Протез сетчатки состоит из трех элементов: камеры (вставленной в очки пациента), электронной микросхемы (которая преобразует данные с камеры в электрический сигнал) и матрицы микроскопических электродов (имплантированных в глаз, контактирующих с сетчаткой). Этот протез заменяет фоторецепторные клетки сетчатки: подобно им, он преобразует визуальную информацию в электрические сигналы, которые затем передаются в мозг через зрительный нерв. Может помочь в лечении слепоты, вызванной дегенерацией фоторецепторов сетчатки, при условии, что зрительный нерв остается в рабочем состоянии [1]. С помощью этих имплантатов полностью слепые пациенты могут восстановить зрительное восприятие в виде световых пятен или фосфенов.
К сожалению, в настоящее время воспринимаемые световые сигналы недостаточно четкие, чтобы распознавать лица, читать или передвигаться независимо.Чтобы понять пределы разрешения изображения, создаваемого протезом, и найти способы оптимизации системы, ученые провели масштабный эксперимент на грызунах. Объединив свои навыки в офтальмологии и физиологии зрения, они сравнили реакцию зрительной системы грызунов как на естественные зрительные стимулы, так и на стимулы, генерируемые протезом.
Их работа показала, что протез активировал зрительную кору головного мозга грызуна в правильном положении и на дальностях, сопоставимых с теми, которые были получены в естественных условиях. Однако степень активации была слишком большой, а его форма была слишком вытянутой. Эта деформация была вызвана двумя отдельными явлениями, наблюдаемыми на уровне электродной матрицы.
Во-первых, ученые наблюдали чрезмерную электрическую диффузию: тонкий слой жидкости, расположенный между электродом и сетчаткой, пассивно распространял электрический стимул на соседние нервные клетки. А во-вторых, они обнаружили нежелательную активацию волокон сетчатки, расположенных рядом с клетками, предназначенными для стимуляции.Вооруженные этими открытиями, ученые смогли улучшить свойства интерфейса между протезом и сетчаткой с помощью специалистов по физике интерфейса. Вместе они смогли генерировать меньше диффузных токов и значительно улучшить искусственную активацию и, следовательно, производительность протеза.
Это длительное исследование из-за диапазона охваченных параметров (для изучения различных положений, типов и интенсивности сигналов) и возникших хирургических проблем (при установке имплантата и записи изображений, генерируемых в головном мозге животного), тем не менее, открыло путь к создание многообещающих улучшений протезов сетчатки для людей.Эта работа была выполнена учеными из Института неврологии Тимона (CNRS / AMU) и AP-HM в сотрудничестве с CEA-Leti и Institut de la Vision (CNRS / INSERM / UPMC).
[1] Это случай пациентов с пигментным ретинитом или возрастной дегенерацией желтого пятна (AMD).