Cyfrowe wspomaganie wzroku – nadzieja w zasięgu ręki czy pieśń przyszłości?

Trudno wyobrazić sobie świat bez kolorów, kształtów, twarzy kochanych osób. Tymczasem utrata wzroku jest realnym problemem, który dotyka wiele osób. Naukowcy różnych dziedzin łączą siły w celu stworzenia interfejsu pozwalającego na przywrócenie zdolności widzenia. Rzeczywistość stawia przed nami pytanie, czy na świecie, w którym kamery otaczają nas ze wszystkich stron, nie jest możliwe wszczepienie jednej z nich do uszkodzonego oka człowieka?

Siatkówka, nerw wzrokowy, kora mózgowa

Technologia próbująca przywrócić wzrok przy pomocy implantów opiera się na naśladowaniu biologicznej drogi odbierania bodźca wzrokowego, czyli drogi zaburzonej w chorobach skutkujących utratą wzroku.

Naturalny proces widzenia polega na zebraniu analogowego sygnału w postaci fali fotonów, czyli światła, w siatkówce, a następnie translacji sygnału w formę powtarzalnych impulsów nerwowych. Sygnał analogowy zostaje zmieniony w formę cyfrową, rozumianą zarówno przez komputery, jak i mózg jako ciąg zer i jedynek. Impuls poprzez nerw wzrokowy trafia do kory wzrokowej, części mózgu odpowiadającej za interpretację oraz przekazywanie zmodyfikowanego impulsu elektrycznego do odpowiednich części ludzkiego, biologicznego superkomputera.

Wspomaganie przez naśladowanie

Do zaburzenia widzenia może dochodzić na różnych poziomach: siatkówki, nerwu wzrokowego oraz kory mózgowej. Eksperymentalne terapie z implantami wzrokowymi stosowane są w celu wspomagania działania siatkówki, czyli naszej biologicznej błony światłoczułej lub inaczej mówiąc – biologicznej kamery. 

Dziś istnieje tylko jeden system wspomagania wzroku, do użytku komercyjnego, zatwierdzony przez amerykańską FDA (Agencja Żywności i Leków) i europejskie towarzystwa naukowe. Pozwala on na częściowe zastąpienie receptorów wzroku siatkówki wytworem nowoczesnej technologii.

Jak to działa?

Istnieje wiele eksperymentalnych konceptów implantów pozwalających na przywrócenie wzroku. Pomysł opiera się na przyłączeniu sztucznych odbiorników światła do nerwu wzrokowego lub wzrokowej kory mózgowej. 

Ideałem wydaje się stworzenie urządzenia odbierającego sygnał wewnątrz gałki ocznej oraz przekazującego impuls wprost do kory mózgowej. Dzięki takiemu implantowi możliwe byłoby pominięcie nerwu wzrokowego, zapewniające wygodę użytkowania. Próby trwają, aczkolwiek efektywność takich systemów nie spełnia na razie potrzeb potencjalnych zainteresowanych.

Urządzenia, stosowane już dzisiaj, składają się z trzech części: zewnętrznych „okularów”, implantu wewnątrzgałkowego oraz procesora.

Znajdujące się na „okularach” receptory odbierają obraz, który analizowany jest w procesorze, noszonym np. pod koszulką na pasku przerzuconym przez szyję. Sygnał z procesora trafia do implantu połączonego z nerwem wzrokowym.

Co widzi chory z implantem?

Dostępna technologia pozwala na znaczne polepszenie funkcjonowania chorego. Aby nauczył się on odbierać obraz przez implant, potrzebuje długiej i pracochłonnej rehabilitacji.

Dzięki zapoznaniu się z przykładem mieszkańca Rosji, poddanego parę lat temu zabiegowi, można zobrazować sobie niezwykłe skutki włączenia najnowszych technologii do leczenia „nieuleczalnych” chorób. Cierpiący na dziedziczną, postępującą głuchotę oraz ślepotę człowiek po wszczepieniu implantu wzrokowego oraz 6 miesiącach rehabilitacji, związanej z około 3 godzinami pracy nad poprawą wzroku dziennie, osiągnął spektakularny sukces.

Stopniowo, wraz z prowadzonymi treningami, chory zyskiwał kolejne umiejętności, a sztuczny wzrok pozwalał na dostrzeganie coraz większej liczby szczegółów. Po upływie 5 tygodni chory potrafił wskazać szkoleniowe magnesy na tablicy magnetycznej, a po 2 miesiącach rozpoznawał kształt drzew oraz inne kształty znajdujące się w środowisku zewnętrznym. Potrafił poruszać się bez laski oraz zorientować się w przestrzeni. Jakość jego życia stopniowo poprawiała się zarówno pod względem poprawy wzroku, jak i psychologicznych aspektów funkcjonowania.

Korzystając z urządzenia, chory był w stanie odróżnić kształty, zlokalizować małe przedmioty takie jak telefon komórkowy, odnaleźć się w komunikacji publicznej, a nawet porozmawiać ze swoją żoną przy pomocy języka migowego. Rozpoznawanie kolorów oraz czytanie liter, z wyjątkiem bardzo dużych czcionek, nie jest możliwe przy obecnie dostępnej technologii.

Opisany przypadek stanowi optymistyczny przykład zastosowania dostępnego komercyjnie implantu. Należy jednak pamiętać, że u każdego chorego skutki takiego leczenia mogą się różnić, a terapia, aby mogła być powszechnie stosowana i dostępna, wymaga długich lat badań i eksperymentów. 

Implanty dostępne dla wszystkich?

Cyfrowe wspomaganie wzroku jest technologią nowatorską i jeszcze relatywnie dziewiczą. Mimo sukcesów urządzenia są słabo dostępne, a liczba wykonanych na świecie zabiegów znikoma.

Próby kliniczne urządzeń trwają, wiedza na temat mózgu oraz sygnałów nerwowych ciągle rośnie, a równocześnie rozwijane są rozwiązania technologiczne stosowane w urządzeniach. Nie jest wykluczone, że nowe rozwiązania technologiczne, będące w tym momencie w fazie koncepcji i badań naukowych lub po prostu niezwykle elitarne, w niedalekiej przyszłości będą dostępne dla szerszego grona odbiorców. 

Medycyna od zawsze korzystała z najnowocześniejszych zdobyczy technologicznych dostępnych w danych czasach. W naszej cyfrowej epoce informacji zacieśnianie więzów między biologią a komputeryzacją wydaje się nieuniknione. 

Temat Cię zainteresował? Przeczytaj też o medycynie przyszłości. Współczesne odkrycia dają nadzieję, że dziś nieuleczalne problemy, takie jak utrata wzroku, mogą być rozwiązane przy pomocy technologii. 

Niedawno, brytyjscy badacze za pomocą tomografu komputerowego, drukarki 3D, aparatu głosowego i syntetyzatora odtworzyli głos człowieka sprzed 3000 lat. Zobacz, jak to możliwe.