Cómo es volver a ver con una retina artificial

Elias Konstantopoulos obtiene vislumbres del mundo todos los días durante unas cuatro horas, o durante el tiempo que deja su Argus II prótesis de retina encendida. El residente de Maryland de 74 años perdió la vista por una enfermedad progresiva de la retina hace más de 30 años, pero puede percibir algunas cosas cuando enciende el sistema de visión biónica.

Visión biónica: Este implante sensor de luz desarrollado por Retina Implant de Alemania contiene 1.500 fotodiodos.

Puedo ver si estás frente a mí y si intentas marcharte, dice. O, si miro un árbol grande con el sistema encendido, tal vez pueda ver algo de oscuridad y si está brillante afuera y muevo la cabeza hacia la izquierda o hacia la derecha, puedo ver diferentes sombras que me dicen que hay algo allí. No hay forma de saber qué es, dice Konstantopoulos.

Una cámara montada en anteojos captura datos de imagen para Konstantopoulos; Luego, esos datos son procesados ​​por una mini computadora que se lleva con una correa y se envían a una serie de 60 electrodos que estimulan las neuronas que se implantaron en una de sus retinas en 2009.

Casi 70 personas en todo el mundo se han sometido a la cirugía de tres horas para el implante de retina, que fue desarrollado por California Segunda señal y aprobado para su uso en Europa en 2011 y en el Estados Unidos a principios de este año (consulte Implante ocular biónico aprobado para pacientes de EE. UU.). Es el primer implante que restaura la visión que se vende a los pacientes.

Actualmente, el sistema solo está aprobado para pacientes con retinitis pigmentosa, una afección ocular degenerativa que afecta a todo el mundo. una de cada 5.000 personas en todo el mundo, pero es posible que el Argus II y otras retinas artificiales en desarrollo funcionen para las personas con degeneración macular relacionada con la edad, que afecta una de cada 2.000 personas en países desarrollados. En estas condiciones, las células fotorreceptoras del ojo (comúnmente llamadas bastones y conos) se pierden, pero el resto de la vía neuronal que comunica la información visual al cerebro a menudo sigue siendo viable. Las retinas artificiales dependen de este circuito restante, por lo que no pueden funcionar para todas las formas de ceguera.

Muchos grupos de todo el mundo están trabajando en sistemas de visión biónica para reemplazar los fotorreceptores perdidos. La mayoría usa una cámara que se comunica con un chip implantado, pero varía en la cantidad de electrodos en el chip y en la profundidad a la que se coloca el chip dentro de la retina. Sin embargo, otros evitan la cámara por diodos sensibles a la luz en el chip.

Empresa alemana Implante de retina , por ejemplo, pruebas en humanos recientemente completadas con su implante de 1.500 píxeles que no depende de una cámara, sino que recoge directamente la luz y transmite esos datos a las neuronas restantes (consulte Microchip Restores Vision). Una matriz de fotodiodos reemplaza a los fotorreceptores.

Vista dominante: Second Sight de California desarrolló el sistema Argus II, que envía datos de imagen capturados por una cámara montada en anteojos a un implante de retina.

Algunas personas con retinas artificiales pueden leer letras grandes, ver autos que se mueven lentamente o identificar la vajilla. Otros pacientes no experimentan ningún beneficio. La variación puede atribuirse en algunos casos a la ubicación exacta de la matriz estimuladora de neuronas en la retina fina como un papel de seda, así como al estado de las neuronas y vías restantes en el ojo de cada individuo. También es importante lo bien que las personas pueden aprender a usar el dispositivo y volver a entrenar su cerebro.

Los pacientes escanearán su entorno y usarán su memoria para reconstruir lo que están viendo, dice Raymond Iezzi , médico clínico que realiza cirugías de retina en Mayo Clinic en Rochester, Minnesota. Él compara la estrategia de escaneo con arrastrar un pincel por una pintura. Los pacientes deben completar los espacios en blanco para conectar la información visual a un léxico de sustantivos, y esto requiere una cantidad significativa de capacidad cognitiva, dice Iezzi.

En el mejor de los casos, el nivel de visión actual está muy pixelado. Lo que se ve son ráfagas de luz llamadas fosfenos. No es una visión verdaderamente naturalista, dice Iezzi. Second Sight dice que el nivel de agudeza visual con su Argus II es 20/1260 y Retina Implant dice que la mejor agudeza visual obtenida con su dispositivo es 20/1000. A modo de comparación, la visión normal es 20/20 y el umbral de ceguera legal en los EE. UU. Es 20/200 (lo que indica que una persona puede ver un objeto a 20 pies de distancia que una persona con visión normal puede ver a 200 pies de distancia).

No está restaurando la visión como tú y yo pensamos, está restaurando la movilidad, dice Stephen Rose , director de investigación de la Foundation Fighting Blindness. Proporcionan contraste para que alguien pueda ver una diferencia entre la luz y la oscuridad hasta el punto en que pueda decir cómo atravesar una puerta, dice. Este es en gran parte el comienzo.

Las prótesis de retina están en la etapa en la que estaban los implantes cocleares hace 30 años, dice Anthony Burkitt , Director de Visión biónica Australia , un consorcio de investigadores que desarrollan un sistema de implantes de retina. Esa tecnología pasó de ser una ayuda para la lectura de labios al punto en que ahora los niños con un implante coclear pueden ir a la escuela normal e incluso usar teléfonos móviles, dice Burkitt. Con los implantes de retina, ahora sabemos que tiene un beneficio clínico para los pacientes y creo que veremos que esta tecnología se desarrolla muy rápidamente durante la próxima década.

Los expertos coinciden en que una forma de mejorar la visión que brindan estos sistemas es agregar más electrodos estimulantes. Second Sight, por ejemplo, planea pasar de 60 a 240 electrodos en un modelo futuro.

Pero es probable que se requieran miles de píxeles para el reconocimiento facial y otras tareas visuales detalladas, y muchas tecnologías de retina artificial tendrán problemas para llegar a una cantidad tan grande de píxeles porque dependen de cables, dice Daniel Palanker , biofísico de la Universidad de Stanford. Los cables se utilizan para conectar una fuente de alimentación a los electrodos, lo que requiere un procedimiento quirúrgico para colocar la conexión a través del globo ocular. Para evitar esta limitación, Palanker y sus colegas están desarrollando un sistema inalámbrico que transmite datos de imagen capturados por una cámara de video a un chip fotovoltaico en el ojo. En lugar de transmitir luz visible al chip, su sistema utiliza luz infrarroja cercana que se transmite a matrices flexibles de pequeños píxeles en la retina. El equipo ha probado el sistema en ratas ciegas y ahora está trabajando con una empresa para probar el dispositivo en pacientes.

Pero incluso miles de píxeles están muy lejos de un millón, que es aproximadamente lo que tenemos en el ojo natural, dice Shawn Kelly , ingeniero eléctrico de la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh. E incluso así, hay mucho procesamiento que hace la retina que vamos a omitir con una retina artificial.

Cuando los fotorreceptores detectan la luz, convierten esa información en señales químicas que estimulan otros tipos de neuronas que procesan el movimiento, el color y otros detalles de las señales y luego pasan la información al nervio óptico, que se conecta al cerebro. Dependiendo de dónde se coloquen las matrices estimulantes, las retinas artificiales dejarán fuera una o más capas de procesamiento de información.

La forma en que interactuamos con el sistema nervioso es funcional, pero no es natural, dice Kelly. Creo que va a pasar mucho tiempo para desarrollar formas de tener una mejor visión, y no creo que nunca sea del todo natural.

Aún así, el cerebro es notablemente adaptable y puede aprender a procesar incluso información extraña. Contamos con la plasticidad cerebral para volver a aprender este nuevo lenguaje de estimulación y proporcionar una visión razonable, dice Palanker. La tranquilidad de que se trata de una suposición razonable proviene del campo de los implantes cocleares.

Las personas con retinas artificiales logran una mejor visión con el tiempo. Tim Reddish, un residente de Nottingham, Inglaterra de 55 años, que perdió la visión debido a la retinitis pigmentosa, se le implantó un dispositivo de implante de retina en noviembre y ha logrado resultados impresionantes en los meses intermedios. Anticipa que sus habilidades seguirán mejorando. En el entorno del laboratorio, Reddish, un ex nadador paralímpico ganador de una medalla de oro, dice que puede identificar cubiertos y cristalería, e incluso leer la hora en un reloj de alto contraste. Afuera, dice, puede detectar las líneas de los edificios con puertas de vidrio y los faros de los automóviles que se mueven lentamente por la noche. Espera que cuando llegue el verano, un sol más brillante del Reino Unido y la práctica continua lo ayuden a ver más.

La agudeza visual no es el único desafío para estos dispositivos. Los chips duros a base de silicio se colocan en un tejido extremadamente delicado que forma parte de un orbe en movimiento lleno de líquido. Las virutas pueden salirse de su lugar. Además, los dispositivos implantados deben sobrevivir a las duras condiciones del cuerpo durante años sin dañar a sus usuarios. No vamos a saber acerca de la seguridad a muy largo plazo durante años, dice Rose.

Aunque aproximarse a la visión natural es el objetivo de muchos investigadores que desarrollan retinas artificiales, algunos están considerando un mundo de luz más amplio. Algunas cámaras funcionan en longitudes de onda que incluso los humanos no ven, por lo que potencialmente podría tener pacientes ciegos que usen [un sistema Second Sight] para ver cosas que otros no pueden ver, dice Brian Mech, vicepresidente de desarrollo comercial de Second Sight. Esa empresa también está trabajando en una idea que prescindiría de la estimulación retiniana para la estimulación directa de la corteza visual, la región del cerebro que procesa las imágenes. En lugar de solo poder tratar las degeneraciones externas de la retina, básicamente podríamos tratar la ceguera por cualquier causa, dice Mech.

Mientras tanto, los investigadores continuarán ajustando los sistemas, tratando de restaurar más visión a aquellos que la han perdido, y pacientes como Konstantopoulos están ansiosos por ver su progreso. Incluso esa sombra que puedo ver frente a mí, ya sea una persona o cualquier otra cosa, es algo de la nada, dice Konstantopoulos. Te hace sentir y esperar que pronto llegue algo mejor.

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