زرع العين بحجم خلية الدماغ يعالج العمى

كجزء من الجهد المبذول لعلاج العمى، صمم فريق من العلماء الأوروبيين غرسة عين صغيرة للغاية تحول الإشارات الكهربائية بشكل أكثر فعالية إلى صور بصرية في الدماغ.

غالبًا ما يكون العمى نتيجة لتلف جزء من العين. ومع ذلك، هذا لا يؤثر على القشرة البصرية في الدماغ. لا يزال نشطًا وينتظر رسائل من العين حول العالم الخارجي.

مفهوم قديم إدخال زرع بصري في الأشخاص المكفوفين ليس مفهومًا جديدًا. ومع ذلك، منذ إنشائها في التسعينيات، تعاملت تكنولوجيا الزرع مع العديد من التحديات. تتطلب زرع الآلاف من الأقطاب الكهربائية لتقليد الإشارات الكهربائية التي ترسلها العين إلى الدماغ لتوليد صورة بصرية. يمثل القطب الكهربائي الواحد بكسلًا واحدًا فقط من المعلومات. يجعل حجم الزرع الضخم والندوب المحتملة للدماغ من الصعب إيواء الأقطاب الكهربائية هناك لفترات طويلة من الزمن.

صورة العالم

تقول ماريا أسبلوند، أستاذة الإلكترونيات الحيوية في جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد: «لن تكون هذه الصورة هي العالم حيث سيتمكن شخص ذو رؤية كاملة من رؤيتها». ستكون الصورة التي تم إنشاؤها بواسطة النبضات الكهربائية مثل لوحة المصفوفة على الطريق السريع، والفضاء المظلم وبعض البقع التي من شأنها أن تضيء اعتمادًا على المعلومات التي يتم إعطاؤها لك. وكلما زاد عدد الأقطاب الكهربائية التي «تغذيها، كلما كانت الصورة أفضل».

الرؤية الجديدة

وفقًا للدراسة المنشورة في مواد الرعاية الصحية المتقدمة، تختلف زراعة الرؤية الجديدة هذه عن نماذج الزرع السابقة لأنها صغيرة مثل خلية دماغية واحدة. من خلال تصميم العديد من «خيوط» الأقطاب الكهربائية الموضوعة في صف واحد تلو الآخر، يمكن للباحثين وضع الآلاف من الأقطاب الكهربائية على غرسة واحدة. كلما زاد عدد الأقطاب الكهربائية التي تتناسب مع الغرسة، زادت تفاصيل الصورة.

غرسة صغيرة

ابتكرت مجموعة من الباحثين من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد وجامعة فرايبورغ والمعهد الهولندي للعلوم العصبية غرسة صغيرة بشكل استثنائي، مع أقطاب بحجم خلية عصبية واحدة يمكن أن تظل أيضًا سليمة في الجسم بمرور الوقت - وهو مزيج فريد يعد بزرع الرؤية المستقبلية للمكفوفين.

سؤال البحث الرئيسي

وتوضح أسبلوند: «تصغير مكونات زرع الرؤية أمر ضروري». خاصة الأقطاب الكهربائية، حيث يجب أن تكون صغيرة بما يكفي لتكون قادرة على حل التحفيز لأعداد كبيرة من البقع في «المناطق البصرية للدماغ». وكان سؤال البحث الرئيسي للفريق، «هل يمكننا ملاءمة العديد من الأقطاب الكهربائية على الزرع مع المواد التي لدينا وجعلها صغيرة بما فيه الكفاية وفعالة أيضا؟» وكانت الإجابة من هذه الدراسة - نعم.

عقبات أخرى

هناك عقبة أخرى تغلب عليها الباحثون بزرع الرؤية الجديد هذه وهي صدأ مواد الزرع بمرور الوقت. من الصعب الحفاظ على الأقطاب الكهربائية لفترة طويلة في بيئة رطبة، ويمكن أن يخلق التآكل المعدني في عمليات الزرع الجراحية مجموعة جديدة كاملة من المشاكل الصحية.

استخدم الباحثون مزيجًا فريدًا من المواد غير المتآكلة الطبقات معًا، بما في ذلك البوليمر الموصل لتحويل الإشارات الكهربائية. يخلق البوليمر طبقة واقية لتغطية المعدن وجعله أكثر مقاومة للتآكل.

الحد من المعدن

ركز الباحثون أيضًا على الحد من كمية المعدن في الزرع البصري. يبلغ عرض الزرع 40 ميكرومترًا فقط وسمكه 10 ميكرومترات - أي ما يعادل حجم الشعر المنقسم - مع سماكة الأجزاء المعدنية بضع مئات من النانومترات. تقلل الكميات المنخفضة من المعدن في قطب الرؤية بشكل كبير من فرصة عدم عمل الزرع.

الخطوة التالية

تقول أسبلوند: «نحن نعلم الآن أنه من الممكن جعل أقطاب كهربائية صغيرة مثل الخلايا العصبية والحفاظ على هذا القطب يعمل بشكل فعال في الدماغ على مدى فترات زمنية طويلة جدًا، وهو أمر واعد لأن هذا كان مفقودًا حتى الآن. ستكون الخطوة التالية هي إنشاء غرسة يمكن أن يكون لها اتصالات لآلاف الأقطاب الكهربائية».يعمل مؤلف الدراسة حاليًا على إدخال الآلاف من الأقطاب الكهربائية لهذا الزرع البصري في مشروع آخر يسمى Neuraviper.

غرسة بصرية

استخدم المؤلفون الفئران لاختبار فعالية هذه الغرسة البصرية الجديدة. تم تدريب الفئران على الاستجابة لنبعة كهربائية في القشرة البصرية للدماغ. بعد بضع جلسات، تعلمت الفئران التفاعل مع التحفيز من الأقطاب الكهربائية، وكانت العتبة اللازمة للفئران للإبلاغ عن الإدراك أقل من تلك اللازمة للغرسات المعدنية الأخرى. إضافة إلى ذلك، ظل الزرع مستقرا في الفئران. عملت عملية زرع واحدة لكل فأر حتى نهاية عمره الطبيعي.