«Φωτοβολταϊκά» εμφυτεύματα θα μπορούν κάποια ημέρα να αποκαθιστούν
την όραση τυφλών ατόμων καταργώντας την ανάγκη χρήσης καλωδίων, σύμφωνα
με νέα μελέτη που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Photonics». Περί τα 15 εκατομμύρια άτομα σε παγκόσμιο επίπεδο εμφανίζουν κάποιο
είδος τύφλωσης. Στους συγκεκριμένους ασθενείς οι φωτοϋποδοχείς του
αμφιβληστροειδούς οι οποίοι μετατρέπουν το φως που πέφτει στο μάτι σε
ηλεκτρικούς παλμούς, συχνά καταστρέφονται αποτρέποντας τις οπτικές
πληροφορίες από το να αποσταλούν στον εγκέφαλο...
Τα εμφυτεύματα με καλώδια
Αρκετές εταιρείες έχουν αναπτύξει προσθετικούς αμφιβληστροειδείς
ορισμένοι εκ των οποίων βρίσκονται αυτή τη στιγμή σε στάδιο κλινικών
δοκιμών. Για τη δημιουργία των εμφυτευμάτων του είδους χρησιμοποιείται
μια κάμερα η οποία ανιχνεύει τις οπτικές πληροφορίες οι οποίες στη
συνέχεια μεταδίδονται μέσω ενός καλωδίου στο εμφύτευμα που είναι
τοποθετημένο μέσα στο μάτι.
Παρότι αυτού του είδους τα εμφυτεύματα φαίνεται ότι μπορούν να επιτελέσουν με επιτυχία το έργο των κατεστραμμένων φωτοϋποδοχέων του αμφιβληστροειδούς, για τη λειτουργία τους απαιτείται μεγάλος αριθμός καλωδίων τα οποία συνδέουν το εμφύτευμα με μια εξωτερική πηγή ενέργειας προκειμένου να γίνεται η μεταφορά των πληροφοριών από την κάμερα σε αυτό.
Το ασύρματο εμφύτευμα
Ετσι ο Τζέιμς Λούντιν και οι συνεργάτες του από το Πανεπιστήμιο Στάνφορντ στην Καλιφόρνια βάλθηκαν να υπερπηδήσουν αυτόν τον «σκόπελο» δημιουργώντας ένα ασύρματο εμφύτευμα από μικροσκοπικές ηλιακές κυψέλες παρόμοιες με αυτές που διαθέτουν τα φωτοβολταϊκά συστήματα.
Η ιδέα των ερευνητών από το Στάνφορντ είναι η εξής: μια βιντεοκάμερα που είναι τοποθετημένη σε ένα ζευγάρι γυαλιά συλλαμβάνει τις οπτικές πληροφορίες και τις αναμεταδίδει στο «φωτοβολταϊκό» εμφύτευμα χρησιμοποιώντας μια ακτίνα υπέρυθρου φωτός χαμηλής έντασης. Στη συνέχεια το εμφύτευμα μετατρέπει το φως σε ηλεκτρική ενέργεια και ενεργοποιεί τους νευρώνες του αμφιβληστροειδούς αποστέλλοντας τις οπτικές πληροφορίες στον εγκέφαλο χωρίς να χρειάζονται καλώδια.
Καλύτερη ανάλυση εικόνας
Σύμφωνα με τον δρα Λούντιν το μεγάλο πλεονέκτημα του νέου εμφυτεύματος είναι ότι θα προσφέρει πολύ καλύτερη ανάλυση εικόνας σε σύγκριση με τα υπόλοιπα. Και ιδού το γιατί: οι αισθητήρες των άλλων εμφυτευμάτων ενεργοποιούνται μόνο σε ομάδες και όχι ο καθένας μόνος του, με αποτέλεσμα η ανάλυση της εικόνας που παράγεται να μην είναι πολύ μεγάλη. Ωστόσο οι μικροσκοπικές κυψέλες των ερευνητών από το Στάνφορντ έχουν πλάτος της τάξεως των 70 μικρομέτρων η καθεμία (αντιστοιχεί στο ένα τρίτο του πλάτους μιας ανθρώπινης τρίχας) και είναι έτσι αρκετά ευαίσθητες ώστε να μπορούν να αποκρίνονται σε ένα και μόνο φωτόνιο υπέρυθρου φωτός. Με αυτόν τον τρόπο η λειτουργία του εμφυτεύματος προσομοιάζει με τη φυσιολογική λειτουργία των φωτοϋποδοχέων του ματιού.
Τα πειράματα
Προκειμένου να δοκιμάσουν το εμφύτευμά τους οι επιστήμονες αφαίρεσαν τους αμφιβληστροειδείς από νεκρούς αρουραίους των οποίων οι φωτοϋποδοχείς είχαν καταστραφεί. Εμφύτευσαν τα φωτοβολταϊκά τσιπάκια στους αμφιβληστροειδείς και έριξαν υπέρυθρο φως επάνω τους. Όπως φάνηκε οι κυψέλες των φωτοβολταϊκών εμφυτευμάτων μετέτρεψαν το φως σε ηλεκτρική ενέργεια η οποία ενεργοποίησε τους νευρώνες μέσα στον χιτώνα. Σε ένα ζωντανό πειραματόζωο αυτοί οι νευρώνες θα μετέδιδαν στη συνέχεια τις πληροφορίες στον εγκέφαλο.
Οι ερευνητές δοκιμάζουν τώρα τα ασύρματα εμφυτεύματά τους σε ζωντανούς αρουραίους και σύμφωνα με τον δρα Λούντιν, τα αποτελέσματα είναι ενθαρρυντικά. Απώτερος στόχος τους βέβαια είναι να προχωρήσουν κάποια ημέρα σε δοκιμές σε ανθρώπους.
www.tovima.gr
Παρότι αυτού του είδους τα εμφυτεύματα φαίνεται ότι μπορούν να επιτελέσουν με επιτυχία το έργο των κατεστραμμένων φωτοϋποδοχέων του αμφιβληστροειδούς, για τη λειτουργία τους απαιτείται μεγάλος αριθμός καλωδίων τα οποία συνδέουν το εμφύτευμα με μια εξωτερική πηγή ενέργειας προκειμένου να γίνεται η μεταφορά των πληροφοριών από την κάμερα σε αυτό.
Το ασύρματο εμφύτευμα
Ετσι ο Τζέιμς Λούντιν και οι συνεργάτες του από το Πανεπιστήμιο Στάνφορντ στην Καλιφόρνια βάλθηκαν να υπερπηδήσουν αυτόν τον «σκόπελο» δημιουργώντας ένα ασύρματο εμφύτευμα από μικροσκοπικές ηλιακές κυψέλες παρόμοιες με αυτές που διαθέτουν τα φωτοβολταϊκά συστήματα.
Η ιδέα των ερευνητών από το Στάνφορντ είναι η εξής: μια βιντεοκάμερα που είναι τοποθετημένη σε ένα ζευγάρι γυαλιά συλλαμβάνει τις οπτικές πληροφορίες και τις αναμεταδίδει στο «φωτοβολταϊκό» εμφύτευμα χρησιμοποιώντας μια ακτίνα υπέρυθρου φωτός χαμηλής έντασης. Στη συνέχεια το εμφύτευμα μετατρέπει το φως σε ηλεκτρική ενέργεια και ενεργοποιεί τους νευρώνες του αμφιβληστροειδούς αποστέλλοντας τις οπτικές πληροφορίες στον εγκέφαλο χωρίς να χρειάζονται καλώδια.
Καλύτερη ανάλυση εικόνας
Σύμφωνα με τον δρα Λούντιν το μεγάλο πλεονέκτημα του νέου εμφυτεύματος είναι ότι θα προσφέρει πολύ καλύτερη ανάλυση εικόνας σε σύγκριση με τα υπόλοιπα. Και ιδού το γιατί: οι αισθητήρες των άλλων εμφυτευμάτων ενεργοποιούνται μόνο σε ομάδες και όχι ο καθένας μόνος του, με αποτέλεσμα η ανάλυση της εικόνας που παράγεται να μην είναι πολύ μεγάλη. Ωστόσο οι μικροσκοπικές κυψέλες των ερευνητών από το Στάνφορντ έχουν πλάτος της τάξεως των 70 μικρομέτρων η καθεμία (αντιστοιχεί στο ένα τρίτο του πλάτους μιας ανθρώπινης τρίχας) και είναι έτσι αρκετά ευαίσθητες ώστε να μπορούν να αποκρίνονται σε ένα και μόνο φωτόνιο υπέρυθρου φωτός. Με αυτόν τον τρόπο η λειτουργία του εμφυτεύματος προσομοιάζει με τη φυσιολογική λειτουργία των φωτοϋποδοχέων του ματιού.
Τα πειράματα
Προκειμένου να δοκιμάσουν το εμφύτευμά τους οι επιστήμονες αφαίρεσαν τους αμφιβληστροειδείς από νεκρούς αρουραίους των οποίων οι φωτοϋποδοχείς είχαν καταστραφεί. Εμφύτευσαν τα φωτοβολταϊκά τσιπάκια στους αμφιβληστροειδείς και έριξαν υπέρυθρο φως επάνω τους. Όπως φάνηκε οι κυψέλες των φωτοβολταϊκών εμφυτευμάτων μετέτρεψαν το φως σε ηλεκτρική ενέργεια η οποία ενεργοποίησε τους νευρώνες μέσα στον χιτώνα. Σε ένα ζωντανό πειραματόζωο αυτοί οι νευρώνες θα μετέδιδαν στη συνέχεια τις πληροφορίες στον εγκέφαλο.
Οι ερευνητές δοκιμάζουν τώρα τα ασύρματα εμφυτεύματά τους σε ζωντανούς αρουραίους και σύμφωνα με τον δρα Λούντιν, τα αποτελέσματα είναι ενθαρρυντικά. Απώτερος στόχος τους βέβαια είναι να προχωρήσουν κάποια ημέρα σε δοκιμές σε ανθρώπους.
www.tovima.gr
