Технологията за визуални протези изминава дълъг път от ранните експерименти с импланти в мозъчната кора, които започват през 60-те години на миналия век. Днес в търговската мрежа се предлагат визуални протези, но те могат да възстановят само ограничено зрение с ниска пространствена разделителна способност. Предизвикателства като биосъвместимост или цена остават значителни бариери. Последните изследвания показват, че това може да е на път да се промени – и че може да сме само на крачка от пробив при изключително сложните визуални протези.
1791, 1929, 1968–1982: Ранни изследвания на електричеството и зрителната кора на мозъка
Историята на зрителните протези датира от далечната 1929 г. Немският невролог Отфрид Фьорстер демонстрира, че електрическата стимулация на зрителната кора може да доведе до възприемането от субекта на светкавици – „фосфени“. Това изследване е изградено върху по-ранни открития на учени, които първи изследват електрическата стимулация на нервната система, като откритието на Луиджи Галвани от 1791 г. за ефектите на електричеството върху животинската тъкан. Експериментите със зрителни протези обаче започват едва почти 40 години след работата на Фьорстър.
През средата на 60-те години на миналия век ученият Джайлс Бриндли работи върху устройство, което използва набор от електроди под скалпа, за да стимулира тилната част на пациента- в която се намира зрителната кора на мозъка. Ученият надеждно създава фосфени в зрителното поле на субекта. Бриндли, заедно с учения Левин, за първи път извършва тестове върху човек на устройството, през 1967 г.
Екипът публикува своите открития през 1969 г. и продължава работата по ранните зрителни протези през 80-те години, като работи със слепи пациенти. Бриндли и Левин откриват, че могат да стимулират създаването на „фосфени“ с помощта на своето устройство, дори при пациенти с пълна слепота.
1980-2000-те: Продължаващи изследвания и по-сложни прототипи
Работата на Бриндли е продължена от Уилям Х. Добел, биомедицински изследовател, известен също с работата си върху дихателните пейсмейкъри. Експериментите на Добел през 80-те и 90-те години позволяват създаването на „окото на Dobelle“, протезно устройство, което стимулира зрителната кора на мозъка. Състои се от чифт очила, с прикрепени камера, ултразвуков далекомер и малък компютър. Компютърът обработва информация от камерата и далекомера, след което преобразува тази информация в сигнал, предаван към масив от електроди, имплантирани върху зрителния кортекс на получателя. Устройството позволява на реципиентите да виждат очертанията на изображения и обекти като поредица от бели точки на черен фон. През 2002 г. продължаващото развитие на технологията създава протеза, която позволява на един получател на имплант, бивш пилот на име Йенс, да кара кола около паркинга на института на Добел.
2010-2020-те: Търговска жизнеспособност и нови предизвикателства
Само една зрителна протеза е одобрена за пускане на пазара от FDA. Ретиналната протеза Argus II. Тя получава марката EU CE, заедно с други две визуални протези, IRIS 2 (Pixium) и Alpha-AMS (Имплант в ретината). Тези устройства могат да предложат значителни предимства за получателите – предимно ограничено възстановяване на зрението, което позволява на реципиентите да виждат светлина, движение и форми. Това дава възможност на потребителите да пътуват по-лесно и да работят сами. В допълнение към предоставянето на ограничено зрение на слепите потребители на устройства, тези протези могат също да помогнат за компенсиране на други предизвикателства, с които слепите хора могат да се сблъскат. Например, хората с физически увреждания са два до четири пъти по-склонни да получат разстройство, свързано с употребата на вещества водеща до зависимости. Имплантите, които възстановяват зрението, могат да помогнат за подобряване на качеството на живот на реципиентите и да намалят риска от пристрастяване.
Остаряване и други притеснения
Търговските импланти носят ново предизвикателство – какво се случва, когато производител на визуални протезни устройства излезе от бизнеса?
Компанията Second Sight, основана през 1998 г., е производител на ретиналната протеза Argus II. След финансови проблеми, компанията започва постепенно да премахва този продукт през 2020 г. Получателите на импланта вече не могат да получават поддръжка или ремонт на своето устройство. Ако се повреди, то ще бъде нефункционално завинаги, връщайки потребителите към слепота.
Получателите на импланти описват технологията на компанията като фантастична, но я критикуват, че не е предоставила поддръжка. Нефункционалните импланти могат да причинят медицински усложнения. Отстраняването на протезите е възможно, но процесът може да бъде болезнен и скъп.
Няколко други бионични очни системи в момента са в процес на изпитание или очакват одобрение. В бъдеще учените, политиците и производителите на тези устройства може да се наложи да обмислят потенциалните последици от спирането на визуалните протези. Свързаните етични съображения, като разходите за закупуване и поддръжка на бионично око, също вероятно ще станат по-важни. Бизнесът и учените, работещи с визуални протези, може да се наложи да обмислят планове за действие за хора, които не могат да си позволят да закупят или поддържат устройство.
2020 и след това: Бъдещето на визуалното протезиране
Съществуващите визуални протези могат да осигурят само ограничено възстановяване на зрението на потребителя, но бъдещите технологии могат напълно да обърнат слепотата.
Бионичната зрителна система Gennaris, която беше на ръба на започване на изпитвания върху хора през 2020 г., е един пример, който може да осигури по-широко възстановяване на зрението. Разработени са и други бионични очни системи, които могат да осигурят ограничено зрение. Тези протези могат да станат търговски достъпни през следващите няколко години, предоставяйки допълнителни опции за потенциалните получатели на устройства.
Как зрителните протези могат да продължат да се развиват?
Съвременните зрителни протези са много по-модерни от оригиналните протезни устройства, създадени за първи път от Lewin и Brindley. Биомедицинските изследователи все още имат да извървят дълъг път.
Съществуващите бионични очи не могат да осигурят пълно възстановяване на зрението на потребителите, въпреки че ограниченото зрение, което предлагат, може да бъде изключително ценно. Това може да компенсира някои от негативните здравни резултати – като по-високи нива на злоупотреба с вещества – свързани с физическите увреждания.
Бионичните очи, които напълно ще възстановят зрението, може да са реалност в даден момент. Тези очи биха могли да трансформират сегашния пазар на визуални протези – въпреки че потребителите ще продължат да се сблъскват с определени рискове, като възможността производител да излезе от бизнеса.
2020-те вероятно ще бъдат голямо десетилетие за развитието на технологията за визуални протези. Ако е възможно пълно възстановяване на зрението, може да видим, че опитите върху хора на нови системи започват да дават резултати през това десетилетие.
Източник: www.technologynetworks.com
