مهروماه

مدیر NIH پروژه ای را برای تولید کاشت مغز به نمایش می گذارد که بینایی را بازیابی می کند
در بینایی طبیعی ، نور به شبکیه های داخل چشم می افتد و بلافاصله به سیگنال های الکتروشیمیایی منتقل می شود تا از طریق اعصاب بینایی در مغز بارگذاری شود. بنابراین شما خود نور را نمی بینید ، بلکه تفسیر مغز از سیگنالهای الکتروشیمیایی در قسمتهای بینایی مغز است. از این رو می توان گفت که ، اگر چشمان شما کار نکند ، اما مغز شما تحریک شود ، نورون های بینایی شما نیز فعال می شوند (و شما قادر خواهید بود که ببینید) دقیقاً مانند وضعیت چشمان شما در شرایط عالی.

آسان به نظر می رسد ، اما آیا می توانیم این کار را انجام دهیم؟ با توجه به دهه ها تحقیق در علوم اعصاب بینایی ، آزمایشگاه من ، با همکاری Susana Martinez-Conde’s ، اکنون برخی از مطالعات معتبر این ایده را انجام داده است و برخی از مهمترین مراحل مقدماتی را به سمت نوع جدید پروتز دیداری انجام داده است.
فرانسیس کالینز ، مدیر انستیتوهای ملی بهداشت ، فقط وبلاگی را پست کرده است که رویکرد ما را برجسته می کند. او هنگامی که ما برای اولین بار در جلسه امسال برای محققان اصلی ابتکار عمل مغز ارائه دادیم ، متوجه کار ما شد - ابتکار عمل مالی دولت توسط NIH به منظور تحریک تحقیقات در مورد موضوعاتی مانند ایمپلنت مغزی بود. ابتکار BRAIN چندین آژانس از جمله NIH ، از جمله بنیاد ملی علوم را تأمین می کند ، که تاکنون با مهربانی بودجه کمک مالی برای تحقیقات ما را تأمین کرده اند.

 

 

پیش فرض ما این است که اساساً چشم انداز یک طرح کوچک است. حتی اگر 99.9٪ از شبکیه شما خوب کار کند ، اما 1 / 1000مین قسمت مرکزی بینایی شما شکسته باشد ، از نظر قانونی نابینا خواهید بود. اندازه 0.1٪ میدان بینایی شما تقریباً برابر با تصویر بند انگشتی شما است که در طول بازو نگه داشته می شود. از آنجا که 0.1٪ شبکیه مرکزی لکه شیرینی بصری است ، محلی است که جادوی بصری اتفاق می افتد. در حقیقت ، بیشتر 99.9٪ از کار اصلی شبکیه چشم کمک به شما در تشخیص محل حرکت بعدی چشم شما است. این بدان معناست که ما باید بینایی مرکزی را در نابینایان بازیابی کنیم ، یا در واقع اصلاً عملکرد عملکردی را بازیابی نمی کنیم.

 

 

علاوه بر این ، ما همچنین باید بینایی مصنوعی را با همان دقت بینایی طبیعی بدست آوریم ، در غیر این صورت بیماران همچنان بینایی معیوب دارند. چقدر خوب است؟ پاسخ در ستارگان است. در یک شب روشن به بیرون بروید ، به بالا نگاه کنید و ستاره های آسمان را پیدا کنید. به نظر خلاف است ، اما بزرگترین و کوچکترین ستاره های آسمان از نظر گیرنده های نوری شبکیه شما در واقع همان اندازه هستند. از آنجا که همه ستارگان بسیار دور هستند ، نوری که از هر یک به زمین می رسد و بر روی شبکیه چشم شما می افتد ، ناحیه ای کوچکتر از یک گیرنده نوری واحد را فرو می نشاند. اما به دلیل پراکندگی در جو (و به خصوص در چشم شما) ، ستاره های درخشان گیرنده های نوری بیشتری را فعال می کنند ، بنابراین از ستاره های کم نور بزرگتر به نظر می رسند. بنابراین کم نورترین ستاره آسمان کوچکترین چیزی است که احتمالاً می توانید ببینید. اگر بتوانیم از نظر مصنوعی بینایی اجسام به همان اندازه را بازیابی کنیم ، می توانیم دید هر شیئی را در جهان بازیابی کنیم - که برای بسیاری از بیماران زندگی شما را تغییر می دهد و ارزش خطر جراحی مغز را دارد.
تحقیقات اخیر ما نشان می دهد که می توان مغز بینایی را در یک نقطه خاص با دقت کافی تحریک کرد تا بتواند یک ستاره منفرد را در آسمان ، در حداکثر کنتراست ، بدون تحریک سلول های عصبی ناخواسته ، در آسمان برانگیزد. این معنای تحریک مغز است - دقیقاً همینطور - و بازگرداندن عناصر سازنده بینایی.

 

 

پروژه ما دو مرحله اصلی دارد:
اول، برای تحریک مرحله پردازش بینایی با دقت سیناپسی ، درست همانطور که سیستم بینایی طبیعی این کار را انجام می دهد ، ما به روشی نیاز داریم که سلول های عصبی را به طور مصنوعی در سیستم بینایی فعال کند. این کار را با تزریق ویروس سفارشی به ناحیه ای از مغز که در ابتدا اعصاب بینایی در مرکز مغز به هم متصل می شوند ، انجام می دهیم. این ویروس ژن ها را به آن سلول ها تزریق می کند و آنها را به گیرنده های نوری تغییر می دهد: اکنون با نور تحریک می شوند. از آنجا که این سلولهای عصبی تا انتها به قشر بینایی در پشت مغز می رسند ، و از آنجا که در نقشه ای مطابقت دارند که با دنیای بینایی مطابقت دارد ، می توانیم ارتباطات سیناپسی آنها را دقیقاً با یک پروژکتور ویدیویی تحریک کنیم تا نحوه ایجاد نسبت به ورودی های بصری ورودی واقعی واکنش نشان دهند. سپس نورون های بینایی مرکزی را هدف قرار داده و در نهایت بینایی را بازیابی می کنیم. این اصل پروتز بصری برنامه ریزی شده ما است.

 

 

دوم ، نورون های تحریک کننده بدون نظارت بر اثرات تحریک کافی نخواهند بود. ما همچنین باید اثرات تحریک خود را در زمان واقعی بخوانیم ، تا تنظیمات توان را به عنوان تابعی از تنوع ذاتی شلیک عصبی انجام دهیم. بازگرداندن بینایی به معنی حساب کردن از مکانیزم های نظارتی است که سیستم بینایی را همیشه مرتب نگه می دارد.

برای رسیدن به این هدف ، ما ویروس بیشتری را در حال حاضر در قشر بینایی تزریق می کنیم تا این نورونها را به صورت نور لومینسانس ، تا هنگام فعال شدن پلک بزنند. با استفاده از بسیاری از پروتئینهای بیولومینسان با رنگهای مختلف ، نورونها دارای انواع مختلفی از رنگها هستند ، به این معنی که ما قادر خواهیم بود فعالیت آنها را با یک دوربین رنگی بخوانیم - دقیقاً مانند دوربین کوچک تلفن همراه شما.

 

 

سوم ، ما باید یک ویدیو پروژکتور / دوربین رنگی بسازیم که بتواند در مغز کاشته شود. این یک کار مهندسی نسبتاً ساده است ، قابل مقایسه یا ساده تر از طراحی تلفن هوشمند است. چندین سال آینده نشان خواهد داد که آیا می توانیم از این پیشرفت ها استفاده کنیم ، یا اینکه از درک بنیادهای اساسی بینایی پروتز به ساخت پروتز دیداری با کیفیت بالا برویم. ما شما را از پیشرفت خود در طول مسیر مطلع خواهیم کرد.