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Impianti cerebrali per ripristinare la vista
Un giorno potrebbe essere possibile restituire la vista a persone congenitamente cieche inserendo un impianto in una parte del sistema di visione finora ignorata. A differenza della maggior parte delle protesi visive in fase di sviluppo avanzato, questo nuovo approccio potrebbe consentire di trattare la cecità anche quando l'intero occhio è danneggiato.
Visione bionica: I ricercatori della Harvard Medical School mirano a costruire una piccola fotocamera digitale che alimenterà le immagini a un processore di segnale esterno indossato dal paziente. Il processore tradurrà l'immagine dalla fotocamera in impulsi neurali, quindi li trasmetterà in modalità wireless a uno stimolatore impiantato. Lo stimolatore guiderà una serie di elettrodi posizionati nel nucleo genicolato laterale del cervello per suscitare immagini nel cervello del paziente.
Mentre il lavoro è ancora nelle fasi iniziali, i ricercatori alla fine immaginano un dispositivo che traduce le immagini da una fotocamera digitale in impulsi neurali e quindi alimenta tali informazioni nel sistema visivo, consentendo a chi lo indossa di vedere.
Ricerche precedenti hanno dimostrato che le sensazioni visive, note come percezioni, possono essere suscitate in soggetti ciechi stimolando elettricamente le cellule nervose all'interno del sistema visivo. I ricercatori della Harvard Medical School, a Boston, stanno progettando una protesi visiva che si basa su tale osservazione.
Attualmente sono in fase di sviluppo diversi tipi di protesi per l'aumento della vista, alcune delle quali sono già state testate sugli esseri umani. Ma mentre questi prendono di mira in gran parte la retina, i ricercatori di Harvard hanno scelto di concentrarsi su una parte del sistema visivo chiamata nucleo genicolato laterale (LGN), una stazione di ritrasmissione lungo il percorso dal nervo ottico alla corteccia visiva, dove vengono elaborate le informazioni visive. Poiché si trova a monte dell'occhio, quest'area potrebbe essere presa di mira in persone con lesioni oculari estese.
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E a differenza delle posizioni nella corteccia visiva, l'LGN è una delle prime fermate nel sistema visivo, il che significa che i segnali neurali che codificano le informazioni visive non sono ancora stati elaborati e diffusi in modo esteso in tutto il cervello. [Nel LGN] c'è una mappatura diretta della scena visiva sul tessuto, dice Giovanni Pezaris , un ingegnere di sistemi neurali presso la Harvard Medical School, che ha co-autore della ricerca insieme al neuroscienziato Clay Reid , anche alla Harvard Medical School. Ciò significa che parti specifiche del LGN sono collegate a parti specifiche della scena visiva. Quando una luce lampeggia in una posizione, ad esempio, l'area corrispondente nel LGN diventerà attiva.
Per determinare se l'attività nell'LGN può imitare gli stimoli visivi, i ricercatori hanno impiantato elettrodi negli LGN di due scimmie che erano state addestrate a muovere rapidamente gli occhi verso i punti luminosi quando apparivano su uno schermo. Quando una parte del LGN corrispondente a una parte specifica del campo visivo veniva stimolata elettricamente, le scimmie spostavano lo sguardo su quel punto dello schermo. I risultati, pubblicati oggi sul Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , suggeriscono che le scimmie stessero vedendo gli impulsi nel loro campo visivo anche se sullo schermo non appariva nulla.
È un lavoro assolutamente sbalorditivo, dice James Morrison , un fisiologo e ricercatore principale per il Gruppo di protesi retiniche presso l'Istituto di scienze biomediche e della vita dell'Università di Glasgow, in Scozia. Tuttavia, dice Morrison, la posizione del LGN è uno dei principali svantaggi dell'approccio. Si trova nel mezzo della testa, rendendo difficile l'accesso.
I recenti progressi nelle tecniche neurochirurgiche, come gli stimolatori cerebrali profondi per il trattamento del morbo di Parkinson, possono aiutare a risolvere questo problema: il LGN è a pochi centimetri da dove sono posizionati questi stimolatori, afferma Pezaris.
Tuttavia, è troppo presto per dire se i risultati porteranno a migliori impianti cerebrali. Anche se penso che il documento abbia un merito scientifico, penso che sarà estremamente difficile ripristinare la cecità da lì, dice Tommaso Serre , neuroscienziato al Centro per l'apprendimento biologico e computazionale al McGovern Institute for Brain Research del MIT. Crede che i neuroni nel LGN possano essere distanziati troppo vicini tra loro per essere stimolati individualmente, il che sarebbe importante nel tentativo di riprodurre la visione naturale. Non credo che saremo mai in grado di andare oltre la generazione di percezioni molto semplici come i punti luce, dice.
Pezaris accetta che sia necessaria un'enorme quantità di lavoro prima che l'LGN possa essere usato per curare la cecità, ma dice che questo lavoro almeno apre la porta a questa possibilità. Questo è stato solo il primo, piccolissimo passo, dice.