Τετάρτη 26 Φεβρουαρίου 2020, 00:03

Γιάννης Παλιούρης
-A +A

Μάτια από ένα βιονικό μέλλον

Τετάρτη 26 Φεβρουαρίου 2020, 00:03
Μάτια από ένα βιονικό μέλλον

Πριν από την «εισβολή» της τεχνολογίας στο πεδίο της ιατρικής, η μόνη επιλογή που είχαν οι άνθρωποι με προβλήματα όρασης ήταν οι… μεγεθυντικοί φακοί, αφού στην πραγματικότητα αυτό είναι τα γυαλιά που φοράμε. Για 38 εκατομμύρια, όμως, κανένας φακός δεν είναι ικανός να βελτιώσει την όρασή τους, αφού υποφέρουν από ολική τύφλωση. Μέχρι πριν από μια δεκαετία οι άνθρωποι αυτοί είχαν ελάχιστες πιθανότητες να ξαναβρούν την όρασή τους. Το 2009, γιατροί στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ εμφύτευαν το πρώτο βιονικό μάτι σε ασθενή.

Σήμερα, 10 χρόνια αργότερα, μια σειρά από τεχνολογικές εφαρμογές έχουν οδηγήσει στη δημιουργία ακόμα πιο ικανών συστημάτων τεχνητής όρασης. Συστήματα που βασίζονται στην εμφύτευση μικροσκοπικών διατάξεων, είτε στον αμφιβληστρειοδή χιτώνα είτε απευθείας στον εγκέφαλο των ασθενών. Πόσο κοντά είμαστε στο να ξαναδώσουμε φως σε ανθρώπους που το έχουν χάσει;

Εκπαιδεύοντας τον εγκέφαλο

Περίπου 300 άνθρωποι ήδη ψηλαφούν τον κόσμο που τους περιβάλλει, χάρη στο Argus II, το διάδοχο σύστημα του πρώτου βιονικού ματιού. Δημιούργημα της αμερικανικής Second Sight, το Argus II έχει λάβει έγκριση για χρήση στον άνθρωπο από τις ρυθμιστικές αρχές στην Ευρώπη και εφαρμόζεται σε ασθενείς με μελαγχρωστική αμφιβληστροειδοπάθεια - μια σπάνια, κληρονομική ασθένεια, κατά την οποία ο αμφιβληστροειδής χιτώνας εκφυλίζεται αργά και προοδευτικά, συγκεκριμένα οι φωτοϋποδοχείς του ματιού (κωνία και ραβδία).

Οι ασθενείς υποβάλλονται σε χειρουργική επέμβαση για την εμφύτευση ενός τσιπ, που περιέχει μια συστοιχία ηλεκτροδίων, στην επιφάνεια του αμφιβληστροειδούς. Για να «δουν» και πάλι, μια μικροσκοπική βιντεοκάμερα τοποθετημένη σε ένα ζευγάρι γυαλιά μεταδίδει σήματα σε μια μονάδα επεξεργασίας που φορά ο ασθενής. Ο επεξεργαστής μετατρέπει τα σήματα σε οδηγίες, οι οποίες μεταδίδονται ασύρματα στην εμφυτευμένη συσκευή. Με την πάροδο του χρόνου ο εγκέφαλος των ασθενών εκπαιδεύεται και πάλι για να ερμηνεύει τον νέο τύπο πληροφοριών που λαμβάνει. Και επειδή η βιντεοκάμερα δεν παρακολουθεί την κίνηση του ματιού, πρέπει επίσης να μάθουν να κινούν το κεφάλι τους για να κατευθύνουν το βλέμμα τους.

Η αλήθεια είναι ότι η συσκευή παρέχει περιορισμένη όραση. Παρέχει, όμως, όραση εκεί όπου πριν υπήρχε σκοτάδι. Οι ασθενείς μπορούν να ανιχνεύσουν φωτεινές πηγές και αντικείμενα σε συνθήκες υψηλής αντίθεσης, όπως για παράδειγμα πόρτες ή παράθυρα. Αυτοί οι περιορισμοί προκύπτουν εν μέρει επειδή τα 60 ηλεκτρόδια της συσκευής παρέχουν πολύ χαμηλή ανάλυση σε σύγκριση με τα εκατομμύρια των φωτοϋποδοχέων που διαθέτει ένα υγιές μάτι. Δεν παύει, όμως, να υπάρχει μια τεράστια βελτίωση σε σύγκριση με την απόλυτη απουσία όρασης.

Ηλεκτρικές ώσεις σε εικόνες

Προσπαθώντας να λύσουν τους εγγενείς περιορισμούς του Argus II, οι μηχανικοί της Second Sight ανέπτυξαν ένα ικανότερο σύστημα. Το Orion Visual Cortical Prosthesis, όπως ονομάζεται, αποτελείται από μια μικρή κάμερα τοποθετημένη σε ένα ζευγάρι γυαλιά, μια μονάδα επεξεργασίας βίντεο που μετατρέπει αυτό που βλέπει η κάμερα σε ηλεκτρικές ώσεις και ένα εμφύτευμα που διεγείρει τον εγκέφαλο ώστε να μεταφράσει τις ώσεις σε εικόνες.

Σε αυτό ακριβώς το σημείο εντοπίζεται η αναβάθμιση του συστήματος. Αντί για τον αμφιβληστροειδή, το εμφύτευμα εγκαθίσταται μέσω μιας μικρής κρανιοτομής στο πίσω μέρος του κεφαλιού του ασθενούς, πάνω από τον ινιακό λοβό. Μια συστοιχία ηλεκτροδίων τοποθετείται εκεί, μεταξύ των δύο εγκεφαλικών ημισφαιρίων, έναντι του οπτικού φλοιού. Στη συνέχεια το πακέτο των ηλεκτρονικών βιδώνεται πάνω στο κρανίο του ασθενούς, ακριβώς δίπλα στο σημείο τομής. Μέσα σε αυτό υπάρχει ένας μικρός αναμεταδότης που λαμβάνει ασύρματα δεδομένα και ισχύ από τα εξωτερικά μέρη του συστήματος. Με αυτή την πατέντα οι ασθενείς μπορούν να δουν, όχι μόνο φωτεινές πηγές, αλλά και να διαβάσουν ένα κείμενο σε μεγάλη γραμματοσειρά, αρκεί να υπάρχουν καλές συνθήκες φωτισμού.

Μικροτσίπ στον αμφιβληστροειδή

Από τη μεριά της, η γαλλική Pixium Vision δοκιμάζει το σύστημα Bionic Prima, το οποίο αποκαθιστά σε κάποιο βαθμό την όραση σε ασθενείς με προχωρημένο εκφυλισμό της ωχράς κηλίδας.

Η ωχρά κηλίδα είναι μια μικρή περιοχή του αμφιβληστροειδούς στο πίσω μέρος του οφθαλμού που μας επιτρέπει να βλέπουμε λεπτομέρειες, για παράδειγμα τα γράμματα αυτού του άρθρου. Οταν η ωχρά κηλίδα δεν λειτουργεί σωστά, η κεντρική μας όραση είναι θολή και εμφανίζει περιοχές σκοτεινές ή παραμορφωμένες (μεταμορφοψία).

Το σύστημα Prima περιλαμβάνει ένα ελάχιστα επεμβατικό ασύρματο μικροτσίπ, το οποίο έχει μέγεθος 2x2 χιλιοστά και αποτελείται από 378 ηλεκτρόδια. To μικροτσίπ τοποθετείται κάτω από τον κεντρικό αμφιβληστροειδή και λειτουργεί σαν αυτοδύναμο ηλιακό πάνελ: λαμβάνει ενέργεια και εικόνες που μεταδίδονται από ένα ζευγάρι γυαλιά που φορά ο ασθενής.

Έξι μήνες μετά την εμφύτευση του τσιπ, η πλειονότητα των ασθενών που έλαβαν μέρος στις δοκιμές επανέκτησαν μέρος της κεντρικής όρασης και κατάφεραν να διακρίνουν περίπλοκα μοτίβα, αριθμούς ή γράμματα. Η ταχύτητα και η ακρίβεια στον εντοπισμό των οπτικών πληροφοριών βελτιώθηκαν με την πάροδο του χρόνου, καθώς ο εγκέφαλος των ασθενών «επανεκπαιδεύτηκε» στις νέες συνθήκες.

Βιονική όραση

Οι ηλεκτρονικές δομές της Second Sight και της Pixium Vision χαρακτηρίζονται ως «βιονικά» και όχι τεχνητά εμφυτεύματα. Σε πρώτη ανάγνωση, η διαφορά μεταξύ των δύο όρων μπορεί να φαίνεται… θολή, αλλά είναι σημαντική. Μια βιονική συσκευή δεν είναι αυτοδύναμη, αλλά εκμεταλλεύεται υφιστάμενες βιολογικές δομές, στη συγκεκριμένη περίπτωση τον αμφιβληστροειδή και τον ινιακό λοβό του εγκεφάλου.

Με τα σημερινά δεδομένα αυτή η τεχνική θεωρείται η πλέον ενδεδειγμένη, αφού η όραση είναι μια εξαιρετικά πολύπλοκη λειτουργία, αποτέλεσμα εκατομμυρίων ετών εξέλιξης, και η τεχνολογία δεν μπορεί να την αντιγράψει. Η διαδικασία της όρασης ξεκινά όταν το φως εισέρχεται στο μάτι. Ο κερατοειδής εστιάζει το φως στον αμφιβληστροειδή χιτώνα στο πίσω μέρος του ματιού. Τα ευαίσθητα στο φως κύτταρα στον αμφιβληστροειδή μετατρέπουν το εστιασμένο φως σε ηλεκτρική ενέργεια, η οποία μεταφέρεται στον εγκέφαλο μέσω του οπτικού νεύρου.

Στους τυφλούς ή στους ανθρώπους με προβλήματα όρασης μέρος αυτής της διαδικασίας δεν λειτουργεί. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο κερατοειδής ή ο φακός είναι κατεστραμμένοι ή νοσούντες, ή ο αμφιβληστροειδής δεν μπορεί να αντιληφθεί το φως. Σε άλλες, το σήμα χάνεται κάπου κατά μήκος του οπτικού μονοπατιού στον εγκέφαλο.

Τα διαφορετικά μοντέλα βιονικών ματιών στοχεύουν σε διαφορετικές περιοχές-στόχους στο οπτικό μονοπάτι. Επί του παρόντος, τα εμφυτεύματα είναι τα μόνα προϊόντα αυτής της κατηγορίας που είναι εγκεκριμένα για χρήση από τον άνθρωπο, αν και η πιο συνηθισμένη προσέγγιση στα σοβαρά οφθαλμολογικά προβλήματα είναι οι μεταμοσχεύσεις κερατοειδούς και η χειρουργική επέμβαση καταρράκτη, που μπορούν τις περισσότερες φορές να βελτιώσουν σημαντικά την ποιότητα ζωής των ασθενών.

Σε κάθε περίπτωση, όλες αυτές οι συσκευές λειτουργούν μόνο όταν υπάρχουν ακόμα λειτουργικά κύτταρα στον αμφιβληστροειδή. Στις κοινές παθήσεις των ματιών που επηρεάζουν κυρίως τα κύτταρα των φωτοϋποδοχέων, συμπεριλαμβανομένης της αμφιβληστροειδοπάθειας και της εκφύλισης της ωχράς κηλίδας, συνήθως υπάρχουν κάποια κύτταρα που παραμένουν «ζωντανά». Σε διαφορετική περίπτωση, τέτοια εμφυτεύματα δεν μπορούν να βοηθήσουν.

Γεγονός παραμένει ένα: Η καταιγιστική πρόοδος της τεχνολογίας προσφέρει λύσεις στα προβλήματα υγείας με τρόπους που μέχρι και πριν από λίγες δεκαετίες αποτελούσαν αντικείμενο ενασχόλησης μόνο για τους συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας. Η πραγματικότητα μας φέρνει ενώπιον ευκαιριών που θα βελτιώσουν τη ζωή μας ριζικά, δίνοντας σε πολλούς ανθρώπους την ανεξαρτησία τους και αλλάζοντας την καθημερινότητά τους προς το καλύτερο.

Μια αγορά σε άνθηση

Τα «βιονικά» μάτια δεν είναι παρά ένα κλάσμα μιας νέας, τεράστιας αγοράς ιατρικών εμφυτευμάτων, που βρίσκεται σε διαδικασία ανάπτυξης. Καθώς οι χρόνιες και εκφυλιστικές ασθένειες αναμένεται να πολλαπλασιαστούν, συνεπεία της αύξησης του αριθμού των ηλικιωμένων, οι επενδύσεις στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψη και οι σχετικές δαπάνες για έρευνα και ανάπτυξη θα είναι ευθέως ανάλογες. Σύμφωνα με τις προβλέψεις της Κenneth Research, η παγκόσμια αγορά ιατρικών εμφυτευμάτων παντός είδους αναμένεται να φθάσει στα 121,5 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2023, καταγράφοντας μέσο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης 7,07%. Ειδικότερα, στα τεχνολογικά ιατρικά εμφυτεύματα που ενσωματώνουν μικροηλεκτρονικά στοιχεία, οι προοπτικές είναι ακόμα πιο εντυπωσιακές, αφού, σύμφωνα με άλλη έρευνα της Verified Market Research, η παγκόσμια αγορά θα ανέλθει στα 54,25 δισεκατομμύρια δολάρια το 2026, με ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης 9,02% την περίοδο 2019-2026.

* Το άρθρο δημοσιεύτηκε στον Φιλελεύθερο που κυκλοφόρησε στις 22 Φεβρουαρίου.

-A +A

Ροή Ειδήσεων

Πέμπτη, 2 Απριλίου 2020
Σελίδα με όλες τις ειδήσεις

Δημοφιλέστερα Άρθρα