לשוב לראות

רשתיות מלאכותיות מספקות לעיוורים כושר ראייה מוגבל ביותר, אבל החוקרים עובדים קשה לשפר אותן
X זמן קריאה משוער: 6 דקות

אליאס קונסטנטופולוס זוכה להצצות מוכתמות בעולם מדי יום במשך כארבע שעות, או כל עוד הוא משאיר את תותבת הרשתית מדגם Argus II פועלת. תושב מרילנד בן ה-74 איבד את ראייתו בעקבות מחלת רשתית לפני יותר מ-30 שנה, אבל הוא מסוגל להבחין בדברים מסוימים כשהוא מפעיל את מערכת הראייה הביונית שלו.

"אני רואה אם את מולי, ואם את מתרחקת," הוא אומר. "אם אני מסתכל עם המערכת הזאת על עץ גדול, לפעמים אני יכול לזהות חשכה כלשהי, ואם יש בחוץ אור, ואני מזיז את הראש שמאלה או ימינה, אני רואה צללים שונים ומבין שיש שם משהו. אבל אני לא יכול לדעת מה," אומר קונסטנטופולוס.

מצלמה שמורכבת על משקפיים מצלמת נתונים חזותיים בשביל קונסטנטופולוס; הנתונים האלה מעובדים על-ידי מיני-מחשב שנישא על רצועה, ונשלחים למערך של 60 אלקטרודות שהושתלו באחת הרשתיות שלו בשנת 2009, ומטרתן לגרות את תאי העצב שלו.

כמעט 70 איש ברחבי העולם עברו ניתוח בן 3 שעות להכנסת שתל לרשתית. השתל פותח על-ידי Second Sight מקליפורניה ואושר לשימוש באירופה בשנת 2011, ובארצות הברית מוקדם יותר השנה. זהו השתל הראשון שמשחזר כושר ראייה ונמכר למטופלים.

נכון לעכשיו, המערכת מאושרת רק למטופלים עם רטיניטיס פיגמנטוזה, מחלת עיניים ניוונית שפוגעת בכ-1 מתוך כל 5,000 איש ברחבי העולם, אבל ייתכן שה-Argus II ורשתיות מלאכותיות אחרות הנמצאות בפיתוח יתאימו גם למי שסובל מניוון מקולרי הנובע מזקנה, תופעה שמשפיעה על 1 מתוך כל 2,000 איש במדינות מתפתחות. בניוונים האלה, התאים קולטי האור שבעיניים (הנקראים קנים ומדוכים) מפסיקים לפעול, אבל לעתים קרובות, שאר הנתיב העצבי שמעביר את המידע החזותי למוח נותר תקין. רשתיות מלאכותיות תלויות בנתיב הזה, ולכן לא יתאימו לצורות אחרות של עיוורון.

קבוצות רבות ברחבי העולם מפתחות מערכות ראייה ביוניות שיחליפו את התאים שהפסיקו לפעול. רובן משתמשות במצלמה שמתקשרת עם השבב המושתל, אבל נבדלות בכמות האלקטרודות שבשבב ובעומק ההשתלה בתוך הרשתית. אחרים מוותרים על המצלמה ומכניסים לשבב דיודות רגישות לאור.

החברה הגרמנית Retina Implant, למשל, השלימה לאחרונה ניסוי של שתל בעל 1,500 פיקסלים בבן אדם. השתל של החברה אינו תלוי במצלמה אלא "קוצר" ישירות את האור ומשדר את הנתונים לתאי העצב הנותרים. מערך של פוטודיודות מחליף את התאים קולטי האור.

יש אנשים עם רשתיות מלאכותיות שמסוגלים לקרוא מכתבים, לראות מכוניות שנעות לאט, או לזהות סכו"ם. מטופלים אחרים לא מפיקים שום תועלת. השוני תלוי לעתים במיקומו המדויק של המערך האחראי לגירוי תאי העצב בתוך הרשתית הדקיקה, וכן במצבם של תאי העצב והנתיבים העצביים שנותרו בכל אחת מהעיניים. גורם חשוב נוסף הוא יכולתם של אנשים ללמוד כיצד להשתמש במכשיר ולאמן מחדש את המוח שלהם.

"המטופלים סורקים את הסביבה שלהם ומשתמשים בזיכרון שלהם כדי לבנות מחדש את מה שהם רואים," אומר ריימונד לזי, מדען ורופא שמבצע ניתוחים ברשתיות במרפאת מאיו ברוצ'סטר, מינסוטה. הוא מדמה את אסטרטגיית הסריקה להעברת מברשת על פני ציור. "המטופלים צריכים למלא את החסר כדי לחבר בין קלט חזותי לבין לקסיקון של שמות עצם, וזה דורש יכולת קוגניטיבית רבה," אומר לזי.

רמת הראייה הנוכחית היא לכל היותר מפוקסלת. מה שהם רואים הוא פרצי אור שנקראים פוספנים. "זאת אינה ראייה טבעית באמת," אומר לזי. Second Sight אומרת שרמת החדות החזותית של Argus II היא 20/1,260, ו-Retina Implant אומרת שהחדות החזותית הטובה ביותר עם המכשיר שלה היא 20/1,000. לשם השוואה, ראייה רגילה היא 20/20, וסף העיוורון החוקי בארצות הברית הוא 20/200 (כלומר, האדם יכול לראות ממרחק 20 רגל, כ-6 מטרים, עצם שאדם בעל ראייה תקינה יכול לראות ממרחק 200 רגל, כ-60 מטרים).

"לא מדובר על שחזור הראייה כמו שבדרך כלל חושבים עליו, אלא על שחזור של ניידות," אומר סטיבן רוז, סמנכ"ל מחקר ב-Foundation Fighting Blindness. "המערכות מספקות קונטרסט כדי שמישהו יוכל להבחין בין אור לחושך עד לנקודה שבה הוא יכול לחצות דלת," הוא אומר. "אנחנו בהחלט בהתחלה."

"תותבות של רשתית נמצאות בשלב שבו היו שתלי שבלול לפני 30 שנה," אומר אנתוני ברקיט, מנהל Bionic Vision Australia, מאגד של חוקרים שמפתחים מערכת שתלי רשתית. "הטכנולוגיה הייתה כלי המסייע לקריאת שפתיים והגיעה למצב שבו ילדים עם שתל שבלול יכולים ללמוד בבית ספר רגיל ואפילו להשתמש בטלפון נייד," אומר ברקיט. "אנחנו יודעים עכשיו שמטופלים מפיקים תועלת רפואית משתלי הרשתית, ואני חושב שאנחנו הולכים לראות את הטכנולוגיה הזאת מתפתחת מהר מאוד בעשור הקרוב."

מומחים מסכימים שדרך אחת לשפר את כושר הראייה שמעניקות המערכות האלה היא להוסיף עוד אלקטרודות מגרות. Second Sight, למשל, מתכננת לעבור מ-60 ל-240 אלקטרודות במודל עתידי.

אבל לזיהוי פנים ומשימות מפורטות אחרות נדרשים אלפי פיקסלים, ורשתיות מלאכותיות רבות יתקשו להגיע למספר פיקסלים רב כל כך כי הן תלויות בחיווט, אומר דניאל פלנקר, ביו-פיזיקאי באוניברסיטת סטנפורד. החוטים מקשרים בין מקור הכוח לאלקטרודות, ונדרש ניתוח כדי להעביר את הקישור דרך גלגל העין. כדי להימנע מהמגבלה הזאת, פלנקר ועמיתיו מפתחים מערכת אלחוטית שמשדרת נתונים חזותיים שצולמו על-ידי מצלמת וידאו, לשבב פוטו-וולטאי בעין. במקום לשדר לשבב אור נראה, המערכת שלו משתמשת באור כמעט תת-אדום, שמשודר למערך גמיש של פיקסלים קטנים ברשתית. הצוות שלו בדק את המערכת בעכברושים עיוורים, וכעת עובד בשיתוף עם חברה כדי לבדוק אותה גם בבני אדם הזקוקים לה.

אבל אפילו אלפי פיקסלים עדיין רחוקים ממיליון, "שהוא בערך המספר שיש לנו בעין הטבעית," אומר שון קלי, מהנדס חשמל באוניברסיטת קרנגי מלון בפיטסבורג. "וגם עם מיליון, הרשתית מבצעת עיבוד רב שלא מתבצע ברשתית המלאכותית."

כשהתאים קולטים אור, הם ממירים את המידע הזה לאותות כימיים שמגרים סוגים אחרים של תאי עצב; אלה, בתורם, מעבדים תנועה, צבע ופרטים אחרים שנמצאים באותות, ואז מעבירים את המידע לעצב האופטי, שמחובר למוח. בהתאם למיקומם של מערכי הגירוי, הרשתיות המלאכותיות יוותרו על אחת או יותר משכבות המידע המעובד.

"הממשק שלנו מול מערכת העצבים הוא שימושי, אבל הוא לא טבעי," אומר קלי. "אני חושב שיידרש זמן רב לפתח דרכים להשגת כושר ראייה גבוה יותר, ואני לא חושב שהוא אי פעם יהיה טבעי לגמרי."

ובכל זאת, למוח יש כושר הסתגלות רב, והוא מסוגל גם ללמוד לעבד מידע זר. "אנחנו סומכים על הפלסטיות של המוח, שתאפשר לו ללמוד את שפת הגירויים החדשה הזאת ותספק כושר ראייה סביר," אומר פלנקר. "בהתבסס על שתלי השבלול, זו הנחה סבירה."

אנשים עם רשתיות מלאכותיות מסוגלים לשפר את ראייתם עם הזמן. טים רדיש, בן 55 מנוטינגהאם שבאנגליה, איבד את ראייתו בגלל רטיניטיס פיגמנטוזה. הוא עבר ניתוח להכנסת שתל לרשתית בנובמבר, ומאז השיג תוצאות מרשימות. הוא צופה שיכולותיו ימשיכו להשתפר. רדיש, שזכה בעבר במדליית זהב בשחייה באולימפיאדת הנכים, אומר שבמעבדה הוא מזהה סכו"ם וכלי זכוכית, ואף הצליח לראות את השעה בשעון עם קונטרסט גבוה. בחוץ, הוא אומר, הוא מזהה צורות של בניינים עם דלתות זכוכית ופנסים של מכוניות שנוסעות לאט בלילה. הוא מקווה שבקיץ, שמש בריטית בהירה יותר ותרגול נוסף יעזרו לו לשפר את ראייתו.

חזות חדותית אינה האתגר היחיד העומד בפני המכשירים האלה. השבבים הקשים, מבוססי הסיליקון, ממוקמים ברקמה עדינה ביותר שהיא חלק מגלגל נע ומלא בנוזל. השבבים עלולים להחליק ממקומם. יתרה מזאת, המכשירים המושתלים צריכים לשרוד את התנאים הקשים של הגוף במשך שנים בלי לפגוע במשתמשים שלהם. " בעיות בטיחות ארוכות טווח יתגלו רק עוד שנים," אומר רוז.

חוקרים רבים המפתחים רשתיות מלאכותיות שואפים להתקרב לראייה טבעית, אבל יש מי שמהרהר בעולם רחב יותר של אור. "יש מצלמות שעובדות באורכי גל שאפילו בני אדם לא רואים, ובאופן פוטנציאלי, ייתכנו עיוורים שישתמשו [במערכת של Second Sight] ויראו דברים שאחרים לא יכולים לראות, אומר בריאן מיץ', סגן הנשיא לענייני פיתוח עסקי ב-Second Sight. החברה גם עובדת על רעיון שיביא לזניחת גירוי הרשתית לטובת גירוי ישיר של קליפת הראייה, האזור במוח האחראי לעיבוד תמונות. "במקום שנוכל לטפל בניוונים של הרשתית החיצונית, נוכל בעיקרון לטפל בעיוורון מכל סיבה שהיא," אומר מיץ'.

אבל בינתיים, החוקרים ימשיכו לשפר את המערכות וינסו לשקם עוד ועוד מכושר הראייה אצל אלה שאיבדו אותו. מטופלים כמו קונסטנטופולוס להוטים לראות את התקדמותם. "אפילו הצללים שאני רואה מולי, של אדם או כל דבר אחר, הם משהו," אומר קונסטנטופולוס. "זה גורם לי להרגיש ולקוות שמשהו טוב יותר מגיע."

מקורות:האתר של חברת SecondSightדיווח על ההחלטה לאשר את המוצר בארה"בדיווח על הדיון באישור המוצר באירופה

מחשבה זו התפרסמה באלכסון ב על־ידי סוזן יאנג, MIT Technological Review.


תגובות פייסבוק

תגובה אחת על לשוב לראות