بازگشت بینایی با شبکیه تصنعی چشم
در اطراف ما آدم هایی هستند که به دلیلی (از یک تصادف ساده گرفته تا اصابت ترکش یک خمپاره) چشمان شان را از دست داده اند.
شاید چند سال قبل، این اشخاص ناچار بودند که با این نازیبایی در چهره شان کنار بیایند؛ ولی جهان پزشکی امروز میتواند این زیبایی از دست رفته را به چشم‌ها بازگرداند.
چشم تصنعی ، پدیده‌ای است که با پیشرفت هایی که در چشم پزشکی شکل گرفته، میتواند زیبایی را به چهره‌ها بازگرداند.
پروتزهای دیداری یا «چشم بیونیک» وعدۀ ایجاد دید تصنعی برای مبتلایان به نقص بینایی که در گذشته می‌دیدند، داده است.
دید مصنوعی: انسان‌های با چشم تصنعی چگونه می‌بینند؟
این دستگاه‌ها شامل میکروالکترودها است که با عمل جراحی در درون یا کنار چشم در امتداد عصب اپتیک (که ایمپالس‌ها را از چشم به مغز جابه‌جا میکند) یا مغز قرار میگیرند.
میکروالکترودها بخشهایی از ساختار بینایی را که همچنان دارای کارکرد اند در فردیکه دید خود را از دست داده است، تحریک میکنند. آنها این کار را با پالس‌های الکتریکی کوچک شبیه آنچه در گوش بیونیک یا ایمپلنت حلزون گوش استفاده میشود، انجام میدهند.
تحریک الکتریکی نورون‌های باقیمانده سبب میشود فرد لکه‌های کوچک نور را که فسفن (phosphene) نامیده می‌شوند، ببیند.
فسفن پدیده‌ای است که در آن تجربۀ دیدن نور بدون ورود نور به چشم صورت میگیرد؛ مانند مشاهدۀ رنگ هنگامی که چشم خود را می‌بندیم.
این فسفن‌ها در انسان‌های با چشم بیونیک (مصنوعی) برای طراحی صحنۀ دیداری استفاده میشود.
بنابراین، دید حاصل از چشم تصنعی، دید طبیعی نیست؛ مجموعه‌ای از لکه‌های نور و اشکال که فرد برای تفسیر محیط اطراف خود استفاده میکند.
هم اکنون، بینایی حاصل از چشم تصنعی بسیار اساسی و پایه‌ای است و میتوان برای کارهایی مانند شناسایی مکان شی، تشخیص فرد ویا یافتن راه استفاده شود.
پژوهشگران امیدوارند سیستم چشم تصنعی در آتیه، دید با رزولوشن‌های (دقت) بالا مهیا کنند.
چشم بیونیک (مصنوعی) چگونه کار میکند؟
چشم تصنعی تصویر را از دوربین ویدئویی (تصویر پایین سمت چپ) به حالت کنتراست بالا (تصویر میانی) تبدیل میکند که قسمتی از آن برای پردازش بیشتر گزینش و انتخاب میشود.
سایۀ آبی رنگ در تصویر، مرتبط به کاهش میدان دید در چشم تصنعی نمونه است.
بعد، پردازندۀ ویدئوی خارجی این تصویر با کنتراست بالا را به پارامترهای تحریک الکتریکی تبدیل میکند که به الکترودهای جای گذاری شده در چشم جابه‌جا می‌شوند.
استفاده کنندۀ چشم تصنعی تصویر تاری را که شامل لکه‌های نور است (تصویر سمت راست)، اخذ میکند.
استفاده کنندگان چشم تصنعی در واقع چه می‌بینند؟
ما از تجربه‌های بیماران خود اطلاع داریم که فعالیت‌های الکترودها مانند لکه‌های درخشان به جای درک‌های پایدار و منظم دیده می‌شوند.
بنابراین، دنیا مجموعه‌ای از لکه‌های نور است که برای تشکیل شکل پایه مانند طول و عرض کنار هم مرتب شده اند و موقعیت تقریبی شی را در برابر دوربین نشان میدهد.
گفتۀ استفاده کنندگان دیگر این چنین بود:
مانند نگاه به آسمان شب جایی که میلیون‌ها نور براق وجود دارد که شبیه بی نظمی کاملی هستند.
استفاده کنندگان برای تفسیر تصاویر دوربین به این نورهای نامنظم احتیاج دارند.
میدان دید (گسترۀ دنیا قابل مشاهده) کوچک است -حدود ۳۰ درجه- بنابراین، استفاده کنندگان احتیاج به حافظۀ خوبی برای قرار دادن کل تصاویر کنار همدیگر دارند.
بکارگیری چشم تصنعی
ارتقاء پردازش تصاویر و ویدئوی خارجی میتواند اینجا یاری دهنده باشد.
به عنوان نمونه، دوربین‌های سنجش از راه دور موانعی مانند سطل زباله کنار پیاده رو را مشخص‌تر نشان میدهد ویا دوربین‌های حرارتی اشکال انسانی را برجسته میکند.
هم اکنون، بهترین برآیند شدیدأ به شغل و انرژی بخشی فرد بیمار وابسته است.
چه کسی از چشم تصنعی استفاده میکند؟
نوع چشم تصنعی که شاید گزینه‌ای برای مریض باشد، به دلیل فقدان بینایی وابسته است. چشم تصنعی شبکیه‌ای در درون کرۀ چشم قرار میگیرد و صرفا برای افرادی پسندیده است که بینایی خود را به علت بیماری‌های خاص از دست داده باشند،
مانند نوع ارثی دژنره شدن شبکیه که بنام رتینیتیس پیگمنتوسا (از بین رفتن تدریجی شبکیه) شناخته میشود و دژنره شدن ماکولا که در ارتباط با سن است.
تا به امروز، فقط گرفتاران بیماری دژنراتیو شبکیه توانسته اند چشم تصنعی را دریافت نمایند.
سه چشم بیونیک شبکیه‌ای برای فروش تجاری تایید شده اند: Argus II در ایالات متحدۀ آمریکا، Alpha-AMS در آلمان و IRIS V۲ در فرانسه توسعه یافته اند.
ما در سال ۲۰۱۲ تا ۲۰۱۴ با بکارگیری دستگاهی جدید در ملبورن استرالیا کارآزمایی بالینی را با سه نفر انجام دادیم.
این سیستم احتمال دارد عمل جراحی ایمن‌تری نسبت به جای گذاری چشم تصنعی در پشت چشم به جای درون چشم باشد.
قبل عمل جراحی، بیماران ملبورنی قادر به دیدن حرکت دست در جلوی صورت خود نبودند. با ایمپلنت چشم تصنعی توانستند مکان اشیا را گزینش کنند. این‌ها نشان میدهند. ایمپلنت ، اطلاعات دیداری مفیدی را از جهان حقیقی ارایه می‌نماید.
ما در حال آماده شدن برای آزمایش نسل دوم ایمپلنت در سال آتیه هستیم.
این‌ها همه ایمپلنت شبکیه‌ای هستند که منحصرا برای مبتلایان به رتینیتیس پیگمنتوسا (retinitis pigmentosa) استفاده میشود.
ایمپلنت شبکیه شامل میکروالکترودها در چشم است.
دوربین ویدئویی شیشه‌ای خارجی تصاویری را که مقرر شده است به وسیلۀ محرک قابل نصب (در تصویر بالای گوش قرار دارد) به میکروالکترودها جابه‌جا شوند، ضبط میکند.
ایمپلنت هایی که بر روی عصب اپتیک (بینایی) ویا مستقیما در مغز قرار میگیرند، توانایی دارند مزایایی را برای آنهایی که دارای طیف گسترده‌ای از حالات مانند تروما و گلوکوما هستند، مهیا کنند.
دستگاه‌های برای این وضعیت خاص در مرحلۀ تحقیق هستند و انتظار می‌رود در آیندۀ نزدیک وارد کارآزمایی‌های بالینی انسانی شوند.
کیفیت دید ایمپلنت‌های شبکیه‌ای شدیدأ به سالمی چشم باقی ماندۀ فرد بیمار و توانایی تفسیر فسفن‌های ایجاد شده وابسته است.
هدف الکترودهای جای گذاری شده، برگرداندن و تکرار کارکرد سلول‌های حساس به اشعه نور از دست رفته (فوتورسپتورها) است.
ولی بایست نورون‌های باقی ماندۀ زنده وجود داشته باشند تا الکترودها با آنها رابطه برقرار کنند.
از دیگر دلایل پیچیده این است که انواع زیادی از نورون‌ها در شبکیه وجود دارند، ولی الکترودها برای گزینش و انتخاب نوع خاصی از آنها بسیار بزرگ هستند.
به همین سبب، چشم تصنعی قادر نیست عمل حس رنگ‌ها را انجام بدهد.
در حقیقت، دید تصنعی بسیار متفاوت از دید عادی است و زیاد طول میکشد تا مورد کاربرد قرار گیرد.
آیا کیفیت تصویر میتواند التیام و بهبود یابد؟
هم اکنون، چندین روش به منظور بهترشدن کیفیت تصویر وجود دارد.
یکی از این شیوه‌ها افزایش شمار میکروالکترودهای جای گذاری شده و کوچک‌تر کردن آن هاست تا بتوانند نورون‌های انتخابی را برای پیکسل‌های مستقل و رزولوشن بیشتر مورد هدف وارد میکند.
مواد جدیدی در زمینۀ نانوتکنولوژی وجود دارد که ممکن می‌سازد تا الکترودها به اندازۀ لازم کوچک باشند و بتوان رزولوشن‌های بالایی ایجاد کرد.
روش دیگر التیام و بهبود الگوی تحریک الکتریکی برای مناسب‌تر کردن دقت تحریک برای فعال شدن دستۀ کوچکی از نورون هاست.
هم چنین می‌توانیم بطور تصنعی را بالا ببرید الکترودهای مجازی در محل جریان الکتریکی بین دو الکترود یا بیشتر، رزولوشن را افزایش داد.
این شیوه جدید تحریک میتواند ثبات را التیام و بهبود بخشد، تاری را بکاهد و حدالامکان کنترل ابتدایی رنگ‌ها را مهیا کند.
در نهایت، پژوهشگران به دنبال درک و تقلید برنامه‌ای عصبی هستند که شبکیه با بکارگیری آن با مغز رابطه برقرار میکند.
چنانچه الگوی شلیکی فوتورسپتورها تکرار شود، پیام درستی به مغز جابه‌جا شده و نتیجۀ دید بطور قابل توجهی طبیعی‌تر میشود.
با ترکیب این تکنیک‌ها، سطح بینایی بدست آمده به مریضها ی امکان میدهد تا بطور مستقل اطراف خود را بدون بکارگیری سگ راهنما ویا عصا ردیابی کنند.
امکان این وجود دارد که بتوانیم همۀ اشیا حتی عواطف موجود در چهرۀ اشخاص را تشخیص دهیم.
اینکه در نهایت کدام روش شدنی و ممکن است، تنها زمان مشخص خواهد کرد.
آنچه مشخص می‌باشد اینست که با گذر زمان چشم تصنعی مناسب‌تر خواهد شد.