Istraživači australskog Sveučilišta Monash iz Melbournea osmislili su i izradili minijaturizirane bežične elektroničke implantate čije se stimulacijske elektrode sa sposobnošću obnavljanja vida kirurški usađuju u koru mozga tzv. vidne regije. Provedena pod okriljem državno financiranog projekta nazvanog Cortical Frontiers ('Kortikalne granice'), pretklinička ispitivanja funkcije implantata daju prostora optimističnim prognozama koje govore da bi se ova tehnologija mogla implementirati i kod drugih pacijenata s inače neizlječivim stanjima oštećenja neurona, npr. paralize ekstremiteta, paraplegije i kvadriplegije.

Premoštenje oštećenog živca

Uzrok sljepoće kod mnogih ljudi su oštećenja vidnih (optičkih) živaca. Oštećeni optički živci ne mogu prenositi vidne signale iz oka (s mrežnice) kroz talamus u moždani centar za vid smješten u zatiljnim dijelovima kore mozga (tzv. Brodmannova područja 17, 18 i 19). Stara izreka iz udžbenika fizologije kaže: „Oči gledaju, ali mozak vidi“, što pak znači da je – iako ima zdrave oči – osoba s oštećenim vidnim živcima slijepa, jer nema prijenosa vidnih impulsa do „centrale“ koja ih obrađuje i pretvara u sliku.

Međutim, svjetlo nade donose istraživači Sveučilišta Monash okupljeni u stručnu skupinu Monash Vision Group (MVG), koji su osmislili bionički sustav Gennaris, projektiran da služi kao premoštenje oštećenog očnog živca.

Gennaris se sastoji od posebno dizajnirane navlake za glavu s kamerom i bežičnim odašiljačem, procesorske jedinice za vid („optičkog procesora“) s pripadajućim softverom, te implantatnih pločica velikih 9 × 9 mm koje se ugrađuju u mozak u područje vidnog korteksa. Slika snimljena kamerom šalje se u optički procesor gdje se obrađuje kako bi se selektirale najkorisnije optičke informacije, a odbacile one suvišne i irelevantne. Obrađeni podaci prenose se bežičnim putem u mikroprocesorske jedinice smještene unutar implantiranih pločica; tamo se podaci iz optičkog procesora pretvaraju u obrasce električnih impulsa koji potom stimuliraju moždani centar za vid putem usađenih mikroelektroda tankih poput vlasi kose.

Fosfeni za vidnu navigaciju

Ako ste u nekome od opisanih koraka prenošenja električnog impulsa između moždanih centara, mikroprocesora i implantiranih elektroda pronašli sličnost s Neuralinkovim BMI (brain-machine interface) implantatima u mozgu svinje, koje je Elon Musk nedavno pokušao predstaviti kao spektakularni iskorak u povezivanju ljudskog mozga i računala – dobro ste opazili: konceptualno je riječ o gotovo identičnom pristupu korištenja moždanih implantata. Bitna razlika je u tome što je projekt Cortical Frontiers znatno stariji: osmišljen je i provodi se već više od deset godina.

U projektu Cortical Frontiers sudjeluju glavni istraživač i direktor Monash Vision Group, prof. Arthur Lowery; prof. Marcello Rosa i dr. Yan Wong s Instituta za biomedicinu Monash; prof. Jeffrey Rosenfeld iz bolnice Alfred; dr. Philip Lewis s Odjela za elektrotehniku ​​i računalne sustave Sveučilišta Monash, te niz drugih istraživača.

"Kortikalne vidne proteze imaju za cilj prenositi električnu stimulaciju u vizualni korteks - područje mozga koje prima, integrira i obrađuje vizualne informacije - i time vratiti vizualnu percepciju onima koji su izgubili vid", kaže profesor Lowery. "Naš dizajn stvara vizualne uzroke kombinacijom svjetlosnih mrlja (fosfena) koje inače slijepoj osobi pružaju informacije za navigaciju u okruženju i omogućuju mu prepoznavanje prisutnosti ljudi i predmeta oko njih."

Komercijalizacija bioničkog vida

Projekt Cortical Frontiers financiran je do sada s nešto više od milijun dolara od Federalnog vladinog fonda za medicinska istraživanja (MRFF) Australije. Najavljena je i druga faze financiranja kojom će MRFF podržati jedan ili dva najperspektivnija projekta u sljedećih pet godina. "Ako uspješno aplicira i ostvari petogodišnji nastavak financiranja, istraživački tim Monash Vision grupe nastojat će finalizirati komercijalno isplativ sustav namijenjen vraćanju vida osobama s neizlječivom sljepoćom, te se potom usmjeriti prema projektu vraćanja pokretljivosti udova osobama paraliziranim kvadriplegijom", izjavio je dr. Lewis.

Dr. Wong je rekao: „Komercijalizacija tehnologije bioničkog vida odlično se nastavlja na naše planove za istraživanje ozljeda kralježnične moždine, ali na druge primjene u neurologiji kao što su postizanje kontrole epileptičkih napadaja i modulacije depresivnih stanja ili izrada bioničkih proteza kontroliranih mozgom."

Svi navedeni planovi za daljnje razvijanje ovog perspektivnog projekta (na redu je početak kliničkih pokusa na ljudima-dragovoljcima) temelje se na dosadašnjim uspješnim pokusima provedenim na eksperimentalnim životinjama (ovcama, što ne začuđuje kada je riječ o Australiji), o čemu su rezultati nedavno objavljeni u međunarodnom časopisu Journal Of Neural Engineering.

Izostanak nuspojava

Rad predstavlja jedno od prvih dugoročnih ispitivanja potpuno implantabilne kortikalne vidne proteze u svijetu. U pretkliničkim studijama je pomoću specijalnog dizajniranog sustava za implantaciju ugrađeno deset implantata. Vizualna stimulacija je provođena tijekom devet mjeseci, a  kumulativno je provedeno više od 2.700 sati stimulacije bez vidljivih štetnih učinaka na zdravlje ispitivanih životinja.

"Rezultati studije pokazuju da se dugoročna stimulacija putem nizova bežičnih impulsa može postići bez nastanka oštećenja moždanog tkiva, te bez vidljivih problema u ponašanju i bez neuroloških ispada koji bi bili posljedica takve stimulacije", rekao je vodeći autor studije, profesor Rosenfeld.