چگونه چشم‌های بیونیک در حال تبدیل شدن به واقعیت هستند

اگر تاکنون به دنیای غواصی کرده‌اید،ستار ترک, آتیه‌نگر: انهدام‌گر آیندهیا در رمان سایبرپانکنورومانسربر اساس نوشته ویلیام گیبسون، دیدگاهی که با کمک الکترونیک تقویت شده یک عنصر کلاسیک در ادبیات علمی تخیلی است. اکنون، چیزی که قبلاً یک داستان علمی تخیلی بود، به واقعیت تبدیل می‌شود.

محققان یک فناوری جدید را توسعه دادند.چشم‌های بیونیکدستگاه‌هایی که قادر به بازگرداندن بخشی از بینایی از دست رفته هستند. قابلیت‌های این دستگاه‌ها هنوز در حال حاضر ابتدایی است، اما به طور مداوم در سال‌های اخیر بهبود یافته‌اند.

در آینده، چشم‌های بیونیک ممکن است قابلیت‌هایی را ارائه دهند که فراتر از محدوده بینایی طبیعی انسان است - برای مثال، دستکاری تصاویر به روشی که چشم انسان نمی‌تواند یا دیدن فراتر از طیف نور مرئی.

تا به حال، ایمپلنت‌ها بر روی مقابله با مشکلات مرتبط باشبکیهمتمرکز بوده‌اند، لایه‌ای از سلول‌های حساس به نور که در قسمت عقب چشم قرار دارد. درست مانند فیلم در پشت یک دوربین عکاسی آنالوگ، شبکیهبه ما اجازه می‌دهد دنیا را ببینیم.وقتی مشکلات جدی آن ایجاد شود، نتیجه ممکن است از دست دادن کامل بینایی باشد.

تحقیقات برای درمان کوری شبکیه با ایمپلنت‌ها بیش از دو دهه پیش آغاز شد. یکی ازاولین دستگاه‌هاکه توسط سازنده آلمانی Retina Implant AG توسعه یافته بود، شامل یکتراشه حساس به نوربود که زیر شبکیه آسیب‌دیده فرد قرار می‌گرفت. این تراشه به سلول‌های شبکیه سالم باقیمانده متصل می‌شد و سپس سیگنال‌های بصری تراشه چشم را به قشر مغزی، منطقه‌ای از مغز که بینایی در آن درک می‌شود، منتقل می‌کرد.

جراحی برای کاشت تراشه حدود هشت ساعت طول می‌کشید. این شامل ایجاد یک حفره در جمجمه، پشت گوش، برای کاشت یک گیرنده انرژی و سپس اتصال آناز طریق یک سیم زیر پوستبه تراشه بود.

دستگاهتنها یک دید ابتدایی ارائه می‌کردبیماران فلاش‌های نوری را می‌دیدند که تقریباً به شکل شیء مورد نظرشان بود. بسیاری از ایمپلنت‌ها نیز با گذشت زمان خراب می‌شدند، احتمالاً به دلیل حرکات سریع و مکرر چشم یا خوردگی ناشی از مایع نمکی در داخل آن. شرکت Retina Implant AG در سال 2019 فعالیت‌هایش را متوقف کرد و عدم پیشرفت پزشکی را به عنوان یکی از دلایل اصلی ذکر کرد.دستگاه برجسته دیگر پیشگام، Argus IIبه عنوان یکی از دلایل اصلی.

علی‌رغم نتایج اولیه مثبت وآرگوس ۲این فناوری، دوربینی را که بر روی عینک نصب شده بود، با یک چیپ که به صورت جراحی بر روی شبکیه قرار گرفته بود، ترکیب می‌کرد. تصویری که دوربین ثبت می‌کرد، به سیگنالی تبدیل می‌شد و بی‌سیم به چیپ (به همراه انرژی) ارسال می‌شد، که سپس با استفاده از ۶۰ الکترود، سلول‌های سالم شبکیه آسیب‌دیده را تحریک می‌کرد.

علی‌رغم نتایج اولیه مثبت، چالش‌هایی در طول زمان وجود داشت.مجوز FDAدر سال ۲۰۱۳، آژانس نظارت بر مواد غذایی و داروهای ایالات متحده، ARGUS II نیز نتایج قانع‌کننده‌ای ارائه نکرد و...متوقف شده در سال 2019.

رویکردهای اخیر

با وجود این موانع، محققان در تلاش برای ایجاد یک بینش مصنوعی پایدار بوده‌اند.

یک روش جدیدتر شامل استفاده از یک دوربین خارجی است که به صورت بی‌سیم انرژی و داده‌های تصویر را به یک چیپ کاشته‌شده در قشر مغز (کورتکس اکسسیپیتال) منتقل می‌کند. این بر اساستحقیقاتآنهایی که سوندهای الکتریکی را مستقیماً در قشر مغز قسمت پسین قرار می‌دادند تا ادراک بصری را تحریک کنند.

این رویکرد می‌تواند به بیماران مبتلا به بیماری‌های شبکیه و همچنین کسانی که شرایطی دارند که عصب بینایی را تحت تأثیر قرار می‌دهد، که شبکیه را به مغز متصل می‌کند، کمک کند. اما دقیقاً سطح وضوح قابل دستیابی با این تکنیک روشن نیست، زیرا وضوح بالا شبکیه و پردازش پیچیده سیگنال‌ها از دست می‌رود.

شرکتی که در حال آزمایش این تکنیک است،ReVision Implant، با مقر در بلژیک، اولین آزمایش بالینی خود را در انسان‌ها دراکتبر 2026.

راه‌اندازی می‌کند.نزدیکPrima، در یک بیماری خاص شبکیه به نامپیری‌پریشی ماکولار خشک(DMRI)، یکی از دلایل اصلی کوری.

در یکآزمایش بالینی کوچک، دستگاه بینایی مرکزی کاربردی را در 81% از بیماران بازگرداند، به طوری که قادر به خواندن حروف، اعداد و کلمات بودند. دستگاه در حال حاضرمجوزاستفاده در 30 کشور اروپایی را دریافت کرده است.

به دلیل اینکه DMRI بسیار شایع‌تر از بیماری‌های ارثی شبکیه است که اکثر دستگاه‌های قبلی برای درمان آن‌ها طراحی شده‌اند، Prima برای سرمایه‌گذاران بسیار جذاب‌تر است. اما مسائل اخلاقی درگیر هستند. برخلاف بیماران مبتلا به بیماری‌های ارثی شبکیه، اکثر افرادی که از DMRI رنج می‌برند هنوز بینایی محیطی خوبی دارند. بنابراین، آن‌ها بسیار بیشتری را در صورت بروز هرگونه مشکل از دست می‌دهند، زیرا جراحی پیچیده برای کاشت چیپ زیر شبکیه از خطراتی دور نیست.

بینایی فراتر از انسان؟

با انتقال اطلاعات بصری الکترونیکی، قابلیت‌های اضافی می‌تواند به این فناوری‌ها ادغام شود. با Prima، بیماران می‌توانند اززوم اپتیکیاستفاده کنند. و الگوریتم‌هایی که امکانبهبود تصویررا ارائه می‌دهند، قبلاً پیشنهاد شده‌اند.

در آینده، دستگاه‌هایی که از دوربین‌هایی استفاده می‌کنند که قادر به دیدن فراتر از طیف نور مرئی هستند، ممکن است پدید آیند. این می‌تواند تصاویر حرارتی و بینایی شبانه را ارائه دهد. یک دستگاه که بینایی در زیر قرمز نزدیکرا بر روی نخستی‌ها آزمایش شده است..

اما اگرچه این دستگاه‌ها هیجان‌انگیز هستند، احتمالاً تا زمانی که بینایی مصنوعی که در حال حاضر ابتدایی است، پیشرفت کند و این «ویژگی‌های اختیاری» مهم‌تر شوند، بینایی بهبود یافته ارائه نخواهند کرد.

در حال حاضر، چالش‌های زیادی در زمینه مواد زیستی و الکترونیک وجود دارد که مانع از ارائه بازسازی کامل و بلندمدت بینایی توسط ایمپلنت‌های شبکیه‌ای می‌شود. با این حال، چالش بالقوه بزرگتر از راه حل‌های زیستی رقیب می‌آید، مانندسلول‌های بنیادیداروهای جدیدی که در مراحل اولیه آزمایشات انسانی قرار دارند.

این راه‌حل‌ها نیز قبلاً با برخی امیدهای کاذب مواجه شده‌اند و موانع بزرگی در زمینه بقای سلولی و ادغام آن‌ها وجود دارد. اما اگر سلول‌های جدید شبکیه انسانی بتوانند جایگزین سلول‌های از دست رفته به دلیل بیماری شوند، یک روز می‌توانند به طور کامل چشم‌های بیونیک را به عنوان راه‌حل بازگرداندن بینایی پشت سر بگذارند.

تیم جکسون در یکی از آزمایش‌های بالینی دستگاه Retina AG شرکت کرد و موسسه خدمات بهداشتی ملی بریتانیا (NHS) که در آن کار می‌کرد، منابعی را از مرکز بالینی برای شرکت‌کنندگان ثبت‌نام‌شده در آزمایش دریافت کرد. به عنوان بخشی از این آزمایش، او همچنین از حمایت برای شرکت در یک دوره آموزشی برای جراحان در آلمان برخوردار شد.