211service.com
Demo: retina artificiale
A metà degli anni '80, il neurooftalmologo Joseph Rizzo III stava facendo ricerche sui trapianti di retina per ripristinare la vista delle persone cieche. Un giorno, rimuovendo la retina di un animale da laboratorio, una membrana sottilissima che riveste la parte posteriore dell'interno del bulbo oculare, ebbe un'illuminazione. Nel momento in cui ho fatto il taglio, mi sono detto: 'Che diavolo stai facendo?', racconta Rizzo. Si rese conto che stava tagliando le connessioni nervose che in realtà vengono risparmiate in molte forme di cecità. Le cellule sensibili alla luce della retina muoiono nella retinite pigmentosa e nella degenerazione maculare senile, che colpisce milioni di persone in tutto il mondo; ma i neuroni vicini che trasportano i segnali da quelle cellule al cervello rimangono intatti. Così Rizzo concepì una protesi retinica, un impianto che avrebbe preso un segnale wireless da una videocamera, bypassato i recettori della luce e stimolato le cellule nervose sane direttamente per alimentare l'immagine al cervello. Rizzo, che lavora presso la Massachusetts Eye and Ear Infirmary e il Boston VA Medical Center, ha collaborato con l'ingegnere elettrico del MIT John Wyatt Jr. per perseguire lo schema. Nel 1988 hanno lanciato il Boston Retinal Implant Project, che oggi comprende 27 ricercatori in otto istituzioni. Il team ha già eseguito test umani a breve termine e spera di testare una protesi permanente entro il 2006. Wyatt e Rizzo hanno recentemente dato un'occhiata ai loro progressi, l'editore di TR, Erika Jonietz.
uno. Relè di immagine. In un piccolo laboratorio senza finestre pieno di tavoli e attrezzature nel suo laboratorio del MIT, Wyatt spiega come un'immagine in tempo reale viene catturata e trasmessa alla protesi retinica. Mentre parla, uno scienziato in visita di nome Shawn Kelly modella le parti esterne del sistema. L'idea: una piccola videocamera digitale commerciale (i ricercatori non ne hanno ancora scelta una) sarebbe montata su un paio di occhiali. Mentre l'utente si guardava intorno, un trasmettitore – ora solo una bobina di fili, attaccata a un circuito stampato che verrà confezionato e indossato su una cintura – invierebbe le immagini in modalità wireless dalla fotocamera all'impianto nel suo occhio. Ecco la bobina del trasmettitore, dice Wyatt, indicando due anelli di rame concentrici fissati con nastro adesivo all'auricolare degli occhiali. Usando le onde radio, dice, l'anello interno invia i dati alla protesi, mentre la bobina esterna gli trasmette energia.
Questa storia faceva parte del nostro numero di settembre 2004
- Vedi il resto del problema
- sottoscrivi
Due. Messaggio ricevuto. Posizionando gli occhiali accanto a un modello di bulbo oculare, Wyatt mostra come la bobina del trasmettitore si allinea con una bobina del ricevitore simile sull'impianto, che si trova sulla superficie dell'occhio. Nel nostro progetto, mettiamo quasi tutta la massa dell'impianto fuori dal bulbo oculare, dice Wyatt. Per anni abbiamo voluto metterci tutto dentro. Ma all'occhio non piacciono le cose dentro; ecco perché non ha una cerniera. Tra il 1998 e il 2000, il team ha effettuato una serie di esperimenti con un impianto interno, posizionando elettrodi negli occhi di volontari ciechi per poche ore e attivando gli elettrodi in diversi modelli di test. Le persone hanno visto punti e occasionalmente linee, ma non hanno visto quanto speravamo, dice Wyatt. Pensiamo che le persone potrebbero vedere meglio se hanno più tempo da dedicare all'impianto e imparano davvero come usarlo. Quindi il team ha lavorato allo sviluppo di una protesi più adatta all'uso permanente. Il risultato è l'attuale design esterno al bulbo oculare. L'impianto è attaccato alla superficie dell'occhio con piccole suture per impedirgli di spostarsi mentre l'occhio si muove normalmente nella sua presa. L'unica cosa che penetra nell'occhio è una piccola serie di elettrodi di 10 micrometri di spessore, due millimetri di larghezza e tre millimetri di lunghezza. L'array scivola sotto la retina, dove gli elettrodi stimolano le cellule nervose sopravvissute in risposta alle immagini della telecamera, fornendo una piccola area di visione.
3. Visione sintetica. Wyatt estrae l'impianto dal modello e lo appoggia su un circuito vicino per vedere meglio. Un polimero flessibile e biancastro che si modella all'occhio ne costituisce la base. L'elettronica si trova sul pentagono in alto. Wyatt indica un piccolo quadrato nero in quella regione che funge da cervello dell'impianto. Questo chip, progettato nel suo laboratorio, riceve i dati dell'immagine e l'alimentazione dal trasmettitore e calcola il modello di attivazione degli elettrodi che ricrea al meglio l'immagine dalla fotocamera. Nella parte inferiore di un sottile pezzo di collegamento in polimero ci sono la bobina del ricevitore e, alla sua sinistra, su una striscia trasparente e flessibile, l'array di elettrodi stesso.
Quattro. Avvicinarsi . Rizzo sposta l'impianto sotto una lente di ingrandimento per esaminare l'array. Attualmente consiste di soli 15 elettrodi, ciascuno di 400 micrometri di diametro. Un elettrodo guiderà un gruppo di cellule nervose nelle vicinanze, afferma Rizzo. Sebbene ciò fornisca solo una piccola area di visione a bassa risoluzione, Rizzo pensa che aiuterà con il suo primo obiettivo: migliorare la qualità della vita delle persone cieche consentendo loro di camminare in aree sconosciute più facilmente di quanto possano con i bastoni - e un bastone è carino bene, dice. Dopo 16 anni di ricerca, Rizzo e Wyatt sanno che raggiungere anche questo obiettivo limitato sarà un gigantesco passo avanti nella visione artificiale.