Ingenieurs in Zwitserland hebben retinale implantaattechnologie ontwikkeld die op zijn minst enig zicht kan herstellen voor mensen met netvliesblindheid.
De onderzoekers, van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Lausanne (École polytechnique fédérale de Lausanne, of EPFL), hebben een retinaal implantaat bedacht dat wordt aangedreven door een slimme bril uitgerust met een camera en een microcomputer. Het implantaatsysteem vertrouwt op elektroden om retinale cellen te stimuleren om kunstmatig zicht te bieden. Het journaal Communicatiemateriaal publiceerde de bevindingen van de onderzoekers in maart 2021.
Zoals het Zwitserse instituut uitlegt: de camera die in de slimme bril is ingebouwd, maakt een foto van wat zich in het directe gezichtsveld van de drager bevindt en verzendt de gegevens naar een microcomputer die is ingebed in het eindstuk van de bril.
De microcomputer zet deze gegevens om in signalen, die naar duizenden elektroden worden gestuurd. Deze elektroden “stimuleren vervolgens het netvlies” waardoor een zwart-wit, gepixeld beeld ontstaat voor de drager. Lichtpunten die worden aangewakkerd door de retinale stimulatie vormen dit beeld en de drager moet leren hoe hij de stippen moet interpreteren, zodat hij kan identificeren waar hij naar kijkt.
“Het is net als wanneer je naar sterren aan de nachtelijke hemel kijkt – je kunt leren om specifieke sterrenbeelden te herkennen. Blinde patiënten zouden iets soortgelijks zien met ons systeem,” zei Diego Ghezzi, de Medtronic-leerstoel neuro-engineering aan de technische school van het instituut, in een persbericht.
Dit potentieel revolutionaire systeem moet nog in mensen worden geïmplanteerd, maar de ontwikkelaars geloven dat het klaar is voor menselijke proeven. In de tussentijd hebben onderzoekers een virtual reality-programma geïmplementeerd om na te bootsen wat iemand zou kunnen zien als het apparaat zou worden geïmplanteerd.
“Onze simulaties toonden aan dat het gekozen aantal stippen, en dus van elektroden, goed werkt. Het gebruik van meer zou geen echte voordelen opleveren voor patiënten in termen van definitie,” zei Ghezzi.
ZIE GERELATEERD: Losing An Eye: Veelgestelde vragen over enucleatie en prothetisch oog
‘Meest veelbelovende behandeling’ voor netvliesblindheid
Bijna 50 miljoen mensen over de hele wereld zijn blind, met ten minste een paar miljoen die blindheid ervaren als gevolg van een verlies van fotoreceptoren in het netvlies.
Volgens het Zwitserse instituut is deze innovatieve retinale implantaattechnologie de “meest veelbelovende behandeling” voor blindheid veroorzaakt door retinale degeneratie. “Maar de huidige implantaten produceren zeer slechte resultaten en hun dragers worden nog steeds als juridisch blind beschouwd,” zei Ghezzi.
De onderzoekers zeggen dat hun innovatie profiteert van draadloos zijn, in tegenstelling tot andere retinale implantaten, die zijn aangesloten op een bril en een camera, en vervolgens op een draagbare microcomputer. Bovendien zeggen de onderzoekers dat hun implantaat groter is, wat de beeldkwaliteit verbetert door het gezichtsveld van de drager te verbreden.
Testen van retinale implantaten
In hun Communicatiemateriaal de Zwitserse onderzoekers merkten op dat retinale implantaten meestal zijn getest bij blinde patiënten met retinitis pigmentosa.
Retinitis pigmentosa – een zeldzame, erfelijke ziekte – zorgt ervoor dat het lichtgevoelige netvlies geleidelijk verslechtert, wat uiteindelijk leidt tot blindheid.
Helaas stopten verschillende patiënten die de implantaatoperatie ondergingen binnen één tot drie jaar met het gebruik van het implantaat, volgens de Zwitserse onderzoekers. Bovendien gaf een derde van de patiënten die het meest voorkomende retinale implantaat kregen aan dat het implantaat hun kwaliteit van leven na drie jaar niet had beïnvloed.
Implantaten gericht op het helpen herstellen van het gezichtsvermogen
Het retinale implantaat gemaakt door de Zwitserse onderzoekers is niet het enige implantaat dat wordt bestudeerd voor gedeeltelijk of volledig herstel van het gezichtsvermogen.
In 2020 meldden onderzoekers van het University of Pittsburgh Medical Center dat ze de eerste patiënt in de VS hadden uitgerust met een draadloos retinaal implantaat als onderdeel van een klinische proef die is ontworpen om gedeeltelijk zicht te herstellen bij mensen met gevorderde leeftijdsgebonden maculaire degeneratie (AMD). AMD veroorzaakt geleidelijk maar permanent verlies van het gezichtsvermogen en is de belangrijkste boosdoener van verlies van het gezichtsvermogen bij oudere Amerikanen.
Dit retinale apparaat bevat een draadloze chip die werkt als een kunstmatig netvlies. De chip wordt onder het aangetaste netvlies geplaatst en werkt met een augmented reality-bril die bestaat uit een kleine ingebouwde camera en infraroodprojector. Deze chip zet infrarood licht van de bril om in elektrische signalen die via de oogzenuw naar de hersenen reizen. Patiënten ondergaan vervolgens een training die hun hersenen in staat stelt de signalen te interpreteren.
Ondertussen werken onderzoekers uit Nederland en Spanje aan een hersenimplantaat dat de visuele cortex van de hersenen stimuleert en het gezichtsvermogen bij blinden kan herstellen. De visuele cortex verwerkt visuele informatie van de netvliezen.
In hun studie ontdekten de onderzoekers dat apen met het hersenimplantaat – uitgerust met honderden elektroden – in staat waren om eenvoudige vormen, bewegingen of letters te herkennen. In het journaal Wetenschap, beweerden de onderzoekers dat hun bevindingen het potentieel voor elektrische stimulatie aantoonden om het gezichtsvermogen van blinde mensen te herstellen.
“Het apparaat moet verder worden ontwikkeld voordat het klaar is voor gebruik bij mensen, maar het werk brengt de droom dichterbij om het gezichtsvermogen te herstellen voor mensen die er geen hebben. De aanpak is de enige mogelijke behandeling voor mensen zonder functionerende cellen in het oog – een groep die enkele glaucoom- en diabetespatiënten omvat en degenen die een fysiek trauma hebben meegemaakt, ” Wetenschappelijk Amerikaans opgemerkt in zijn rapport over de studie, gepubliceerd in december 2020 door het tijdschrift Wetenschap.
Dr. Daniel Yoshor, voorzitter van de afdeling neurochirurgie aan de Perelman School of Medicine van de Universiteit van Pennsylvania, bedenkt ook een manier voor een hersenimplantaat om de visuele cortex te stimuleren. Hij en acht onderzoekscollega’s beschreven hun experiment in mei 2020 in het tijdschrift Cel.
“Door vormen met elektriciteit op het oppervlak van de hersenen te traceren, produceert het team van Dr. Yoshor een relatief helder en functioneel soort bionische visie,” aldus IEEE-spectrum.
Yoshor werkt samen met Second Sight Medical Products aan dit project, waarbij tot nu toe zes patiënten betrokken zijn. Het in Los Angeles gevestigde Second Sight ontwikkelt en verkoopt implantaten om kunstmatig zicht voor blinden te genereren.
LEES VERDER: Bionische oog-, bionische lens- en mechanische oogimplantaten
Pagina gepubliceerd op dinsdag 13 april 2021