Yeni Atılım, Görmeyi Geri Getirebilen Görme İmplantlarının Önünü Açıyor

Araştırmacılar, vücutta bozulmadan kalabilen, nöron boyutunda elektrotlara sahip küçük bir implant geliştirdiler ve körler için gelecekte görme implantları için potansiyel sunuyorlar. Bu implant, bireysel pikseller gibi davranan çok sayıda elektrotla görüntüler oluşturarak beynin görsel korteksini uyarabilir.

Araştırma ekibinden oluşan bir ekip Chalmers Teknoloji Üniversitesi İsveç’te, Freiburg Üniversitesi ve Hollanda Sinirbilim Enstitüsü, zamanla vücutta bozulmadan kalabilen, tek bir nöron büyüklüğünde elektrotlara sahip, oldukça küçük bir implant geliştirdi; körler için gelecekte görme implantları için umut vaat eden benzersiz bir kombinasyon.

Genellikle bir kişi kör olduğunda, gözün bir kısmı veya bir kısmı hasar görür, ancak beyindeki görsel korteks hâlâ çalışır durumda ve girdi bekliyor. Görme restorasyonu için beyin stimülasyonu düşünülürken, bir görüntü için yeterli bilgiyi oluşturmak üzere implanta binlerce elektrotun yerleştirilmesi gerekir. Bir implant yoluyla beynin görsel korteksine elektriksel uyarılar gönderilerek, her elektrot bir pikseli temsil edecek bir görüntü oluşturulabiliyor.

“Bu görüntü, tam görüş sahibi birinin görebileceği dünya olamaz. Elektriksel darbelerin oluşturduğu görüntü, otoyoldaki matris panosu, karanlık bir alan ve size verilen bilgiye göre aydınlanan bazı noktalar gibi olacaktır. Projenin teknoloji geliştirme bölümünü yöneten ve Biyoelektronik Profesörü olan Maria Asplund, “Ne kadar çok elektrot onu beslerse görüntü o kadar iyi olur” diyor. Chalmers Teknoloji Üniversitesi… isveçte.

Projenin teknoloji geliştirme bölümünü yöneten Maria Asplund, İsveç’teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nde Biyoelektronik Profesörüdür.

Bu çalışmada oluşturulan görme implantı, birçok elektrotun arka arkaya yerleştirildiği bir ‘iplik’ olarak tanımlanabilir. Uzun vadede, her birine binlerce elektrotun bağlı olduğu birkaç ipliğe ihtiyacınız olacak ve bu çalışmanın sonuçları, böyle bir implanta yönelik önemli bir adımdır.

Görme implantlarının geleceği

Kör kişilerde görmeyi iyileştirecek elektrikli implant yeni bir kavram değil. Bununla birlikte, şu anda insan hastalarda araştırılan implant teknolojisi 1990’lı yıllardan kalmadır ve iyileştirilmesi gereken çeşitli faktörler vardır; örneğin, hacimli boyut, büyük boyutlarından dolayı beyinde yara izi, zamanla korozyona uğrayan malzemeler ve malzemeler. fazla katı olmak.

Araştırmacılar, tek bir nöron boyutunda gerçekten küçük bir elektrot oluşturarak, tek bir implanta çok sayıda elektrot yerleştirme ve kullanıcı için daha ayrıntılı bir görüntü oluşturma potansiyeline sahip oluyor. Esnek, aşındırıcı olmayan malzemelerin benzersiz karışımı, bunu görme implantları için uzun vadeli bir çözüm haline getiriyor.

“Görme implantı bileşenlerinin minyatürleştirilmesi çok önemlidir. Özellikle elektrotların, ‘beynin görsel alanlarındaki’ çok sayıda noktaya uyarıyı çözebilecek kadar küçük olmaları gerekir. Ekibin ana araştırma sorusu şuydu: ‘Elimizdeki malzemelerle bir implanta bu kadar çok elektrodu sığdırıp onu yeterince küçük ve aynı zamanda etkili hale getirebilir miyiz?’ ve bu çalışmanın cevabı şuydu: evet” diyor Profesör Asplund.

Boyut ne kadar küçük olursa korozyon o kadar kötü olur

Bu kadar küçük ölçekte bir elektrikli implant yaratmak, özellikle insan vücudu gibi zorlu bir ortamda bazı zorlukları da beraberinde getiriyor. En büyük engel elektrotların küçük yapılması değil, bu kadar küçük elektrotların nemli, rutubetli ortamda uzun süre dayanabilmesidir. Cerrahi implantlarda metallerin korozyonu çok büyük bir sorundur ve metal, korozyona uğrayan kısmın yanı sıra işlevsel kısım olduğundan metal miktarı çok önemlidir. Asplund ve ekibinin yarattığı elektrikli implant, 40 mikrometre genişliğinde ve 10 mikrometre kalınlığında, bölünmüş saç gibi çok küçük ölçülerde ve metal kısımları yalnızca birkaç yüz nanometre kalınlığında. Ve süper küçük görüntü elektrodunda çok az metal bulunduğundan, korozyona uğramayı ‘gösteremez’; aksi takdirde çalışmayı bırakırdı.

Geçmişte bu sorunun çözülmesi mümkün değildi. Ancak şimdi araştırma ekibi, korozyona uğramayan, bir araya getirilmiş benzersiz bir malzeme karışımı oluşturdu. Bu, implantın çalışması için gereken elektriksel uyarıyı nöronlardaki elektriksel tepkilere dönüştürmek için iletken bir polimer içerir. Polimer, metal üzerinde koruyucu bir katman oluşturur ve elektrodu korozyona karşı çok daha dayanıklı hale getirir; esasen metali kaplayan koruyucu bir plastik katmandır.

“Uyguladığımız iletken polimer-metal kombinasyonu, görme implantları için devrim niteliğindedir çünkü bu, implantın tüm ömrü boyunca işlevsel kalabileceği anlamına gelir. Artık bir nöron (sinir hücresi) kadar küçük elektrotlar yapmanın ve bu elektrotun beyinde çok uzun zaman dilimleri boyunca etkili bir şekilde çalışmasını sağlamanın mümkün olduğunu biliyoruz ki bu, şu ana kadar eksik olduğu için umut verici. Bir sonraki adım, 1000’lerce elektrot için bağlantılara sahip olabilecek bir implant oluşturmak olacak” diyor Asplund, şu anda devam eden AB projesi Neuraviper’da daha büyük bir ekip tarafından araştırılan bir şey.

Daha fazla bilgi: çalışma yöntemi

Yöntem, farelerin beynin görsel korteksine gelen elektriksel bir uyarıya yanıt verecek şekilde eğitildiği Hollanda Sinirbilim Enstitüsü’ndeki araştırma ortakları tarafından uygulandı. Çalışma, farelerin yalnızca birkaç seansta elektrotlar aracılığıyla uygulanan uyarıya tepki vermeyi öğrenmediğini, aynı zamanda farelerin algı bildirdiği minimum akım eşiğinin standart metal bazlı implantlardan daha düşük olduğunu gösterdi. Araştırma ekibi ayrıca implantın işlevselliğinin zamanla, hatta bir fare için doğal ömrünün sonuna kadar sabit kaldığını bildirdi.

Referans: Corinne Orlemann, Christian Boehler, Roxana N. Kooijmans, Bingshuo Li, Maria Asplund ve Pieter R. Roelfsema, 07 Şubat 2024, “Farelerde Stabil Protez Görsel Algısı için Esnek Polimer Elektrotlar”, Gelişmiş Sağlık Malzemeleri.