211service.com
Hersenimplantaten om het gezichtsvermogen te herstellen
Op een dag kan het mogelijk zijn om het gezichtsvermogen van mensen die aangeboren blind zijn te herstellen door een implantaat te plaatsen in een deel van het zichtsysteem dat tot nu toe werd genegeerd. In tegenstelling tot de meeste visuele prothesen in geavanceerde ontwikkeling, zou deze nieuwe benadering het mogelijk kunnen maken om blindheid te behandelen, zelfs wanneer het hele oog is beschadigd.
Bionische visie: Onderzoekers van de Harvard Medical School willen een kleine digitale camera bouwen die beelden doorgeeft aan een externe signaalprocessor die door de patiënt wordt gedragen. De processor vertaalt het beeld van de camera in neurale impulsen en verzendt deze vervolgens draadloos naar een geïmplanteerde stimulator. De stimulator stuurt een reeks elektroden aan die in de laterale geniculate kern van de hersenen zijn geplaatst om beelden in de hersenen van de patiënt op te wekken.
Hoewel het werk zich nog in de beginfase bevindt, stellen onderzoekers zich uiteindelijk een apparaat voor dat beelden van een digitale camera vertaalt in neurale impulsen en die informatie vervolgens in het visuele systeem invoert, zodat de drager kan zien.
Eerder onderzoek heeft aangetoond dat visuele sensaties, ook wel waarnemingen genoemd, bij blinde personen kunnen worden opgewekt door zenuwcellen in het gezichtsvermogen elektrisch te stimuleren. Onderzoekers van de Harvard Medical School, in Boston, ontwerpen een visuele prothese die voortbouwt op die observatie.
Er zijn momenteel verschillende soorten gezichtsversterkende prothesen in ontwikkeling, waarvan sommige al op mensen worden getest. Maar hoewel deze zich grotendeels op het netvlies richten, kozen de onderzoekers van Harvard ervoor om zich te concentreren op een deel van het visuele systeem dat de laterale geniculate nucleus (LGN) wordt genoemd, een relaisstation langs de route van de oogzenuw naar de visuele cortex, waar visuele informatie wordt verwerkt. Omdat het zich stroomopwaarts van het oog bevindt, kan dit gebied het doelwit zijn van mensen met uitgebreide oogbeschadiging.
multimedia
Bekijk een animatie van de oogbewegingen van het dier.
En in tegenstelling tot locaties in de visuele cortex, is de LGN een van de eerste haltes in het visuele systeem, wat betekent dat de neurale signalen die visuele informatie coderen nog niet uitgebreid zijn verwerkt en door de hersenen zijn verspreid. [In de LGN] is er een eenvoudige afbeelding van de visuele scène op het weefsel, zegt John Pezaris , een ingenieur in neurale systemen aan de Harvard Medical School, die samen met een neurowetenschapper co-auteur was van het onderzoek Clay Reid , ook aan de Harvard Medical School. Dit betekent dat specifieke delen van de LGN zijn gekoppeld aan specifieke delen van de visuele scène. Als er bijvoorbeeld op één locatie een lampje knippert, wordt het bijbehorende gebied in het LGN actief.
Om te bepalen of activiteit in de LGN visuele stimuli kan nabootsen, implanteerden de onderzoekers elektroden in de LGN's van twee apen die waren getraind om hun ogen snel naar lichtpunten te bewegen wanneer ze op een scherm verschenen. Wanneer een deel van de LGN dat overeenkomt met een specifiek deel van het gezichtsveld elektrisch werd gestimuleerd, zouden de apen hun blik naar dat punt op het scherm verplaatsen. De resultaten, vandaag gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences , suggereren dat de apen de pulsen in hun gezichtsveld zagen, ook al verscheen er niets op het scherm.
Het is een absoluut prachtig stuk werk, zegt James Morrison , een fysioloog en hoofdonderzoeker voor de Groep voor netvliesprothesen aan het Institute of Biomedical and Life Sciences van de Universiteit van Glasgow, in Schotland. Volgens Morrison is de positie van de LGN echter een groot nadeel van de aanpak. Het bevindt zich in het midden van het hoofd, waardoor het moeilijk toegankelijk is.
Recente ontwikkelingen in neurochirurgische technieken, zoals diepe hersenstimulatoren voor de behandeling van de ziekte van Parkinson, kunnen dit probleem helpen oplossen: de LGN is slechts een paar centimeter verwijderd van waar deze stimulatoren worden geplaatst, zegt Pezaris.
Toch is het nog te vroeg om te zeggen of de bevindingen zullen leiden tot betere hersenimplantaten. Hoewel ik denk dat het artikel wetenschappelijke waarde heeft, denk ik dat het buitengewoon moeilijk zal zijn om de blindheid van daaruit te herstellen, zegt Thomas Serre , een neurowetenschapper aan de Centrum voor Biologisch en Computationeel Leren bij MIT's McGovern Institute for Brain Research. Hij is van mening dat neuronen in de LGN mogelijk te dicht bij elkaar staan om individueel te worden gestimuleerd, wat belangrijk zou zijn bij het proberen om natuurlijk zicht te reproduceren. Ik denk niet dat we ooit verder zullen gaan dan het genereren van heel eenvoudige waarnemingen zoals lichtpuntjes, zegt hij.
Pezaris erkent dat er enorm veel werk nodig is voordat de LGN kan worden gebruikt om blindheid te behandelen, maar hij zegt dat dit werk in ieder geval de deur naar die mogelijkheid opent. Dit was nog maar de eerste kleine stap, zegt hij.