Dispositivo de retina protésico eficaz para la ceguera

Las actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) informa un gran avance de dos investigadores del Weill Cornell Medical College en los esfuerzos de larga data de restaurar la vista. El equipo logró descifrar el código neuronal de la retina de un ratón y acopló esta información a un novedoso dispositivo protésico para restaurar la vista a los ratones ciegos. Informan que también han descifrado el código de una retina de mono, que es más o menos idéntica a la de los humanos, y esperan que en un futuro cercano puedan diseñar y probar un dispositivo para que los ciegos lo usen.
A diferencia de las prótesis actualmente disponibles que proporcionan a los usuarios ciegos puntos y bordes de luz para ayudarlos a navegar, este novedoso dispositivo tiene un código para restaurar la visión normal que es tan precisa, permite reconocer las características faciales y permite a los animales rastrear imágenes en movimiento.
La investigadora principal, la Dra. Sheila Nirenberg, neurocientífica computacional de Weill Cornell, plantea la hipótesis de que un día las personas ciegas pueden usar una visera similar a la utilizada en Star Trek, que toma luz y utiliza un chip de computadora que convierte la luz en un código , que el cerebro puede traducir a una imagen.
El Dr. Nirenberg, profesor del Departamento de Fisiología y Biofísica del Instituto de Biomedicina Computacional de Weill Cornell, comentó: "Es un momento emocionante. Podemos hacer que las retinas ciegas del ratón se vean, y nos estamos moviendo lo más rápido que podemos". hacer lo mismo en humanos ".
Este nuevo descubrimiento ofrece esperanza para 25 millones de personas ciegas en todo el mundo cuya ceguera fue causada por enfermedades de la retina, y cuya única esperanza para recuperar la visión radica en un dispositivo protésico.
El Dr. Nirenberg explica: "Esta es la primera prótesis que tiene el potencial de proporcionar una visión normal o casi normal porque incorpora el código".

Descubriendo el código

En la visión normal, la luz cae sobre los fotorreceptores en la superficie de la retina, que luego es procesada por los circuitos retinianos y convertida en un código de impulsos neuronales que luego son transmitidos al cerebro por las células ganglionares de la retina (células de salida). El cerebro traduce estos códigos de impulsos neuronales en imágenes significativas.
Las enfermedades de la retina, que matan a los fotorreceptores y destruyen los circuitos retinianos, son razones comunes de ceguera. Sin embargo, generalmente estas enfermedades no dañan las células ganglionares de la retina. Las prótesis actualmente disponibles generalmente funcionan al manejar estas células supervivientes. El ojo ciego del paciente se implanta con electrodos que estimulan las células ganglionares con corriente que conduce a la producción de campos visuales rugosos.

Una cantidad sustancial de investigación se lleva a cabo para mejorar el rendimiento mediante la implantación de más estimuladores en el ojo del paciente, con la esperanza de que estos activen más células ganglionares en el tejido dañado y mejoren la calidad de las imágenes producidas. Otros investigadores están experimentando el uso de proteínas sensibles a la luz que se introducen en la retina mediante terapia génica como una forma alternativa de estimular las células. Una vez que se introducen en el ojo, estas proteínas pueden apuntar a muchas células ganglionares a la vez.
El Dr. Nirenberg destaca que hay otro factor crítico, que dice: "No solo es necesario estimular grandes cantidades de células, sino que también deben ser estimuladas con el código correcto, el código que la retina normalmente usa para comunicarse con el cerebro". Este código en particular es el descubrimiento más reciente que los investigadores de Weill han realizado y que han incorporado en un novedoso sistema protésico.
Explicó que cualquier patrón de luz que caiga sobre la retina debe convertirse en un código general, un conjunto de ecuaciones, que convierte los patrones de luz en patrones de pulsos eléctricos. Él dice: "La gente ha estado tratando de encontrar el código que hace esto para estímulos simples, pero sabíamos que tenía que ser generalizable, por lo que podría funcionar para cualquier cosa: caras, paisajes, cualquier cosa que una persona vea".

Vision = Chip Plus Gene Therapy

La idea de aplicar el código a una prótesis le ocurrió a la Dra. Nirenberg mientras trabajaba en el código por una razón diferente, y ella y su equipo inmediatamente siguieron la idea implementando las ecuaciones matemáticas en un "chip" y combinándolo con un mini proyector. El chip actúa como "codificador" al convertir las imágenes que ingresan al ojo en flujos de impulsos eléctricos, mientras que el mini proyector convierte estos impulsos eléctricos en impulsos de luz, que impulsan las proteínas sensibles a la luz que se han introducido en las células ganglionares que a cambio, transmitir el código al cerebro.
Probaron toda su teoría en el mouse al construir dos sistemas protésicos, uno de los cuales tenía el código y el otro no. El Dr. Nirenberg dijo: "Incorporar el código tuvo un impacto dramático. Saltó el rendimiento del sistema hasta niveles casi normales, es decir, había suficiente información en la salida del sistema para reconstruir imágenes de rostros, animales, básicamente todo lo que intentamos. "
Después de realizar una serie completa de experimentos, descubrieron que los patrones producidos por las retinas ciegas en ratones coincidían estrechamente con los producidos por las retinas normales del ratón.
El Dr. Nirenbeck explica: "La razón por la que este sistema funciona es doble. El codificador, el conjunto de ecuaciones, es capaz de imitar las transformaciones retinianas para una amplia gama de estímulos, incluidas las escenas naturales, y así producir patrones normales de pulsos eléctricos, y el estimulador (la proteína sensible a la luz) puede enviar esos pulsos al cerebro. Lo que estos hallazgos muestran es que los ingredientes críticos para construir una prótesis retinal altamente efectiva -el código de la retina y un método estimulante de alta resolución- son ahora, en gran medida, en su lugar ".
La nueva prótesis retiniana necesita someterse a ensayos clínicos en humanos para evaluar la seguridad del componente de terapia génica que administra la proteína sensible a la luz, pero Nirenberg es optimista de que es segura ya que se han probado con éxito otros vectores similares para otras enfermedades retinianas. Ella concluye: "Todo esto ha sido emocionante. No puedo esperar para comenzar a llevar este enfoque a los pacientes".
La Dra. Nirenberg y su asistente, el Dr. Pandarinath, han presentado una solicitud de patente para el sistema de prótesis presentado a través de la Universidad de Cornell.
Escrito por Petra Rattue