'ดวงตาไบโอนิค' ช่วยให้คนตาบอดมองเห็นได้อย่างไร?

ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีชีวภาพได้กลายเป็นงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่เติบโตเร็วที่สุด โดยมีอุปกรณ์ใหม่ๆ เข้าสู่การทดลองทางคลินิกอย่างรวดเร็ว แขนไบโอนิคช่วยให้ผู้พิการทางร่างกายควบคุมการเคลื่อนไหวของอวัยวะเทียมด้วยความคิดได้ ระบบการฝึกที่เรียกว่าBrainPortช่วยให้ผู้ที่มีความผิดปกติทางสายตาและการทรงตัวสามารถเลี่ยงผ่านอวัยวะรับความรู้สึกที่เสียหายได้ และส่งข้อมูลไปยังสมองผ่านทางลิ้นแทน ขณะนี้ บริษัทที่ชื่อ Second Sight ได้รับ การอนุมัติ จาก FDAให้เริ่มการทดลองระบบการปลูกถ่ายเรตินาในสหรัฐอเมริกาเพื่อให้คนตาบอดมีระดับการมองเห็นที่จำกัด

Argus II Retinal Prosthesis Systemสามารถให้การมองเห็น การตรวจจับแสงแก่ผู้ที่ตาบอดจากโรคตาเสื่อม เช่น จอประสาทตาเสื่อมและเรตินอักเสบ รงควัตถุ ร้อยละสิบของผู้ที่มีอายุมากกว่า 55 ปีต้องทนทุกข์ทรมานจากความเสื่อมของเม็ดสีในระยะต่างๆ Retinitis pigmentosa เป็นโรคที่สืบทอดมาซึ่งส่งผลกระทบต่อผู้คนประมาณ 1.5 ล้านคนทั่วโลก โรคทั้งสองสร้างความเสียหายต่อ เซลล์รับแสงของดวงตาเซลล์ที่ด้านหลังของเรตินาที่รับรู้รูปแบบแสงและส่งผ่านไปยังสมองในรูปแบบของ แรงกระตุ้น เส้นประสาทซึ่งรูปแบบอิมพัลส์จะถูกตีความว่าเป็นภาพ ระบบ Argus II เข้ามาแทนที่ตัวรับแสงเหล่านี้

การกลับชาติมาเกิดครั้งที่สองของอวัยวะเทียมเรตินอลของ Second Sight ประกอบด้วยห้าส่วนหลัก:

ในหน้าถัดไป เราจะมาดูกันว่ากลไกทั้งหมดมารวมกันได้อย่างไร

ระบบทั้งหมดทำงานโดย ใช้ชุด แบตเตอรี่ที่ติดตั้งกับหน่วยประมวลผลวิดีโอ เมื่อกล้องจับภาพ เช่น ต้นไม้ รูปภาพจะอยู่ในรูปของพิกเซลแสงและความมืด โดยจะส่งภาพนี้ไปยังโปรเซสเซอร์วิดีโอ ซึ่งจะแปลงรูปแบบพิกเซลที่มีรูปร่างเหมือนต้นไม้เป็นชุดของ พัลส์ ไฟฟ้าที่แสดงถึง "แสง" และ "ความมืด" โปรเซสเซอร์จะส่งพัลส์เหล่านี้ไปยังเครื่องส่งคลื่นวิทยุบนแว่น แล้วส่งพัลส์ในรูปแบบวิทยุไปยังเครื่องรับที่ฝังอยู่ใต้ผิวหนังของตัวอย่าง เครื่องรับเชื่อมต่อโดยตรงผ่านสายไปยังอาร์เรย์อิเล็กโทรดที่ฝังไว้ที่ด้านหลังของดวงตา และส่งพัลส์ลงไปที่สาย

เมื่อพัลส์ไปถึงรากฟันเทียมเรตินอล พวกมันจะกระตุ้นอาร์เรย์อิเล็กโทรด อาร์เรย์ทำหน้าที่เป็นเสมือนการประดิษฐ์ของตัวรับแสงของเรตินา อิเล็กโทรดจะถูกกระตุ้นตามรูปแบบการเข้ารหัสของแสงและความมืดที่เป็นตัวแทนของต้นไม้ เนื่องจากตัวรับแสงของเรตินาจะทำงานได้ (ยกเว้นว่ารูปแบบจะไม่ได้รับการเข้ารหัสแบบดิจิทัล) สัญญาณไฟฟ้าที่เกิดจากอิเล็กโทรดที่กระตุ้นจะเคลื่อนที่เป็นสัญญาณประสาทไปยังศูนย์กลางการมองเห็นของสมองโดยใช้วิถีปกติที่ใช้โดยดวงตาที่แข็งแรง นั่นคือเส้นประสาทตา ในการเสื่อมสภาพของเม็ดสีและ retinitis pigmentosa ทางเดินของเส้นประสาทออปติคัลจะไม่ได้รับความเสียหาย ในทางกลับกัน สมองจะตีความสัญญาณเหล่านี้เป็นต้นไม้และบอกว่า "คุณกำลังเห็นต้นไม้"

ต้องใช้การฝึกอบรมเพื่อให้ผู้เข้าร่วมเห็นต้นไม้จริงๆ ตอนแรกพวกเขาเห็นแสงและจุดด่างดำเป็นส่วนใหญ่ แต่หลังจากนั้นไม่นาน พวกเขาเรียนรู้ที่จะตีความสิ่งที่สมองกำลังแสดงให้พวกเขาเห็น และในที่สุดพวกเขาก็รับรู้ว่ารูปแบบของแสงและความมืดนั้นเปรียบเสมือนต้นไม้

รุ่นแรกของระบบมีอิเล็กโทรด 16 อิเล็กโทรดบนรากฟันเทียม และยังอยู่ในการทดลองทางคลินิกที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียในลอสแองเจลิส แพทย์ฝังชิพเรตินอลใน 6 ตัวอย่าง ซึ่งทุกคน สามารถ มองเห็นได้ ในระดับหนึ่ง ตอนนี้พวกเขาสามารถรับรู้รูปร่าง (เช่น โครงร่างที่แรเงาของต้นไม้) และตรวจจับการเคลื่อนไหวในระดับต่างๆ ได้ เวอร์ชันใหม่ล่าสุดของระบบควรมีความละเอียดของภาพที่สูงกว่า เนื่องจากมีอิเล็กโทรดมากกว่า หากการทดลองทางคลินิกที่กำลังจะเกิดขึ้น ซึ่งแพทย์จะทำการฝังอุปกรณ์รุ่นที่สองใน 75 วิชา ประสบความสำเร็จ การทำเทียมจอประสาทตาจะมีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ภายในปี 2010 ค่าใช้จ่ายโดยประมาณคือ 30,000 ดอลลาร์

นักวิจัยกำลังวางแผนรุ่นที่สามซึ่งมีอิเล็กโทรดนับพันบนการปลูกถ่ายเรตินา ซึ่งพวกเขาเชื่อว่าสามารถช่วยให้สามารถจดจำใบหน้าได้

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับระบบ Argus II เทคโนโลยีชีวภาพ และหัวข้อที่เกี่ยวข้อง โปรดดูที่ลิงก์ในหน้าถัดไป

บทความที่เกี่ยวข้อง

ลิงค์ที่ยอดเยี่ยมเพิ่มเติม