時間はあなたの体の友達ではありません。 年を重ねると髪の色がすり減り、関節の弾力が鈍くなり、肌の弾力性が失われます。 しかし、これらの多くの年齢のdの中で、最悪の事態の1つは潜在的な失明です。
加齢に伴う視力喪失の主な原因は黄斑変性症です。これは中心視がゆっくりと食い尽くされ、視野の中央にぼやけた穴や暗い穴が残る病気です。 米国国立衛生研究所は、2020年までに40歳以上のほぼ300万人のアメリカ人が病気のある段階に苦しむと推定しています。 しかし、失明は高齢者に限定されません。 遺伝性疾患である網膜色素変性症も、米国の老若男女を問わず、4, 000人に1人の割合で発生しています。
病気は視細胞を標的とします。視細胞は目の後ろにあるrod体と錐体の細胞です。 これらの細胞は光を電気信号に変換し、視神経を介して脳に伝達します。 黄斑変性および網膜色素変性は、これらの視細胞を破壊します。 この病気の最も進んだ形態では、多くのタスクが支援なしではほとんど不可能になります。テキストを読んだり、テレビを見たり、車を運転したり、顔を特定したりすることさえあります。
影響は深刻ですが、すべての希望が失われるわけではありません。 電気信号を送信する網膜のニューロンと細胞の残りの部分は、多くの場合そのままです。 つまり、科学者がロッドとコーンの機能を本質的に模倣できるデバイスをリグできれば、体は結果の信号を処理できるということです。
世界中の研究者や開発者がまさにそれを試みています。 スタンフォード大学のチームは、小さくて洗練されたソリューションを使用しています。小さなフォトダイオードインプラントは、網膜の損傷部分の下に挿入され、髪の幅の何分の1かです。
「屋根のソーラーパネルのように機能し、光を電流に変換します」とスタンフォード大学眼科教授のダニエル・パランカーは、この作業についてのプレスリリースで述べています。 「しかし、冷蔵庫に流れる電流の代わりに、網膜に流れます。」
PRIMAは、網膜インプラント、ビデオカメラとポケットコンピューターを備えた眼鏡で構成されています。 （ダニエルパランカーラボ） プリマ（Photovoltaic Retinal IMplAnt）と呼ばれるミニパネルは、中央にビデオカメラが埋め込まれたメガネとペアになっています。 カメラは周囲の写真を撮影し、処理のためにワイヤレスでポケットコンピューターに画像を転送します。 次に、眼鏡は処理された画像を近赤外光のパルスの形で目に照射します。
PRIMAの最新のイテレーションでは、それぞれ約40〜55ミクロンのシリコンの「ソーラーパネル」インプラントの小さな配列がIR光をピックアップし、それを電気信号に変換します。脳内の画像。
デバイスをテストするために、チームは小さなPRIMAパネルをラットに埋め込み、それらを閃光にさらし、視覚皮質（画像を処理する脳の部分）に埋め込まれた電極による応答を測定しました。 当時開発した70ミクロンのインプラントを使用して、研究者たちはラットが約20/250の視力を持っていることを発見しました。 これは、完全な視覚を持つ人が250フィートで見ることができるものを20フィートで見ることができることを意味し、周囲のほとんどがぼやけます。
「これらの70ミクロンピクセルでの測定により、人工視力はピクセルピッチ（または1つのピクセルの中心から次のピクセルの中心までの距離）によって制限されることが期待されます。つまり、ピクセルを小さくすることで改善できます、」Palankerはメールで書き込みます。 彼らはすでに、3/4のサイズのピクセルを開発しました。 「現在、さらに小さなピクセルに取り組んでいます」と彼は書いています。
もちろん、この目標を追求しているのはPRIMAだけではありません。 カリフォルニアに本拠を置くSecond SightのArgus IIというデバイスは、2013年2月に重度の網膜色素変性症患者向けに米国食品医薬品局によって承認され、米国で販売されています。基本的なセットアップはPRIMAに似ています。 しかし、ソーラーパネルの代わりに、インプラントは電極のグリッドであり、エンドウ豆サイズの電子機器ケースと内部アンテナに取り付けられています。 メガネカメラは、小さなコンピューターで処理された画像を撮影し、インプラントにワイヤレスで送信します。インプラントは電気信号を発して画像を作成します。
しかし、このシステムにはいくつかの欠点があります。 インプラントの電子機器はかさばり、アンテナは家電製品や携帯電話などのアンテナ依存機器からの干渉を受ける可能性があります。 また、このデバイスは解像度が制限されており、画像処理を追加しなくても視力を約20 / 1, 260に戻します。 この限られた解像度のため、FDAはほぼ完全に盲目の患者での使用のみを承認しています。
カリフォルニア大学サンディエゴ校のジェイコブス網膜センター所長ウィリアム・フリーマンは、「FDAは、すでにある程度の眼の視力を損なうリスクを冒したくない」と述べています。 。 「少しは手に入れることができますが、それほど多くはありません。」
さらに多くの技術も開発中です。 ドイツの企業Retinal Implant AGは、カメラにあるものと同様のデジタルチップを使用しています。 しかし、人間の技術の予備テストはまちまちです。 Freemanは別の会社Nanovisionの一部であり、Nanovisionは光の波長よりわずかに大きいナノワイヤインプラントを採用しています。 フリーマンは、PRIMAのフォトダイオードと同様に機能しますが、光に対してより敏感になる可能性があり、将来の患者が白黒だけでなくグレースケールで見やすくなる可能性があると言います。 この技術は、その有効性を評価するためにまだ動物試験中です。
「これらすべての技術には、本質的な制限があります」と、国立眼科研究所の網膜疾患プログラムのディレクター、グレース・L・シェンは言います。 補綴物の研究には直接関与していませんが、ShenはPalankerの研究を支援する助成金の1つのプログラム責任者を務めています。
PRIMAは、Second Sightのような電極ベースのソリューションの制限のいくつかに対処します。 生成する画像はまだ白黒ですが、PRIMAはワイヤやアンテナを必要とせずに、より高い解像度を約束します。 また、インプラントはモジュール式であるため、個々の患者に合わせてタイリングすることができます。 「大きな視野をカバーするのに必要な数だけ置くことができます」とPalankerは言います。
Primaは移植も簡単です。 網膜の一部は、液体の注入により分離されます。 次に、ソーラーパネルを搭載した中空の針を使用して、本質的にパネルを目の中に配置します。
しかし、すべての目の手術と同様に、リスクがある、とカリフォルニア大学サンフランシスコ校の眼科医、仕事に関与しなかったジャック・ダンカンは説明する。 PRIMAが必要とする網膜下手術の場合、これらのリスクには網膜剥離、出血、瘢痕が含まれます。 また、デバイスを正しく配置しないと、視力を損なう可能性があります。
とはいえ、ダンカンの新しいデバイスへの取り組みは肯定的です。 「これはエキサイティングな開発だと思う」と彼女は言う。 「PRIMAアプローチは、現在承認されているSecond Sight ARGUS IIデバイスに匹敵するか、それよりも優れた視力を提供する可能性を秘めています。」
Argus IIインプラントの患者であるAnthony Andreotolla氏が今年初めにCBSに語ったように、彼のビジョンは確かに限られています。です。」 しかし、さらなる進歩の見通しは、色素性網膜炎に苦しみ、30代に達するまでにすべての視力を失ったアンドレオトラを含む患者に未来への希望を与えています。
PRIMAは、市場に出るまでにまだ長い道のりがあります。 チームはフランスのPixium Visionと提携しており、共同で商業化に取り組んでいます。 Palankerと彼の共同発明者は、この技術に関連する2つの特許を保持しています。 次のステップは人間の試験で、最初の試験はフランスの規制当局によって承認されたばかりです。 試験は小規模で開始され、36か月の間に5人の患者のみが試験されます。 「閾値が何であるか、そして外科的問題を知りたい」とPalankerは言う。
これらのテストは、デバイスの検証根拠として機能します、とシェンは言います。 「彼らが実際に人間でテストするまで、私たちはその利点が何であるか確信が持てませんでした。」
右の画像は、ラットの眼に網膜下に埋め込まれた幅1 mmのアレイを示しています。 SEM画像は、ブタの目の網膜色素上皮に70umピクセルが配置されたアレイの高倍率を示しています。 左側の挿入色は、六角形配列の単一ピクセルを示しています。 （ダニエルパランカーラボ） 現在、シェンは、デバイスが与える視覚的な明快さは、彼女が「意味のある視覚イメージ」と考えるものではないと説明します。 それは、神経経路をよりよく理解することによってのみ達成できます。 「配線がたくさんあるだけなら、ラジオはできません」と彼女は言います。 「正しい配線が必要です。」
同じことがビジョンにも当てはまります。 プラグアンドプレイシステムではありません。 神経経路全体をマッピングすることによって、研究者は人工デバイスを使用してより鮮明な画像、おそらくはカラー画像を作成することを期待できます。
Palankerは同意します。 「残りの網膜回路を適切に活用して、できるだけ自然に近い網膜出力を生成することは、人工視覚の改善に役立つはずです」と彼はメールで書いています。
また、これらのソリューションの多くが機能しないビジョン病もあります、とフリーマンは言います。 緑内障による失明はその一例です。 「内側の網膜細胞は死んでいるので、刺激しても脳とはつながりません」と彼は言います。
しかし、あらゆる分野の多くの研究者がこのケースに取り組んでおり、エンジニア、材料科学者、生物学者など、私たちが知っていることの限界を押し広げています。 しばらく時間がかかるかもしれませんが、まだまだあるでしょう。 シェン氏によると、携帯電話やカメラと同じように、システムは過去数十年で高速化、効率化、小型化されています。 「まだ限界に達していないことを期待しています」と彼女は付け加えます。
フリーマンによると、今の鍵は期待を管理することです。 一方では、研究者は人々に誤った希望を与えないようにしています。 「一方で、これは絶望的なことだと人々に伝えたくない」と彼は言う。 「私たちは試みていますが、最終的にはこれらのアプローチの1つ以上が機能すると思います。」
