Las retinas artificiales dan la posibilidad de ver a los ciegos, aunque los investigadores están trabajando arduamente para mejorar.
Por Susan Young el 09 de mayo de 2013
Elias Konstantopoulos obtiene manchas brillosas para observar el mundo exterior cada día durante unas cuatro horas, hasta que apaga su prótesis de retina Argus II. El residente de Maryland de 74 años de edad perdió la vista hace más de 30 años de una enfermedad progresiva de la retina, pero es capaz de percibir algunas cosas cuando enciende el sistema de visión biónica.
“Puedo ver si estás frente a mí, y si te has desaparecido”, dice. “O, Si miro en un árbol grande con el sistema tal vez veo cierta oscuridad y si es brillante fuera y me muevo mi cabeza hacia la izquierda o la derecha veo sombras diferentes que me dicen que hay algo allí. No hay ninguna manera de saber lo que es,”dice Konstantopulos.
Una cámara montada algo aparatosa captura datos de imagen para Konstantopulos; que procesa los datos por un miniordenador que a través de una correa lo envia a un chip de retina que estimula 60 píxeles, éste sistema se le implantó en uno de sus ojos en el 2009.
Casi 70 personas alrededor del mundo han sido sometidos a la cirugía de tres horas para el implante de retina, que fue desarrollado en California por Second Sight y aprobado para su uso en Europa en 2011 y en el U.S.A a principios de este año.
Es el primer implante de restauración de la visión vendido a los pacientes.
Actualmente, el sistema sólo está aprobado para pacientes con retinosis pigmentaria, una condición degenerativa que afecta a 1 de cada 5.000 personas en todo el mundo, pero es posible que el Argus II y otras retinas artificiales en desarrollo podrían trabajar para las personas con degeneración macular relacionada con la edad, que afecta a 1 de cada 2.000 personas en los países desarrollados. En estas condiciones, las células fotorreceptoras del ojo (comúnmente llamadas bastones y conos) se pierden, pero el resto de la vía neuronal que comunica información visual al cerebro a menudo todavía es viable. Las Retinas artificiales dependen de este circuito restante, por lo que no puede funcionar para todas las formas de ceguera.
Muchos grupos de todo el mundo están trabajando en sistemas de visión biónica para reemplazar la pérdida de fotorreceptores. La mayoría utiliza una cámara que se comunica con un chip implantado, pero varía en el número de electrodos en el chip y profundidad, el chip se coloca dentro de la retina.
La empresa alemana Retina Implant, por ejemplo, recientemente ha completado pruebas en humanos con su implante de 1.500 píxeles que no depende de una cámara, ésta aprovecha directamente la entrada de luz y transmite los datos a las neuronas restantes.
Algunas personas con retinas artificiales pueden leer letras grandes, ver coches lentos o identificar la vajilla. Otros pacientes no experimentan ningún beneficio. En algunos casos se puede atribuir la variación en la ubicación exacta de la matriz de estimulantes de la neurona en la retina, así como el estado de las neuronas restantes y de las vías en el ojo de cada individuo.
También es importante cómo personas pueden aprender a usar el dispositivo y entrenar su cerebro.
“Los pacientes exploran su entorno y utilizan su memoria para reconstruir lo que están viendo”, dice Raymond Iezzi, un científico médico que realiza cirugías de retina en una clínica en Rochester, Minnesota. Compara la estrategia de exploración con el arrastrar un cepillo a través de una pintura. “Los pacientes tienen que llenar los espacios en blanco para conectar la entrada visual a un léxico de los sustantivos, y esto requiere una cantidad significativa de la capacidad cognitiva,” dice Iezzi.
En su mejor momento, el nivel actual de visión es muy pixelada. Lo que se ve son ráfagas de luz llamados fosfenos. “No es verdaderamente una visión natural,” dice Iezzi. Second Sight dice que el nivel de la agudeza visual con su Argus II es 20/1 en 260 implantes de Retina. Para hacernos una idea, la visión normal es de 20/20 y el umbral de ceguera legal en los Estados Unidos es de 20/200 (lo que indica que una persona con baja visión puede ver un objeto situado a 20 metros cuando una persona normal lo ve a 200 metros).
“No está restaurando visión como tú y yo pensamos, es restablecer la movilidad,”, dice Stephen Rose, jefe de la investigación oficial para la Fundación lucha contra la ceguera. “Ofrecen el contraste para que alguien pueda ver una diferencia en la luz y la oscuridad hasta el punto que te dice cómo dirigirte hacia el hueco de una puerta abierta,” él dice. “Esto es mucho el para un comienzo”.
“Las Prótesis de retina están en la etapa en la que estaban hace 30 años los implantes cocleares para sordos”, dice Anthony Burkitt, director de Visión Biónica de Australia, un consorcio de investigadores que está desarrollando un sistema de implantes de retina. “Que la tecnología pasó de ser una ayuda para la lectura de labios hasta ahora donde niños con implante coclear pueden ir a la escuela normal y hasta usar teléfonos móviles,” dice Burkitt. “Con implantes de retina, ahora sabemos que ofrecen un beneficio clínico a los pacientes, y creo que vamos a ver esta tecnología desarrollarse muy rápidamente en la próxima década.”
Expertos coinciden en que una forma de mejorar la visión por estos sistemas es añadir electrodos más estimulantes. Second Sight, por ejemplo, está pensando en pasar de 60 a 240 electrodos en un futuro modelo.
Pero miles de píxeles probablemente sea necesarios para reconocimiento facial y otros detalles en tareas visuales y muchas tecnologías de retina artificial tendrán problemas para llegar a la gran cantidad de píxeles, ya que dependen de cables, dice Daniel Palanker, un biofísico en la Universidad de Stanford. Los cables se utilizan para conectar una fuente de alimentación a los electrodos, que requiere un procedimiento quirúrgico para la conexión a través del globo ocular. Para evitar esta limitación, Palanker y colegas están desarrollando un sistema inalámbrico que transmite datos de la imagen capturados por una cámara de vídeo a un chip fotovoltaico en el ojo. En el lugar de transmisión de luz visible al chip, su sistema utiliza la luz infrarroja que es transmitida a flexibles matrices de píxeles pequeños en la retina. El equipo ha probado el sistema en ratas ciegas y ahora está trabajando con una empresa para probar el dispositivo en pacientes.
Pero incluso miles de píxeles son un largo camino de 1 millón, “que es más o menos lo que tenemos en el ojo natural,” dice Shawn Kelly, Ingeniero eléctrico en la Universidad de Carnegie Mellon en Pittsburgh. “Y aún con eso, hay mucho procesamiento en una retina normal que vamos a estar saltando con una retina artificial”.
Cuando los fotorreceptores detectan la luz, que convierten esa información en las señales químicas que estimulan otros tipos de neuronas y empieza el proceso de movimiento, color y otros detalles, la información se pasa mediante señales al nervio óptico, que conecta al cerebro. Dependiendo de donde se colocan las matrices estimulantes, las retinas artificiales dejará fuera una o más capas de procesamiento de la información.
“Lo que estamos consiguiendo con el sistema nervioso es funcional, pero no es natural,”, dice Kelly. “Creo que va a pasar mucho tiempo para desarrollar maneras de obtener la mejor visión, y creo que nunca será completamente natural”.
Aún así, el cerebro es notablemente adaptable y aprenda a procesar información incluso del exterior. “Contamos con plasticidad cerebral para aprender este nuevo lenguaje de estimulación y proporcionar una visión razonable,” dice Palanker. “La tranquilidad de que se trata de una suposición razonable viene del campo de los implantes cocleares”.
Personas con retinas artificiales pueden alcanzar mejor visión con el tiempo. Tim Reddish, de 55 años de edad de Nottingham, Inglaterra, residente que perdió su visión debido a la retinisis pigmentaria, se le implantó un dispositivo de implante de Retina en noviembre y ha logrado resultados impresionantes en los meses transcurridos. Anticipa que sus habilidades continuarán mejorando. En el entorno de laboratorio, un nadador ganador de la medalla de oro ex deportista Paralímpico, dice que puede identificar la cubertería y cristalería y leer incluso la hora de un reloj de alto contraste. En el exterior, dice, él puede detectar las líneas de edificios con puertas de cristal y los faros de los coches con movimiento lentos en la noche.
Espera que venga el verano, un sol más brillante en U.K. y la práctica continua le ayudará ver más.
La agudeza visual no es el único desafío para estos dispositivos. Las virutas duras, basadas en el silicio se colocan en un tejido muy delicado que es parte de una esfera móvil lleno de líquido. Las virutas pueden deslizarse fuera de lugar. Además, los dispositivos implantados someten a duras condiciones que con el paso de los años pueden dañar a sus usuarios. “No vamos a saberlo con seguridad a muy largo plazo de años”, dice Rose.
Aunque acercarse a la visión natural es el objetivo de muchos investigadores desarrollando retinas artificiales, algunos consideran un mundo más amplio de la luz. “Un trabajo de cámaras en longitudes de onda en seres humanos potenciales podrían tener pacientes ciegos usando [un sistema de Second Sight] para ver cosas que otros no pueden,” dice Brian Mech, Vicepresidente de desarrollo de negocios con Second Sight. Que la empresa también está trabajando en una idea que sería renunciar a la estimulación retiniana para la estimulación directa de la corteza visual, la región del cerebro que procesa imágenes. “En vez de sólo ser capaz de tratar el exterior de las degeneraciones retinianas, esencialmente podríamos tratar ceguera por cualquier causa,” dice Mech.
Mientras tanto, los investigadores seguirán ajustando los sistemas, tratando de restaurar mas la visión a aquellos que la han perdido, y pacientes como Konstantopulos están deseosos de ver su progreso. “Incluso esa sombra que veo frente a mí, ya sea una persona o cualquier otra cosa, es algo mejor que nada,” dice Konstantopulos. “Te hace sentir la esperanza de que algo mejor está viniendo y para pronto.”
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