پروتزهای قشر بینایی (VCP) مدتهاست که به عنوان یک راهکار برای بازگرداندن بینایی افراد نابینا پیشنهاد میشود. البته با این فرض که لکه‌های کوچک نور (فسفن) که با تحریک الکتریکی مغز تولید میشود با اشکال مختلف مطابقت داشته باشد، مانند پیکسل‌های یک نمایشگر. پژوهشگران روشی جدید برای بازگردان بینایی آزمایش کردند که در آن اشکال با تحریک الکتریکی روی سطح قشر بینایی مغز رسم میشود. این آزمایش هم روی افراد بینا و هم نابینا انجام شد. یافته‌ها نشان می‌دهد که پروتز بینایی می‌تواند درک منسجمی از اشکال ایجاد کند. با مجله فناوریهای توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.
این آزمایش هم روی افراد بینا و هم شرکت کنندگان نابینایی که بینایی خود را از دست داده بودند، با موفقیت انجام شد. اگرچه این فناوری در مراحل ابتدایی خود قرار دارد اما الکترودها به طور بالقوه می‌توانند در آینده برای تحریک مغز و تا حدودی بازگرداندن بینایی افراد مورد استفاده قرار گیرند.
ایمپلنت‌ها که به عنوان پروتز بینایی شناخته می‌شوند، روی قشر بینایی قرار داده شده و سپس با الگویی تحریک می‌شوند تا اشکال رسم شوند و شرکت کنندگان بتوانند آنها را ببینند. نسخه‌های پیشرفته‌تر این ایمپلنت‌ها می‌توانند مشابه ایمپلنت‌های حلزونی کار کنند، که موجب تقویت عصب گوش داخلی میشود تا به توانایی شنوایی کاربر کمک کند.
دیدن ستاره‌ها
نویسندگان این مطالعه که شامل Michael Beauchamp، متخصص علوم اعصاب و دکتر Daniel Yoshor، جراح مغز و اعصاب در دانشکده پزشکی بیلور است، مغز را بوسیله جریان‌های الکتریکی تحریک کردند و موجب ایجاد به اصطلاح فسفن شدند، لکه‌های نوری کوچکی که مردم گاهی اوقات بدون اینکه نور واقعی وارد چشمانشان شود، می‌بینند. برخلاف زمانی که نور از یک شیء در اتاق بازتاب شده و به چشمان شما وارد میشود، فسفن‌ها به صورت تغییر ناگهانی و دور زدن سیستم پردازش تصویری ظاهر می‌شوند. شما این نقاط نورانی را می‌بینید حتی اگر آنها واقعاً در آنجا نباشند. برای نمونه، ممکن است هنگامی که چشمان خود را در یک اتاق تاریک می‌مالید، فسفن را دیده باشید. پدیده‌ای که بیشتر به عنوان دیدن ستاره‌ها توصیف میشود.
John Pezaris، رئیس آزمایشگاه پروتز بینایی در بیمارستان عمومی ماساچوست و استادیار جراحی مغز و اعصاب گفت: ستاره‌هایی که هنگام مالش چشم‌ها ظاهر می‌شوند معروف به فسفن‌های مکانیکی هستند و نخستین بار توسط یک فیلسوف و فیزیولوژیست یونان باستان توصیف شد. قرن‌ها بعد در دانشگاه هاروارد، در سال ۱۷۵۵، پزشک فرانسوی Charles Le Roy، فهمید که تحریک مغز با الکتریسیته می‌تواند موجب ایجاد فسفن‌های واضح حتی در افراد نابینا شود.
در دهه ۱۹۶۰ دانشمندان با ایده پروتز بینایی، پیشرفت در این زمینه را آغاز کردند. پژوهشگران با هدف تولید فسفن و مونتاژ آنها به شکل‌های منسجم، الکترودهایی را در قشر بینایی، ناحیه مغزی که اطلاعات ورودی از چشم را پردازش می‌کند، کاشتند. دانشمندان تصور می‌کردند، اگر آنها چندین نقطه روی قشر را تحریک کنند، چندین فسفن ظاهر می‌شوند و مانند پیکسل‌های جداگانه بر روی نمایشگرهای رایانه به صورت خودکار به هم می‌پیوندند.
Beauchamp و Yoshor گفتند: «اما مغز به مراتب پیچیده‌تر از نمایشگر رایانه است و به دلایلی که ما هنوز کاملاً آن را نمی‌فهمیم، تولید اشکال قابل تشخیص از ترکیب فسفن‌ها بسیار دشوار است». این پژوهشگران در حین مطالعه خود به همان سد رسیدند، اما راهی برای دور زدن آن پیدا کردند.
ترسیم حروف روی مغز
این گروه مجموعه‌ای از الکترودها را بر روی قشر بینایی پنج شرکت کننده در مطالعه، سه فرد بینا و دو نابینا قرار دادند. به طور ویژه، الکترودها روی ناحیه‌ای از مغز معروف به V1 می‌نشینند، که در آن اطلاعات از شبکیه‌ها برای پردازش اولیه دریافت میشود. افراد بینا پیش از این تحت عمل جراحی قرار گرفته بودند تا الکترودهایی به عنوان بخشی از درمان صرع و برای نظارت بر مغز و فعالیت تشنج روی مغز آنها قرار گیرد. افراد نابینا در یک مطالعه جداگانه در بررسی پروتز بینایی شرکت کرده بودند و در آن زمان الکترودها روی مغزشان قرار گرفت.
V1 شبیه نقشه کار می‌کند، جایی که مناطق مختلف نقشه با مناطق مختلف میدان دید ما مانند بالا سمت راست یا پایین سمت چپ مطابقت دارد. نویسندگان دریافتند که اگر یک الکترود را فعال کنند، شرکت کنندگان با اطمینان می‌دیدند که یک فسفن در منطقه پیش‌بینی شده آن ظاهر میشود. اما اگر چندین الکترود به طور همزمان فعال شوند، فسفن‌های جداگانه ظاهر می‌شوند اما به صورت شکل‌های منسجم جمع نمی‌شوند.
بنابراین نویسندگان یک راهکار متفاوت را امتحان کردند. آنها پیشنهاد دادند که با عبور سریع یک جریان الکتریکی بر روی چند الکترود، می‌توان الگوها را بر روی سطح مغز ترسیم و بنابراین شکل‌های قابل تشخیصی تولید کرد.
Pieter Roelfsema، مدیر انستیتوی علوم اعصاب هلند، که در این مطالعه دخیل نبود، از یک راهکار مشابه برای ایجاد آهنگ‌های شنوایی استفاده می‌کند. نویسندگان این مطالعه دریافتند که آنها نیز می‌توانند کاری مشابه با بینایی انجام دهند. آنها می‌توانند فسفن‌ها را در مکان‌های دو الکترود جداگانه تولید و نقاط را به هم متصل کنند. با استفاده از این روش، حروفی شبیه «W»، «S» و «Z» را روی سطح V1 کشیدند. شرکت کنندگان در این مطالعه توانستند اشکال رسم شده را مشاهده کرده و آنها را به طور دقیق در صفحه لمسی بازآفرینی کنند.
نگاهی به آینده
هنوز چالش‌هایی بسیاری وجود دارد که باید برطرف شوند. در آینده، پروتز بینایی به احتمال زیاد حاوی هزاران الکترود خواهد بود، در حالی که این مطالعه تنها از ده‌ها مورد استفاده می‌کند. افزون بر این، الکترودها به گونه ای طراحی شده‌اند که به صورت سطحی به قشر مغز نفوذ کنند، ممکن است در آینده الکترودها به نورون‌هایی نزدیک شوند که در عمق مغز قرار دارند. الکترودهایی که به مغز نفوذ می‌کنند، می‌توانند فسفن‌های دقیق‌تری تولید کنند و به میدان‌های الکتریکی ضعیف‌تر از آنچه مورد نیاز الکترودهای سطح مغز است، نیاز داشته باشند. الکترودهای سطحی از میدان‌های الکتریکی قوی برای رسیدن به سلول‌های مغزی در بافت استفاده می‌کنند و گاهی موجب می‌شوند سلول‌های مجاور نیز تحریک شوند. برای کار کردن پروتزهای بینایی، الکترودهای جدیدی باید اختراع شوند که برای مدت زمان طولانی با بافت مغز سازگار باشند. جریان‌های فعلی که وارد مغز می‌شوند، آسیب زننده هستند و به خوبی کار نمی کنند.
همچنین دلایل بسیار مختلفی برای نابینایی وجود دارد که ممکن است برخی از بیماران از الکترودهای عمیق کاشته شده بهره‌مند شوند، برخی دیگر از الکترودهای سطحی و برخی دیگر از پروتزهایی که مستقیماً داخل شبکیه قرار می‌گیرند.
بیشتر بخوانیم:
>>معرفی نوآوری های پزشکی که به درمان نابینایی کمک می کنند (بخش دوم)
>> شش فناوری شگفت انگیز نابینایان و افراد با مشکلات بینایی
>>ایمپلنت چشمی بی سیم ، روشی نوین برای درمان نابینایی
منبع: livescience.com
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»
