Зір майбутнього: штучні очі, сітківка і імпланти в мозку

1. Кіборгізація: бионические очі
2. Фільм «Термінатор»
3. Імпланти в головному мозку
4. штучна сітківка
5. Помилка в коді
6. Діагностика та відновлення після операції
7. Яким буде зір майбутнього?

У 2018 році 39 мільйонів чоловік залишаються сліпими. Через спадкових захворювань, старіння тканин, інфекцій або травм. Одна з головних причин - це хвороби сітківки. Але наука розвивається так швидко, що фантастика переходить з книг в лабораторії і операційні, знімаючи бар'єр за бар'єром. Нижче ми розглянемо, яке майбутнє чекає офтальмологію, як лікуватимуть (і вже лікують), повертати зір, діагностувати недуги і відновлювати очі після операцій.

Кіборгізація: бионические очі

Головний тренд офтальмології майбутнього - бионические очі. У 2018 року вже існують чотири успішні проекти, і штучні очі зараз - далеко не картинка з футуристичного фентезі.

Фільм «Термінатор»

Найцікавіший проект - це Argus II від Second Sight. Пристрій складається з імпланта, окулярів, камери, кабелю і відеопроцесора. Імплант, має передавач, імплантується в сітківку. Носиться з окулярами камера фіксує зображення, які процесор обробляє, генеруючи сигнал, передавач імпланта приймає його і стимулює клітини сітківки. Так реконструюється зір. Розробка спочатку призначалася для хворих макулодистрофію. Це вікове захворювання, воно супроводжується слабким кровопостачанням центру сітківки і призводить до сліпоти.

У чому недолік технології? Пристрій коштує шалені 150 тисяч доларів і не повертає зір повністю, лише дозволяючи розрізняти силуети фігур. Станом на 2017 рік 250 чоловік носять Argus II, що, безумовно, мізерно мало.

У Argus II є аналоги. Наприклад, Boston Retinal Implant. Він теж створений спеціально для пацієнтів з макулодистрофію і пігментним ретинітом (розкладанням фоторецепторів сітківки). Він працює за схожим принципом, направляючи сигнали нервовим клітинам і створюючи схематичне зображення об'єкта. Варто назвати і IRIS, створений для пацієнтів на останніх стадіях деградації сітківки. IRIS складається з відеокамери, що носиться процесора і стимулятора. Від них відрізняється Retina Implant AG. Імплант вловлює фотони і активує зоровий нерв, при цьому пристрій обходиться без зовнішньої камери.

Імпланти в головному мозку

Як не дивно, лікувати зір можна, не торкаючись очей. Для цього достатньо імплантувати в мозок чіп, який буде стимулювати короткими електричними розрядами зорову кору. В цьому напрямку працює згаданий вище Second Sight. Компанія розробила альтернативну версію Argus II, яка зовсім не стосується очі і працює з мозком безпосередньо. Девайс буде стимулювати нервові клітини струмом, сповіщаючи мозок про потік світла.

штучна сітківка

Ми сказали, що пігментний ретиніт вражає фоторецептори сітківки, через що людина перестає сприймати світло і сліпне. Це захворювання кодується генетично. Сітківка складається з мільйонів рецепторів. Мутація лише в одному з 240 генів запускає їх загибель і псує зір, навіть якщо пов'язані з нею зорові нейрони будуть цілі. Як бути в цьому випадку? Імплантувати нову сітківку. Штучний аналог складається з електропровідного полімеру з шовкової підкладкою, загорнутого в полімерний напівпровідник. Коли падає світло, напівпровідник поглинає фотони. Виробляється струм, і електричні розряди стосуються нейронів сітківки. Експеримент з мишами показав, що при освітленості в 4-5 люксів, як на початку сутінків, миші з імплантами реагують на світло так само, як і здорові гризуни. Томографія підтвердила, що зорова кора мозку щурів була активна. Неясно, чи буде розробка корисної для людей. Італійський технологічний інститут (IIT) обіцяє відзвітувати про результати дослідів в 2018 році.

Помилка в коді

Носяться, вшивають і вбудовані пристрої - не єдина надія офтальмології. Для того щоб повернути зір, можна переписати генетичний код, через помилки в якому людина почала сліпнути. Метод CRISPR, який базується на ін'єкції розчину з вірусом, що несе правильний варіант ДНК, виліковує спадкові захворювання. Виправлення коду дозволяє боротися з віковою дегенерацією сітківки, а також з амаврозом Лебера - вкрай рідкісним недугою, що вбиває світлочутливі клітини. У світі на нього страждає близько 6 тисяч осіб. Препарат Luxturna обіцяє покінчити з ним. Він містить розчин з правильною версією гена RPE65, шифрувального структуру необхідних білків. Це ін'єкційний препарат - його вводять в око мікроскопічної голкою.

Діагностика та відновлення після операції

Супроводжуючий нас всюди смартфон - прекрасний інструмент для швидкої і точної діагностики. Наприклад, синхронізований зі смартфоном офтальмоскоп Peek Vision дозволяє робити знімки сітківки де і коли завгодно. А Google в 2016 році представив алгоритм аналізу зображень, заснований на штучному інтелекті, який дозволяє виявляти ознаки діабетичної ретинопатії на знімках сітківки. Алгоритм відшукує дрібні аневризми, що вказують на патологію. Діабетична ретинопатія - це важке ураження судин сітківки ока, що призводить до сліпоти.

Майбутнє - за швидким відновленням після операцій. Цікавий препарат Cacicol, представлений турецькими дослідниками в 2015 році. Їх розробка знімає біль, підвищену чутливість і печіння після операції на очах. Препарат вже випробували клінічно: пацієнти, яким зшивали рогівку (цей метод використовується при лікуванні її стоншування - кератоконуса), відзначали зниження побічних ефектів.

Яким буде зір майбутнього?

Уже зараз офтальмологія досягла вражаючих успіхів: перш невиліковну сліпоту можна звернути, а спадкові захворювання побороти, переписавши кілька ділянок генетичного коду. В якому напрямку буде йти розвиток? Спробуємо припустити:

• Краще запобігти, ніж лікувати. Окуліст в смартфоні і нейронна мережа, яка має діагноз, обіцяють помітно скоротити ризик запущених і ледь виліковних хвороб очей. Доповнена реальність (AR) дозволить поширювати медичні знання в ігровій і необтяжливою формі. Уже зараз є додатки AR, що моделюють наслідки катаракти і глаукоми. Знання, як відомо, сила.
• Замінити, якщо не можна вилікувати. Кіборгізація - це ключовий медичний тренд. Нинішні розробки гарні, але вони реконструюють зір лише частково, дозволяючи розрізняти розмиті контури. У найближчі десять років технологія буде йти по шляху підвищення якості зображення і деталізації. Важливе завдання - позбутися від носяться компонентів: камери, окулярів, кабелю. Імплант повинен стати м'якше і, можна сказати, більш дружелюбним для тканин людини, щоб не поранити їх. Ймовірно, чіпи без зовнішніх допоміжних елементів, що імплантуються прямо в мозок, - це найперспективніша гілка кіборгізаціі зору.
• Дешевше і доступніше: 150 тисяч доларів за пристрій поки роблять бионические очі дуже далекими від ринку і недосяжними для більшості хворих. Наступний крок - зробити їх максимально доступними.
• Відновлення за годинник: вживлення чіпів, корекція сітківки і навіть виправлення ДНК вимагають хірургічного втручання. Воно залишає різь, печіння, фантомні болі і інші неприємні наслідки. Препарати майбутнього будуть регенерувати пошкоджені тканини за годинник.
• Фантастичне зір для всіх: миттєвий знімок за допомогою очі і сітківка, підключена до інтернету, тільки зараз виглядають як наукова фантастика.