Nuevas tecnologías prometen una visión artificial más nítida para personas ciegas

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En 2014, los reguladores estadounidenses aprobaron un tratamiento futurista para la ceguera.

El dispositivo, llamado Argus II, envía señales desde una cámara montada en gafas a una cuadrícula de electrodos de aproximadamente 3 por 5 milímetros en la parte posterior del ojo.

Su trabajo: reemplazar las señales de las células sensibles a la luz perdidas en la condición genética retinitis pigmentosa.

El fabricante del implante, Second Sight, estima que alrededor de 350 personas en el mundo ahora lo usan.

Argus II ofrece una forma relativamente cruda de visión artificial; los usuarios ven puntos difusos de luz llamados fosfenos.

“Ninguno de los pacientes renunció a su bastón blanco o perro guía”, dice Daniel Palanker, un físico que trabaja en prótesis visuales en la Universidad de Stanford en Palo Alto, California.

“Es un listón muy bajo”.

Pero fue un comienzo.

Él y otros ahora apuntan a elevar el listón con formas más precisas de estimular las células en el ojo o el cerebro.

En la reunión anual de la Sociedad para la Neurociencia los científicos compartieron el progreso de varios de estos esfuerzos.

Algunos ya han avanzado a las pruebas en humanos: “una prueba real y final”, dice Palanker. “Son tiempos emocionantes”.

Varios trastornos comunes roban la visión al destruir los fotorreceptores, las primeras células en una transmisión de información desde el ojo hasta el cerebro.

Los otros jugadores en el relevo a menudo permanecen intactos: las llamadas células bipolares, que reciben señales de fotorreceptores; las células ganglionares de la retina, que forman el nervio óptico y llevan esas señales al cerebro; y la corteza visual multicapa en la parte posterior del cerebro, que organiza la información en una vista significativa.

Debido a que los puntos adyacentes en el espacio se proyectan sobre puntos adyacentes en la retina, y eventualmente activan los puntos vecinos en un área de procesamiento temprano de la corteza visual, una escena visual puede mapearse en un patrón espacial de señales.

Pero este mapeo espacial se vuelve más complejo a lo largo del relé, por lo que algunos investigadores apuntan a activar las células lo más cerca posible del inicio.

El equipo de Palanker ha diseñado un implante de retina de aproximadamente 400 fotodiodos o “pixeles” que reemplazan parte del mapa espacial de la retina.

Con una transmisión de video del mundo exterior en el interior de un par de anteojos con luz infrarroja cercana, los pixeles del implante convierten en señales eléctricas para estimular las células bipolares de la retina.

La compañía con sede en París Pixium Vision está probando el dispositivo en cinco personas que tienen degeneración macular, enfermedad destructora de fotorreceptores.

Palanker presentó videos que mostraban que los participantes que habían sido implantados con la prótesis durante aproximadamente 1 año podían reconocer objetos en una mesa y leer letras impresas o en pantalla.

La visión artificial es lo suficientemente buena como para distinguir el título de un libro, dice Palanker, aunque no las palabras en sus páginas.

Su equipo ahora está trabajando para reducir los fotodiodos, creando pixeles más finos y una visión más nítida, sin perder demasiada intensidad de señal.

Para lograr una mayor precisión que la que puede lograr la estimulación eléctrica del ojo, otros equipos están recurriendo a la optogenética, una técnica para activar las células con luz.

En un ensayo clínico realizado por GenSight Biologics, con sede en París, los investigadores inyectaron un virus inofensivo que transporta el gen de una proteína sensible a la luz en los ojos de cinco personas con retinitis pigmentosa.

Las células ganglionares de la retina que absorben el gen pueden responder a la luz roja proyectada en el ojo.

Si los participantes del ensayo obtendrán una visión útil debería quedar claro el próximo año, dice José-Alain Sahel, un oftalmólogo y neurocientífico que prueba la tecnología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh en Pensilvania y el Instituto de la Visión en París.

Pero las terapias dirigidas a las células de la retina no ayudarán a las personas que han perdido gran parte de su ojo debido a una lesión o tienen un daño severo al nervio óptico debido a afecciones como el glaucoma.

Second Sight tiene como objetivo tratar a estos pacientes con Orion, un implante de 60 electrodos que se asienta directamente en la corteza visual y alimenta las señales cerebrales de una cámara de video montada en gafas.

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Cuatro de cinco pacientes ciegos que han tenido el implante durante aproximadamente 1 año podrían ubicar mejor un cuadrado blanco del tamaño de un puño en una pantalla negra.

Los cinco pudieron detectar mejor la dirección en la que una barra blanca se movía por la pantalla.

Los electrodos que penetran más profundamente en la corteza visual podrían acercarse a las neuronas objetivo y usar una corriente más baja para activar puntos más pequeños y más precisos en el tejido.

La semana pasada, Xing Chen, neurocientífico en el laboratorio de Pieter Roelfsema en el Instituto de Neurociencia de los Países Bajos en Amsterdam, presentó pruebas de implantes que contienen 1000 de estos electrodos penetrantes en dos monos videntes.

Los animales podían distinguir entre diferentes letras que los investigadores mostraron en su campo visual activando de 10 a 15 electrodos a la vez.

Roelfsema espera comenzar las pruebas en humanos para 2023.

Stephen Macknik, neurocientífico de la Universidad de Ciencias de la Salud Downstate de la Universidad Estatal de Nueva York en la ciudad de Nueva York, advierte que el cerebro eventualmente formará una cicatriz alrededor de los cables implantados, separándolos de sus neuronas objetivo.

Dichos implantes están “arruinando la corteza de todos los demás implantes en el futuro”, dice, “y en el mejor de los casos, [el usuario] no va a ver mucho”.

Sostiene que la optogenética promete una visión más nítida, lo que hace que los electrodos penetrantes no sean éticos.

En la reunión, Macknik presentó planes para una tecnología llamada OBServ, que agregaría un gen opsina sensible a la luz a las neuronas que llegan a la corteza visual desde una estación de señal en la base del cerebro.

Esas células, explicó, podrían activarse con la luz que brilla desde la superficie del cerebro.

Los sistemas optogenéticos corticales como OBServ no llegarán a la clínica en el corto plazo.

Los investigadores aún necesitan demostrar que un virus puede dotar de forma segura y confiable a neuronas particulares con un gen opsina que permanece por años.

También necesitarán implantar un dispositivo altamente preciso, pero compacto, debajo del cráneo que transmite luz al cerebro mientras lee la actividad neuronal para calibrar la estimulación sobre la marcha.

Pero una de las mayores barreras para transmitir una visión ultraprecisa al cerebro, dicen muchos investigadores, es mucho más fundamental: descubrir qué patrones de estimulación podrá interpretar el cerebro.

“No creemos que solo porque tengas, digamos, un millón de electrodos o una activación optogenética espacial perfecta, todo esté resuelto”, dice el neurocientífico de Baylor William Bosking.

“Necesitamos aprender a hablar con la corteza”.

Fuente: Science Mag