5 فناوری که بینایی انسان را بازیابی می کند

چه کسی 10 سال پیش تصور می کرد که یک شخص نابینا بتواند رنگ ها را از هم تشخیص دهد یا مجدداً خطوط اشیاء و چهره ها را پس از نابینایی ببیند. اما فناوری های مدرن به معنای واقعی کلمه به ما این امکان را داده اند که نگاهی تازه به جهان بیندازیم و انگیزه بزرگی به تفکر خلاق در پزشکی و به ویژه چشم پزشکی ارائه دهیم. النا بالیان ، مدیر بازاریابی Essilor در مورد سایبرگیزاسیون ، یک روند اساسی در بازگرداندن بینایی با کاشت ایمپلنت های مختلف صحبت می کند.

 

چشم های بیونیک ، یک شبکیه مصنوعی ، تراشه ها و دستگاه های پوشیدنی ویژه با از بین رفتن بینایی مبارزه می کنند - همه اینها در حال حاضر یک واقعیت است و نه فیلمنامه ای از یک فیلم علمی تخیلی. و توسعه فناوری رایانه ، چاپ سه بعدی این دستگاه ها را کمک می کند تا افراد در مقابله با بیماری های چشمی ارزان تر و راحت تر به کار گیرند.

 

نیل هاربیسون ، نوازنده و هنرمند اهل کاتالونیا ، با یک بیماری نادر - آکروموپسی متولد شد و فقط رنگ سیاه و سفیدرا تشخیص می داد. وی تا سن 21 سالگی از این بیماری رنج می برد ، تا اینکه با آدام مونتادون آشنا شد ، که در مورد پروژه جدید خود Eyborg صحبت کرد . این سیستم رنگ ها را به صداهای خاص ترجمه می کند به گونه ای که انسان جهان را به شکلی جدید درک می کند.

 

تک رنگ - عدم درک رنگ. این بیماری در برخی از گونه های حیوانات طبیعی است. در مورد انسان ها ، تک رنگ یا نابینایی کامل رنگ ، یک بیماری است. شخصی که از آن رنج می برد ، فقط با درخشندگی خود رنگ ها را تشخیص می دهد. در این حالت ، دو شکل تک رنگ:

 

اكروماتوپسی یا مونوکرومازی میله ای که در آن هیچ مخروطی وجود ندارد و امواج نور به هر طول به عنوان یک احساس رنگ خاکستری درک می شوند.

تک رنگ مخروطی ، که در آن رنگهای مختلف به عنوان یک تن رنگ واحد درک می شوند.

 

نیل هاربیسون با یک آنتن که از گردن خود خارج شده است

به عنوان بخشی از برنامه Eyeborg ، داوطلب تجربه کاشت یک تراشه مخصوص با آنتن شد. هاربیسون شروع به درک پالت رنگی اطراف و شناسایی هر سایه با یک کلید موسیقی خاص شد. اکنون او حتی بین سایه های مادون قرمز و ماوراء بنفش ، غیرقابل دسترس برای بینایی انسان تمایز قائل می شود.

 

در ابتدا ، نیل دستگاهی عظیم و سنگین با وزن بیش از 5 کیلوگرم را می پوشید ، که مدت شارژ آن طولانی نبود. اکنون یک آنتن کاملاً جمع و جور از قسمت پشت نیل بیرون می رود و باتری های معمولی یک ماه استفاده دارند. علاوه بر این ، وی از حق مقامات انگلیس برای گرفتن عکس از گذرنامه با یك آنتن بیرون زده از سر برخودار شده است. به گفته این نوازنده ، این وسیله به شما این امکان را می دهد تا نور را حس کنید ، جزئی جدایی ناپذیر از بدن وی است. شما حتی می توانید بینایی را بدون چشم ها درمان کنید ، نکته اصلی این است که بتوانید راه حل های مناسبی برای تأثیرگذاری بر مغز پیدا کنید.

 

ماکولودیستروفی ، رتینیت پیگمنتوزا و بیماریهای ارثی چشم که در حدود 1.5 میلیون نفر در سراسر دنیا باعث از بین رفتن تدریجی بینایی یا نابینایی می شوند ، اما در حال حاضر بسیاری از آنها با کمک نوآوری های پیشرفته با موفقیت درمان می شوند.

 

دژنراسيون ماكولا يك اسم معمول برای گروهی از بيماری ها است كه در آن شبكيه مبتلا شده و بينايی مركزی مختل می شود. ماکولودیستروفی مبتنی بر آسیب شناسی عروقی و ایسکمی منطقه مرکزی شبکیه است که وظیفه بینایی مرکزی را بر عهده دارد. دژنراسیون ماکولا وابسته به سن یکی از شایع ترین دلایل نابینایی در افراد بالای 55 سال است.

 

 

Argus II ، ساخته Second Sight ، از مکانیسم چشم استفاده نمی کند ، بلکه در عوض بخشی از مغز را که وظیفه پردازش اطلاعات بصری - قشر بصری را بر عهده دارد ، بسیج می کند و بدین ترتیب بینایی حداقل می شود. دستگاه از دو عنصر تشکیل شده است: یک ایمپلنت شبکیه و یک سیستم خارجی که در عینک دوربینی بهمراه یک پردازنده کوچک نصب شده است. این دوربین تصاویر را در زمان واقعی ضبط می کند ، سپس توسط پردازشگر ویدیوی داخلی پردازش شده و آنها را به صورت بی سیم به ایمپلنت می فرستد. عرضه تکانه های الکتریکی به مغز کمک می کند تا تصویر نور را درک کند. این شرکت امیدوار است این نوآوری به 6 میلیون نفری که در معرض خطر جدی بینایی به دلیل سرطان ، رتینوپاتی دیابتی ، گلوکوم یا آب سیاه یا انواع مختلفی از آسیب ها هستند کمک کند.

 

در سال 2015، جراح از Manchester (بریتانیا)  اولین ایمپلنت چشم بیونیک را به یک بیمار با تشخیص "دژنراسیون ماکولا" نصب کرد . بنابراین ،بیمار 80 ساله ری فلین که بینایی خود را کاملاً از دست داده بود، با کمک ایمپلنت شبکیه دوباره توانست در فرم های رایانه ای بین رنگ ها تفاوت قایل شود. کاشت هنوز نمی تواند دید بسیار دقیقی ارائه دهد ، اما به بیماران کمک می کند تا الگوهای شفاف و شکل های سه بعدی را تشخیص دهند.

 

bioprinting 3D یک فناوری برای ایجاد مدل های حجمی بر اساس سلول با استفاده از چاپ سه بعدی است که عملکرد و زنده بودن سلول ها را حفظ می کند. چاپ سه بعدی چشم اندازهای خوبی برای استفاده در چشم پزشکی دارد. این امکان را به شما می دهد تا از نظر اقتصادی طراحی و تولید دریچه های گلوکوم ، لنزهای تماسی و ایمپلنت داخل چشمی کنید. Bioprinting امکانات جدیدی را برای پیوند ایجاد می کند: چاپ بافتهای زنده در نهایت منجر به ایجاد قرنیه عملکردی و سپس شبکیه خواهد شد. همچنین حائز اهمیت است که در قالبهای سه بعدی مدلهای آناتومیکی می توانند به عنوان کمکهای بینایی برای کارمندان پزشکی چاپ و مورد استفاده قرار گیرند ، تا تشخیص دقیق ، معالجه و آموزش دقیقتری از بیماران و خانواده های آنها انجام شود.

 

تاکنون ، راه حل های نوآورانه به فرد اجازه می دهد تا فقط خطوط و اشکال اشیاء را تشخیص دهد ، اما دانشمندان پیش بینی می کنند که در آینده ای نه چندان دور ، کیفیت تصویر بهبود می یابد و جزئیات بیشتری پیدا می کند. اجزای پوشیدنی سیستم که مردم را به سایبرگ تبدیل می کند نیز بهبود می یابد - اکنون این مجموعه از بسیاری از مؤلفه ها (دوربین ، عینک ، کابل) تشکیل شده است که خیلی راحت نیست. به زودی خواهیم دید که چگونه تراشه های بدون عناصر کمکی خارجی تا حد امکان راحت به زندگی افراد وارد می شوند.

 

محققان دانشگاه نیوکاسل یک نمونه اولیه از شبکیه مصنوعی ایجاد کرده اند که به درمان تعدادی از بیماری های چشم از جمله دژنراسیون ماکولا وابسته به سن کمک خواهد کرد.

 

شبکیه مصنوعی چشم از نانولوله‌های نیمه هادی و نانولوله‌های کربنی ساخته شده و انعطاف پذیری ذاتی در شکل طبیعی چشم را فراهم می کند. در آزمایشات اولیه مشخص شد که شبکیه مصنوعی باعث واکنش در برابر نور در حیواناتی می شود که نسبت به نور حساس نبودند.

 

ده ها هزار شبکیه مصنوعی در آزمایشگاه مهندسی ژنومی MIPT رشد کرده اند تا بتوانند سیستمی مبتنی بر یادگیری ماشینی بسازند که بتواند به طور مستقل بافت پیوند را انتخاب و رشد دهد. این سیستم مبتنی بر تشخیص تصویر AI است. اکنون روند ایجاد یک شبکیه مصنوعی حدود 100 هزار دلار هزینه دارد و 30 تا 50 هفته طول می کشد. 

 

حتی اگر قطره های چشم بلافاصله از بین نرود ، میزان جذب آنها از 5٪ تجاوز نمی کند. حتی 10 سال پیش ، لنزهای تماسی با ویتامین E در روند برتر برای درمان گلوکوم ، آب مروارید و خشکی چشم گنجانده شده اند.این عنصر طبیعی ، نور ماوراء بنفش را بدون کاهش شفافیت لنز مسدود می کند و برای پیشگیری از بیماری ها مفید است. این فهمیده شد که لنزهای دارای این ماده ضدعفونی کننده باعث جذب دارو در چشم ، کاهش جذب سیستمیک و در نتیجه رفع عوارض داروهای ضد گلوکوم از دستور کار خود می شوند و چنین لنزهایی تا 30 روز قابل پوشیدن هستند. دانشمندان حتی پس از آن فهمیدند که در صورت تسهیل فرایند تجویز درمان نیز مؤثر خواهد بود - فقط نیمی از بیماران مطابق پروتکل دارویی روزانه گلوکوم عمل می کنند.

 

بعد از گذشت 10 سال با بسیاری از بیماری های چشم ، بهترین راه استفاده ازدارو به طور مستقیم به چشم ها باقی می ماند. گروهی از محققان سنگاپور ، یک پد پلیمر انعطاف پذیر با مجموعه ای از میکرونیدل ها که با عملکرد مخازن به آن متصل شده اند ، ایجاد کرده اند . به دلیل ساختار دو لایه به داخل چشم ، میکرونیدلها به طور همزمان چندین دارو تزریق می کنند. یک سری آزمایشات in vitro و in vivo اثربخشی و ایمنی را تأیید کرد : پس از پنج روز ، منطقه نواحی عروقی با ساختاری دو لایه از میکرون ها و 44٪ با سرعت در حال حل کردن میکرون های معمولی 90٪ کاهش یافت. استفاده از قطره چشمی با همان داروی درمانی نتیجه قابل توجهی نداد.

محققان دانشگاه جورجیا Tech & Emory در حال کار بر روی میکرون ها برای درمان ایمن و موثر هستند. فناوری های جدید اندازه سوزن ها را کاهش می دهد و مساحت کاربرد را تغییر می دهد ، در نتیجه روند مصرف دارو ساده می شود. در حال حاضر مشخص است که پوشش میکرونیدل ها سرانجام قطره چشم را "شکست" می دهد .

 

سایبورگیزاسیون امری اجتناب ناپذیر است و پیشرفت آن توسط فیزیکدان انگلیسی جان دزموند برنال در کتاب خود در سال 1929، the Flesh and the Devil    پیش بینی شده است. سایبورگیزاسیون دقیقاً ترسناک است تا زمانی که زندگی دلیلی برای رویارویی با آن شخصاً فراهم نکند: برای افراد دارای معلولیت ، این ابزاری مؤثر برای بازیابی کیفیت زندگی و برخی عملکردها است. همانطور که در مورد نیل هاربیسون نیز وجود دارد. احساسات افرادی که بینایی خود را دوباره به دست آوردند و دانشمندان را به فتح پیشرفت های جدید فناوری تشویق کردند.