помогает глазу видеть примерно 30 градусов обычного поля зрения человека, отмечают создатели в пресс-релизе университета. При этом пациент может двигать глазами, рассматривая любую часть визуального поля, доступного очкам.
Особенность нового устройства – система питания имплантата. Учёные использовали импровизированную солнечную батарею. Правда, "даже на экваторе в солнечный день будет недостаточно света, который попадает на сетчатку, для питания имплантата", — говорит один из исследователей Джим Лаудин (Jim Loudin). По этой причине инженеры создали проекционную систему, которая увеличивает интенсивность излучения и направляет энергию прямо на имплантат. Благодаря этому усовершенствованию, устройство требует меньше вспомогательного оборудования.
На данный момент максимальная плотность пикселей искусственной сетчатки составляет 178 пикселей на квадратный миллиметр (размеры глазного чипа не превышают трёх миллиметров). Для сравнения: первый протез глазной сетчатки, который вышел на рынок Европы в марте прошлого года, имел всего 60 электродов-пикселей.
Учёные провели первые эксперименты на мышах и построили карту нейронной активности. Устройство ещё только предстоит испытать на более крупных животных и людях, но новые имплантаты уже вызвали ажиотаж у исследователей по всему миру.
Причиной тому является бóльшая плотность пикселей и потенциальная возможность более качественного восстановления зрения по сравнению с уже применяемыми в медицинской практике имплантатами.
Теперь протезу из Стэнфорда предстоит несколько лет испытаний на безопасность для успешного внедрения в клиническую практику.
