211service.com
Nu ser jeg dig
Forskere har bygget en ny type nethindeprotese, der en dag kan genoprette detaljeret syn for de millioner af mennesker, der har mistet deres syn på grund af nethindesygdom.
Synslinje: En ny teknik gør det muligt for forskere at tage et gråtonebillede (øverst til venstre), kode det (øverst til højre) og overføre det til hjernen med langt mindre tab i troskab (nederst til venstre) end standardmetoden tillader (nederst til højre).
Neurovidenskabsmand Sheila Nirenberg , fra Weill Cornell Medical College i New York, og postdoc-studerende Chethan Pandarinath har gjort det muligt for blinde mus at se næsten normale billeder af alt fra menneske- og dyreansigter til komplekse panoramaer af Central Park.
Kunstige nethinder eksisterer allerede. Men de kræver operation for at implantere en række elektroder dybt ind i øjet. Elektroderne stimulerer celler, der overfører information til hjernen, og skal drives af et eksternt batteri. De er i stand til at genoprette grovsynet, så patienterne kun kan opfange større kontraster og kanter, såsom en lys genstand mod en mørk baggrund. Men Nirenbergs forskning, som blev præsenteret i denne uge på Society for Neuroscience-mødet i San Diego, gør det muligt at formidle stillbilleder og levende billeder mere rent og hurtigere end nogensinde før muligt. Og metoden kræver ikke operation.
I pattedyrs øjne registrerer et sæt celler i nethinden lys, og derefter sender et separat lag af celler, kaldet ganglieceller, denne information til hjernen. Fordi makuladegeneration og andre nethindesygdomme får de lysdetekterende celler til at dø, men efterlader gangliecellerne intakte, har forskere i 50 år forsøgt at tyde deres kode – de mønstre, som gangliecellerne skyder efter – for at udnytte øjets naturlige kredsløb. Nirenberg har nu nået det, eller i det mindste en tæt tilnærmelse. Efter 10 års arbejde kender hun forholdet mellem det, vi ser, og hvordan det udmønter sig i ganglion-celle-affyringsmønstre.
Det er virkelig en triumf for vores felt, siger Jonathan Victor , en neurovidenskabsmand ved Weill Cornell Medical College, som ikke var involveret i forskningen. Set i bakspejlet kan det se ud til, at det var indlysende, at du ikke bare skal sende signaler til hjernen (som nuværende kunstige nethinder gør), men også finde ud af, hvordan nethinden omdanner lys til de særlige signaler, den sender. Men på en eller anden måde har ingen nogensinde tænkt på det på den måde.
Efter at have dechifreret nethindens kode, ønskede Nirenberg at levere den til hjernen på en måde, der var mere præcis, end det var muligt ved hjælp af eksisterende elektrodeteknologi. Til dette vendte hun og hendes kolleger sig til optogenetics, en nyligt udviklet teknik, der tilfører neuroner lysfølsomme proteiner fra blågrønne alger, hvilket får dem til at fyre, når de udsættes for lys.
Forskerne brugte mus, der var gensplejset til at udtrykke et af disse proteiner, kanalrhodopsin, i deres ganglieceller. Derefter præsenterede de musene for et billede, der var blevet oversat til et gitter med 6.000 pulserende lys. Hvert lys kommunikerede med en enkelt gangliecelle, og hver lysimpuls fik dens tilsvarende celle til at fyre og transmitterede således det kodede billede videre til hjernen. Lige nu kan du ikke få individuelle celler til at fyre ved hjælp af elektroder. Med channelrhodopsin kan du målrette mod individuelle ganglieceller, siger Nirenberg.
Hos mennesker ville en sådan opsætning kræve et par højteknologiske briller, indlejret i, som ville være et lille kamera, en encoder-chip til at oversætte billeder fra kameraet til nethindekoden og en miniature-array af tusindvis af lys. Når hvert lys pulserede, ville det udløse en kanalrodopsin-ladet gangliecelle. Kirurgi ville ikke længere være påkrævet for at implantere en elektronarray dybt ind i øjet, selvom en form for genterapi ville være påkrævet for at patienter kan udtrykke kanalrhodopsin i deres nethinder. Nirenberg og Pandarinath er begyndt at samarbejde med en specialist i retinal genterapi, University of Florida øjenlæge William Hauswirth .
Det er en ret ny strategi. Jeg har ikke set sådan noget derude endnu, siger Ed Boyden , en bioingeniør ved MIT og en af optogenetiks ophavsmænd. Dataene ser ud, som om de kunne gøre visse ting, der kunne være ret kraftige, og stimulere nethinden på en måde, der kan få neuroner til mere præcist at simulere normalt syn.
I mellemtiden kan den dechiffrerede nethindekode også anvendes på implantater, der allerede er på markedet. Nirenberg er i samtaler med retinalprotesemager Andet syn , i Sylmar, Californien, som har implanteret elektrodearray-enheder i en række patienter. Vi ville bare tage deres software ud og sætte vores software ind, siger Nirenberg. Det kommer til at tage noget tid at lave genterapiversionen, så lad os i det mindste gøre noget med de patienter, der allerede har elektroderne implanteret.