دستاورد محققان در بینایی بخشیدن به نابینایان

 محققان به دنبال توسعه چشم‌های مصنوعی جدیدی هستند که مستقیما با مغز ارتباط برقرار کند و بتواند بینایی را برای فرد نابینا به ارمغان بیاورد.

به نقل از انگجت، 36 میلیون نفر در سراسر جهان چه در اثر بیماری و چه آسیب و جراحت از نابینایی رنج می‌برند و تا همین یک دهه پیش، افراد نابینا امید خیلی کمی برای بازگشت بینایی خود داشتند.

پزشکان دانشگاه منچستر در سال 2009 اولین چشم بیونیک موسوم به "آرگوس II" را در حدقه یک بیمار کاشتند. اکنون پس از 10 سال، سازندگان آن چشم مصنوعی در حال آزمایش یک سیستم بینایی مصنوعی با توانایی بیشتر هستند، چیزی که مستقیما به مغز بیمار متصل می‌شود و بینایی را برای او فراهم می‌کند.

محققان این سیستم جدید را "سیستم پروتز بینایی کورتیکال اوریون"(Orion Visual Cortical Prostesis System) نامیده‌اند. این سیستم همانند "آرگوس II" از یک دوربین کوچک نصب شده بر روی یک عینک برای ضبط تصاویر، یک واحد پردازش ویدیو برای تبدیل آنچه دوربین می‌بیند به محرک‌های الکتریکی و تفسیر آن و یک ایمپلنت که تحریک کننده مغز کاربر برای ایجاد یک تصویر قابل درک است، تشکیل شده است.

درنهایت بر خلاف "آرگوس II" که به اعصاب نوری بیمار می‌چسبید، "اوریون" مستقیما روی مغز کاشته می‌شود.

این کاشت از طریق ایجاد حفره کوچکی در جمجمه در قسمت پشت سر بیمار انجام می‌شود.

"ویل مک‌گوایر" سرپرست این تحقیقات گفت: ما مجموعه‌ای از الکترودها را بین دو نیمه مغز بیمار روبروی قشر بینایی قرار می‌دهیم. سپس آنها یک بسته الکترونیکی را در جمجمه، دقیقاً کنار حفره ایمپلنت فراهم می‌کنند. این بسته الکترونیکی حاوی یک سیم پیچ انتقال کوچک است که نیرو و داده‌ها را به صورت بی‌سیم از قسمت‌های خارجی سیستم دریافت می‌کند.

مراحل نصب نیاز به یک شب اقامت در بیمارستان و به دنبال آن یک دوره نقاهت سه تا چهار هفته‌ای قبل از روشن کردن سیستم دارد.

"مک‌گوایر" گفت: در این مرحله کاربر به عینک و اجزای مختلف که به هم متصل شده‌اند، مجهز شده است و پس از آن انتظار می‌رود کاربران شروع به دیدن نقاطی از نور و فسفن(phosphene) کنند. اما پس از آن کارهای زیادی وجود دارد که باید انجام شود.

این فسفن‌ها نتیجه کاشت 60 الکترود هستند که قشر بصری را تحریک می‌کنند و برای تأمین قابل تشخیص‌ترین نقطه نور ممکن، هر کدام باید به طور جداگانه تنظیم شوند. برای انجام این فرآیند نیاز به هفته‌ها تا ماه‌ها تنظیم است.

فُسفِن پدیده‌ای است که در آن احساس دیدن یک نور یا نمایان شدن لکه‌هایی در میدان بینایی حتی در زمان بسته بودن چشم در انسان به وجود می‌آید. پدید آمدن فسفن را از علائم پیش از جدا شدن شبکیه می‌دانند. علت به وجود آمدن فسفن‌ها می‌تواند تحریکات مکانیکی، الکتریکی یا مغناطیسی رتین یا قشر بینایی مغز یا از بین رفتن سلول‌های شبکه بینایی باشد.

مرحله بعدی ایجاد نقشه مکانی و اطمینان از این است که هر الکترود از انرژی صحیح در مغز بیمار استفاده می‌کند.

هنگامی که نقشه برداری کامل و تأیید شود ، این داده‌ها در یک الگوریتم تغذیه می‌شوند که می‌توان از آنها برای تبدیل تصاویر به پارامترهای تحریک مغز برای تقلید آنچه دوربین مشاهده می‌کند، استفاده کرد. پس از آن چند ماه صرف عادت کردن به سیستم و یادگیری چگونگی استفاده از آن می‌شود.

"اوریون" در حال انجام امکان سنجی اولیه در مرکز پزشکی UCLA و کالج پزشکی Baylor در هیوستون برای اطمینان از ایمنی این فناوری برای آزمایشات بزرگتر است.

شش بیمار شامل پنج مرد و یک زن در ژانویه سال 2018 جراحی شده‌اند که همه آنها کاملا نابینا هستند. اکنون 13 ماه پس از نصب ایمپلنت‌ها، تنها یک بیمار عوارض جانبی جدی (تشنج) را گزارش داد.

مک‌گوایر گفت: به طور کلی با توجه به تعداد افراد مورد آزمایش، احساس می‌کنیم این روش خوب و ایمن است و من فکر می‌کنم جامعه پزشکان با آن موافق باشند.

با این حال به رغم اینکه این دستگاه تا اینجا با موفقیت آزمایش شده است، گرفتن تأیید سازمان غذا و داروی آمریکا(FDA) دشوار است.

تیم تحقیقاتی قصد دارد این فناوری را توسعه دهد و تعداد الکترودها را برای بهبود تصاویر به 150 تا 200 عدد گسترش دهد.

مک‌گوایر گفت: ما فکر می‌کنیم می‌توانیم پیشرفت‌های چشمگیری را در قسمت نرم افزاری ایجاد کنیم و سپس فناوری‌های دیگری وجود دارد که باید توسعه یابد. ما شریکانی داریم که هم اکنون روی بعضی از این موارد کار می‌کنند.

به عنوان مثال، یک تیم در حال کار بر روی فیلتر فاصله است چرا که بیمار با ورودی تصویر از یک دوربین واحد، درک عمقی ندارد.

تیم می‌گوید: اگر دو دوربین داشتیم شاید می‌توانستیم این گزینه را تامین کنیم. در حال حاضر فقط امکان تشخیص دور و نزدیکی را دارند و درکی از میزان دقیق‌تر فاصله ندارند.

این تیم همچنین در حال بررسی ویژگی‌های تشخیص چهره و شیء است. از آنجا که تصویری که کاربر می‌بیند خیلی واضح نیست، با استفاده از این فناوری‌ها سیستم به کاربر کمک می‌کند تا فراتر از تحریک مغز، در تشخیص چهره‌ها و اشیا به وی کمک کند.

تیم سازنده همچنین به دنبال ادغام دوربین حرارتی است که کاربر را قادر می‌سازد طول موج مادون قرمز را درون سیستم خود ببیند.

مک‌گوایر گفت: برای کاربران خوب خواهد بود که به تصویربرداری حرارتی دسترسی داشته باشند. آنها می‌توانند قسمت داغ اجاق گاز یا فنجان قهوه را بدین وسیله شناسایی کنند تا آسیب نبینند.

ما هنوز سال‌ها با عملیاتی شدن این فناوری به طور کامل فاصله داریم، اما حداقل می‌توان امیدوار بود که طی سالیان آتی افراد نابینا بار دیگر قادر به دیدن شوند.