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Gli scienziati hanno costruito un nuovo tipo di retina protesica che un giorno potrebbe restituire una vista dettagliata ai milioni di persone che hanno perso la vista a causa di malattie retiniche.
Linea di vista: Una nuova tecnica consente ai ricercatori di acquisire un'immagine in scala di grigi (in alto a sinistra), codificarla (in alto a destra) e trasmetterla al cervello con una perdita di fedeltà molto inferiore (in basso a sinistra) rispetto a quella consentita dal metodo standard (in basso a destra).
Neuroscienziato Sheila Nirenberg , del Weill Cornell Medical College di New York, e lo studente post-dottorato Chethan Pandarinath hanno permesso ai topi ciechi di vedere immagini quasi normali di qualsiasi cosa, dai volti umani e animali ai complessi panorami di Central Park.
Le retine artificiali esistono già. Ma richiedono un intervento chirurgico per impiantare una serie di elettrodi in profondità nell'occhio. Gli elettrodi stimolano le cellule che trasmettono informazioni al cervello e devono essere alimentati da una batteria esterna. Sono in grado di ripristinare una visione grezza, consentendo ai pazienti di cogliere solo i principali contrasti e bordi, come un oggetto chiaro su uno sfondo scuro. Ma la ricerca di Nirenberg, presentata questa settimana al meeting della Society for Neuroscience a San Diego, consente di trasmettere immagini fisse e in movimento in modo più pulito e rapido che mai. E il metodo non richiede un intervento chirurgico.
Negli occhi dei mammiferi, un insieme di cellule nella retina rileva la luce e quindi uno strato separato di cellule, chiamate cellule gangliari, trasmette tali informazioni al cervello. Poiché la degenerazione maculare e altre malattie della retina provocano la morte delle cellule che rilevano la luce, ma lasciano intatte le cellule gangliari, i ricercatori hanno cercato per 50 anni di decifrare il loro codice, i modelli con cui le cellule gangliari si attivano, in modo da capitalizzare l'occhio. circuiti naturali. Nirenberg ha ora inchiodato questo, o almeno un'approssimazione ravvicinata. Dopo 10 anni di lavoro, conosce la relazione tra ciò che vediamo e come si traduce in schemi di attivazione delle cellule gangliari.
È davvero un trionfo per il nostro campo, dice Jonathan Victor , un neuroscienziato del Weill Cornell Medical College che non era coinvolto nella ricerca. In retrospettiva, potrebbe sembrare che fosse ovvio che non fosse necessario inviare solo segnali al cervello (come fanno le attuali retine artificiali), ma anche capire come la retina trasforma la luce nei segnali particolari che invia. Ma in qualche modo, nessuno ci ha mai pensato in quel modo.
Dopo aver decifrato il codice della retina, Nirenberg voleva consegnarlo al cervello in un modo più preciso di quanto fosse possibile utilizzando la tecnologia degli elettrodi esistente. Per questo, lei e i suoi colleghi si sono rivolti all'optogenetica, una tecnica sviluppata di recente che infonde nei neuroni proteine sensibili alla luce provenienti da alghe blu-verdi, provocandone l'incendio se esposti alla luce.
I ricercatori hanno utilizzato topi geneticamente modificati per esprimere una di queste proteine, la channelrodopsina, nelle loro cellule gangliari. Quindi, hanno presentato ai topi un'immagine che è stata tradotta in una griglia di 6.000 luci pulsanti. Ogni luce comunicava con una singola cellula gangliare e ogni impulso di luce faceva accendere la cellula corrispondente, trasmettendo così l'immagine codificata al cervello. In questo momento, non puoi far accendere le singole celle usando gli elettrodi. Con la channelrhodopsin, puoi prendere di mira le singole cellule gangliari, dice Nirenberg.
Negli esseri umani, una tale configurazione richiederebbe un paio di occhiali ad alta tecnologia, incorporati in una minuscola telecamera, un chip encoder per tradurre le immagini dalla telecamera nel codice retinico e una serie in miniatura di migliaia di luci. Quando ogni luce pulsava, innescava una cellula gangliare carica di rodopsina. La chirurgia non sarebbe più necessaria per impiantare un array di elettroni in profondità nell'occhio, sebbene sarebbe necessaria una qualche forma di terapia genica affinché i pazienti possano esprimere la channelrodopsina nelle loro retine. Nirenberg e Pandarinath hanno iniziato a collaborare con uno specialista in terapia genica retinica, oculista dell'Università della Florida William Hauswirth .
È una strategia piuttosto nuova. Non ho ancora visto niente di simile là fuori, dice Ed Boyden , un bioingegnere al MIT e uno dei creatori dell'optogenetica. I dati sembrano poter fare determinate cose che potrebbero essere piuttosto potenti, stimolando la retina in un modo che può far sì che i neuroni simulino in modo più accurato la visione normale.
Nel frattempo, il codice retinico decifrato può essere applicato anche agli impianti già in commercio. Nirenberg è in trattative con il produttore di protesi retiniche Seconda vista , a Sylmar, in California, che ha impiantato dispositivi array di elettrodi in un certo numero di pazienti. Vorremmo semplicemente estrarre il loro software e inserire il nostro software, dice Nirenberg. Ci vorrà del tempo per fare la versione della terapia genica, quindi facciamo almeno qualcosa con i pazienti che hanno già impiantato gli elettrodi.