211service.com
Nu zie ik je
Wetenschappers hebben een nieuw type prothetisch netvlies gebouwd dat op een dag het gedetailleerde zicht kan herstellen van de miljoenen mensen die hun gezichtsvermogen hebben verloren door een netvliesaandoening.
Gezichtsveld: Met een nieuwe techniek kunnen onderzoekers een grijswaardenafbeelding nemen (linksboven), deze coderen (rechtsboven) en deze naar de hersenen verzenden met veel minder verlies aan getrouwheid (linksonder) dan de standaardmethode toestaat (rechtsonder).
neurowetenschapper Sheila Nirenberg , van Weill Cornell Medical College in New York, en postdoctoraal student Chethan Pandarinath hebben blinde muizen in staat gesteld om bijna normale beelden te zien van alles, van menselijke en dierlijke gezichten tot complexe panorama's van Central Park.
Kunstmatige netvliezen bestaan al. Maar ze vereisen een operatie om een reeks elektroden diep in het oog te implanteren. De elektroden stimuleren cellen die informatie naar de hersenen sturen en moeten worden gevoed door een externe batterij. Ze zijn in staat om het ruwe zicht te herstellen, waardoor patiënten alleen grote contrasten en randen kunnen oppikken, zoals een licht object tegen een donkere achtergrond. Maar het onderzoek van Nirenberg, dat deze week werd gepresenteerd op de Society for Neuroscience-bijeenkomst in San Diego, maakt het mogelijk om stilstaande en bewegende beelden schoner en sneller dan ooit tevoren over te brengen. En de methode vereist geen operatie.
In de ogen van zoogdieren detecteert een reeks cellen in het netvlies licht, en vervolgens geeft een afzonderlijke laag cellen, ganglioncellen genaamd, die informatie door aan de hersenen. Omdat maculaire degeneratie en andere aandoeningen van het netvlies ervoor zorgen dat de lichtdetecterende cellen afsterven maar de ganglioncellen intact laten, proberen onderzoekers al 50 jaar hun code - de patronen waarmee de ganglioncellen vuren - te ontcijferen om te profiteren van de natuurlijke circuits. Nirenberg heeft dat nu genageld, of op zijn minst een goede benadering. Na 10 jaar werk weet ze de relatie tussen wat we zien en hoe dat zich vertaalt in ganglioncel-vuurpatronen.
Het is echt een triomf voor ons vakgebied, zegt Jonathan Victor , een neurowetenschapper aan het Weill Cornell Medical College die niet betrokken was bij het onderzoek. Achteraf lijkt het misschien duidelijk dat je niet alleen signalen naar de hersenen moet sturen (zoals de huidige kunstmatige netvliezen doen), maar ook moet uitzoeken hoe het netvlies licht omzet in de specifieke signalen die het verzendt. Maar op de een of andere manier heeft niemand er ooit zo over gedacht.
Na het ontcijferen van de code van het netvlies, wilde Nirenberg het op een manier aan de hersenen afleveren die nauwkeuriger was dan mogelijk was met de bestaande elektrodetechnologie. Hiervoor wendden zij en haar collega's zich tot optogenetica, een recent ontwikkelde techniek die neuronen doordrenkt met lichtgevoelige eiwitten uit blauwgroene algen, waardoor ze gaan vuren bij blootstelling aan licht.
De onderzoekers gebruikten muizen die genetisch gemanipuleerd waren om een van deze eiwitten, channelrhodopsine, tot expressie te brengen in hun ganglioncellen. Vervolgens presenteerden ze de muizen een afbeelding die was vertaald in een raster van 6000 pulserende lichten. Elk licht communiceerde met een enkele ganglioncel en elke lichtpuls zorgde ervoor dat de bijbehorende cel afvuurde, waardoor het gecodeerde beeld naar de hersenen werd verzonden. Op dit moment kun je individuele cellen niet laten vuren met behulp van elektroden. Met channelrhodopsin kun je je richten op individuele ganglioncellen, zegt Nirenberg.
Bij mensen zou zo'n opstelling een hightech bril nodig hebben, ingebed in een kleine camera, een encoderchip om beelden van de camera in de retinale code te vertalen, en een miniatuurreeks van duizenden lichtjes. Wanneer elk licht pulseerde, zou het een met channelrhodopsine beladen ganglioncel activeren. Chirurgie zou niet langer nodig zijn om een elektronenarray diep in het oog te implanteren, hoewel een of andere vorm van gentherapie nodig zou zijn om ervoor te zorgen dat patiënten channelrhodopsine in hun netvlies tot expressie brengen. Nirenberg en Pandarinath zijn begonnen samen te werken met een specialist in retinale gentherapie, oogarts van de University of Florida William Hauswirth .
Het is een vrij nieuwe strategie. Zoiets heb ik nog niet gezien, zegt Ed Boyden , een bio-ingenieur aan het MIT en een van de grondleggers van optogenetica. De gegevens zien eruit alsof ze bepaalde dingen kunnen doen die behoorlijk krachtig kunnen zijn, door het netvlies te stimuleren op een manier die ervoor kan zorgen dat neuronen het normale zicht nauwkeuriger kunnen simuleren.
In de tussentijd kan de ontcijferde netvliescode ook worden toegepast op implantaten die al op de markt zijn. Nirenberg is in gesprek met maker van netvliesprothesen Tweede blik , in Sylmar, Californië, die bij een aantal patiënten elektrode-array-apparaten heeft geïmplanteerd. We zouden gewoon hun software eruit halen en onze software erin stoppen, zegt Nirenberg. Het zal wat tijd kosten om de gentherapieversie te maken, dus laten we in ieder geval iets doen met de patiënten bij wie de elektroden al zijn geïmplanteerd.