Biyoteknoloji / Sağlık
Beyin İmplantı ile Körlüğe Kısmi Çözüm Sağlandı
İspanya'daki Miguel Hernández Üniversitesi'nde yapılan altı aylık bir klinik araştırmada, Utah Elektrot Dizisi (UEA), görme engelli bireylerde yararlı bir görme duyusunu geri kazanma ve bağımsızlıklarını artırma konusunda yüksek potansiyel gösterdi. 16 yıl önce tamamen körlüğe neden olan, toksik optik nöropati gelişen 60 yaşındaki eski bir bilim öğretmeni olan Berna Gómez, Utah Üniversitesi'ndeki John A. Moran Göz Merkezi'nden bilim adamları ve Miguel Hernández Üniversitesi'nden Eduardo Fernández ile çalışmak için gönüllü oldu. Gómez, UEA'yı beynin görsel bölgesine uzun bir süre boyunca implante eden ve tekrarlanan uyarıları alan ilk kişidir.
Utah Üniversitesi'nden biyomühendis olan eş-baş araştırmacı Richard Normann , ilk UEA'yı 30 yıl önce geliştirdi. Cihaz, kör insanlara faydalı vizyonu geri kazandırmak amacıyla nöronların elektriksel aktivitesini kaydetmek ve uyarmak için beyne implante edilen 100 mikroelektrot dizisinden oluşur.
Journal of Clinical Investigation'da bildirilen bu çalışma için ekip, görüntüleri gerçek zamanlı olarak ileten minyatür bir video kamera ile donatılmış bir çift gözlük içeren deneysel Moran/Cortivis Görsel Protezini kullandı. Kamera tarafından toplanan görsel veriler özel yazılımlar tarafından kodlanıp ve UEA'ya gönderiliyor. Dizi daha sonra nöronları, bir görüntü oluşturmak için Gómez tarafından beyaz ışık noktaları olarak algılanan fosfenler (görsel girdi olmadan görülen ışık parlamaları) üretmeleri için uyarıyor.
Elektrot dizisinin implantasyon konumunu optimize etmek için araştırmacılar, deneğin birincil görsel korteksinin yüzey anatomisinin ve nörovasküler yapılarının üç boyutlu bir rekonstrüksiyonunu oluşturmak için ameliyattan önce MR görüntülemeyi kullandılar. Sağ oksipital korteksin, büyük kan damarlarından kaçınarak kolayca erişilebilen bir bölgesini seçtiler.
Bir beyin cerrahı, istenen konuma merkezlenmiş bir kraniyotomi gerçekleştirdi ve silikon tabanından dışarı çıkıntı yapan 96 mikroelektrot ile 4 mm kare UEA'ya implante etti. Elektrotun harici konektörü, altı titanyum mikro vida kullanılarak kafatasına bağlandı. Gómez, haftada beş gün, günde bir veya iki kez, seans başına dört saate kadar elektrik stimülasyonu ve çok üniteli nöral kayıt seanslarına tabi tutuldu. Altı aylık çalışma süresi boyunca, yaklaşık 540 saat stimülasyon aldı.
Işığı tanımlama
Kör insanlar genellikle spontan fosfenler adı verilen rastgele ışık parlamaları yaşadıklarından, Gómez bunları elektrikle indüklenen fenomenlerden ayırt etmek için eğitildi. İmplantasyondan sonraki ilk günlerde, 5-10 saniyede bir atak bildirdi, ancak 12 hafta sonra bunlar sadece ara sıra meydana geldi. Yaklaşık iki aylık eğitim süresi boyunca, elektrikle indüklenen fosfenlerin her zaman görsel alanının aynı genel bölgesinde lokalize olduğunu ve başlangıcı belirtmek için kullanılan düşük frekanslı bir işitsel tonla birlikte göründüklerini fark etmeyi öğrendi.
Araştırmacılar, uyarıcı elektrot sayısının ikiden 16'ya çıkarılmasının, fosfenlerin algılanan parlaklığını, netliğini ve boyutunu önemli ölçüde artırdığını belirlediler. İkiden fazla elektrot uyarıldığında Gómez'in ışık noktalarını görmesini daha kolay olduğunu gözlemlediler. Uyarıcı elektrotları birbirinden ayırmak, ayrı ayrı görüntüler oluşturabilen 400 µm aralıklı elektrotlarla, şekillerin ve harflerin tanınmasını da iyileştirdi.
Gómez daha sonra birden fazla harfi tanımlayabildi ve bunların büyük veya küçük harf olup olmadığını ayırt edebildi. Ayrıca özel olarak tasarlanmış bir video oyunu oynarken farklı desenler ve elektrot grupları arasında ayrım yapabildi.
Ekip, algılanan görüntülerin renginin ve parlaklığının, bireysel mikro elektrotları uyarmak için kullanılan elektrik akımını ayarlayarak kontrol edilebileceğini buldu. Eşik uyaran seviyesinin %50'sinin üzerindeki akımlar (tek elektrot için 66,8±36.5 µA) daha parlak ve daha beyaz ışık üretti; düşük akımlar, sepya renginin loş görüntülerini yarattı. En yüksek parlaklık derecelerine yaklaşık 90 μA'lık akımlarla ulaşıldı.
Normann ile 30 yılı aşkın bir süredir iş birliği yapan Fernández, "Bu sonuçlar çok heyecan verici çünkü hem güvenlik hem de etkinlik gösteriyorlar. Bu tür cihazların, görme yetisini kaybetmiş insanlar için işlevsel görüşü geri kazanma potansiyelini göstererek ileriye doğru önemli bir adım attık." dedi.
Normann, "Bu araştırmanın bir amacı, kör bir kişiye daha fazla hareket kabiliyeti kazandırmaktır. Bir kişiyi, kapıları veya arabaları kolayca tanımlamalarına izin verebilir. Bağımsızlığı ve güvenliği artırabilir. Bunun için çalışıyoruz.”dedi.
Kaynak:physicsworld.com