αΩ spacer spacer spacer ΕΝΗΜΕΡΩΤΙΚΟ ΔΕΛΤΙΟ spacer ΤΕΥΧΟΣ 28 spacer ΙΟΥΝΙΟΣ 2005
Επιστροφή στην σελίδα των Περιεχομένων Επικοινωνία
spacer
spacer
spacer
διάλεξη
spacer
spacer
spacer

του Δημήτρη Βάββα

MD, PhD Τμήμα Οφθαλμολογίας Harvard Medical School

spacer spacer spacer Στα πρόθυρα του Βιονικού Oφθαλμού
spacer

«βιονικός» = βιο(-λογικός) + (ηλεκτρο-)νικός

Η λέξη «βιονικός» χρησιμοποιείται όταν θέλουμε να μιλήσουμε για έναν οργανισμό που του έχουν αναπληρώσει ή επαυξήσει ανατομικές δομές ή φυσιολογικές διαδικασίες με ηλεκτρονικά ή μηχανικά μέσα, ή όταν μιλάμε για έναν με απαράμιλλες δυνάμεις, αντοχές, ικανότητες – υπεράνθρωπος.

Μπορεί να φανεί παράξενο σε μερικούς, αλλά ήδη έχουμε βιονικούς ανθρώπους ανάμεσά μας. Άτομα με βηματοδότες, τεχνητά ισχία, ηλεκτρονικά επιπρόσθετα κοχλιών και άλλα ηλεκτρομηχανικά πρόσθετα υπάρχουν εδώ και δεκαετίες. Το εύλογο ερώτημα, λοιπόν, είναι: μπορούμε να έχουμε και τεχνητά επιπρόσθετα οφθαλμού, ώστε και οι τυφλοί να δουν;

Πριν μελετήσουμε το θέμα, θα ήθελα να αναφερθώ σε κάποια «μαθήματα» που πήραμε από τα ηλεκτρονικά επιπρόσθετα ακοής, μιας και αυτά είναι από τα πρώτα επιπρόσθετα αισθήσεως κεντρικού νευρικού συστήματος. Κατ’ αρχάς μοιάζει εύκολο, αφού η δόμηση και η αρχιτεκτονική του κοχλία φαίνεται απλή. Πρόκειται για μια «απλή» τονο-τοπική διάταξη των ευαίσθητων κυττάρων ακοής, ανάλογα με τη συχνότητα που ανταποκρίνονται σε μια μονοκυτταρική στοιβάδα. Αλλά στην πράξη, αντιμετωπίζουμε προβλήματα, όπως π.χ. ανικανότητα να ερεθίσουμε κύτταρα που ανταποκρίνονται σε συχνότητες κάτω των 1000 Hz (όπου κυρίως βρίσκεται ο ανθρώπινος λόγος), λόγω προβλημάτων πρόσβασης στον στενό χώρο που αυτά βρίσκονται.

spacer Σχήμα 1. Σχηματικό της ροής της οπτικής πληροφορίας από τον οφθαλμό μέσω του αμφιβληστροειδούς στον εγκέφαλο
spacer

Σχήμα 1. Σχηματικό της ροής της οπτικής πληροφορίας από τον οφθαλμό μέσω του αμφιβληστροειδούς στον εγκέφαλο

spacer

Επίσης, παρατηρούμε προβλήματα κατανόησης στους προ-γλωσσικούς σε σχέση με τους μετα-γλωσσικούς ασθενείς, οι οποίοι δέχονται τα επιπρόσθετα. Ταυτόχρονα, όμως, βλέπουμε και την πλαστικότητα του εγκεφάλου να επεξεργάζεται ατελείς και ελλιπείς πληροφορίες και να «συμπληρώνει» τα πληροφοριακά κενά έτσι ώστε, παρά τα παραπάνω προβλήματα, να έχουμε ασθενείς με πολύ ικανοποιητικά λειτουργικά αποτελέσματα. Με τα ενθαρρυντικά αυτά δεδομένα, τι μπορούμε να ελπίζουμε για τον οφθαλμό και την όραση;

Σχήμα 2. Σχηματικό επιπρόσθετο ινιακού λοβού spacer
spacer

Σχήμα 2. Σχηματικό επιπρόσθετο ινιακού λοβού

Η όραση είναι σαφώς πιο πολύπλοκη από την ακοή. Όπως βλέπουμε στο Σχήμα 1, το είδωλο ενός αντικειμένου σχηματίζεται ανεστραμμένο στον φωτοευαίσθητο χιτώνα του ματιού, τον αμφιβληστροειδή, επάνω στους φωτοΰποδοχείς, αφού το φως περάσει πρώτα από δύο στοιβάδες νευρικών κυττάρων! Όπως μια ψηφιακή κάμερα έχει κάποια εκατομμύρια εικονοστοιχεία (pixels) (4-5 εκατομμύρια), έτσι μπορούμε να σκεφτούμε και τον ανθρώπινο αμφιβληστροειδή, μόνο που εκείνος έχει 120 εκατομμύρια εικονοστοιχεία! Η πληροφορία την οποία καταγράφουν οι φωτοΰποδοχείς δεν στέλνεται ανεπεξέργαστη στον εγκέφαλο, αλλά την επεξεργάζονται άλλες δύο στοιβάδες νευρικών κυττάρων του αμφιβληστροειδή, και μέσω 1,2 εκατομμυρίων αξόνων γαγγλιακών κυττάρων, καταλήγει μέσω ενος υποσταθμού στον ινιακό λοβό του εγκεφάλου. Και ενώ θα νομίζαμε ότι η μείωση των κυττάρων με την οπτική πληροφορία από 120 σε 1,2 εκατομμύρια θα σήμαινε και μείωση της ποιότητας, στην πραγματικότητα, το αντίθετο παρατηρείται μέσω της επεξεργασίας που γίνεται! Θα πρέπει να τονιστεί ότι, παρόλο που οι φωτοΰποδοχείς καταγράφουν το σήμα τοπογραφικά, όταν φτάσουμε στην τελευταία στοιβάδα επεξεργασίας, δεν έχουμε τέλεια τοπογραφία, και ακόμη ότι έχουμε κύτταρα που ασχολούνται μόνο με επιμέρους πληροφορίες της εικόνας και όχι με την ίδια την εικόνα. Δηλαδή, ένα γαγγλιακό κύτταρο που αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη περιοχή της εικόνας μπορεί να «ενδιαφέρεται», εάν και μόνο αυτή η περιοχή κινείται ή εάν η γύρω της περιοχή είναι πιο σκούρα! Αυτή η πολυπλοκότητα της επεξεργασίας της εικόνας δεν έχει πλήρως κατανοηθεί και μας δημιουργεί προβλήματα στο πώς και πού θα μπορούσαμε να λύσουμε το πρόβλημα της τύφλωσης.

ΕΠΙ-αμφιβληστροειδικά

• Πλεονεκτήματα

– Εύκολη πρόσβαση

– Καλή προμελέτη

– Αποβολή θερμότητος

• Μειονεκτήματα

– Παρακάμπτουμε
τον μεσο-αμφιβληστροειδή

– Αστάθεια

- Ένταση ρεύματος

ΥΠΟ-αμφιβληστροειδικά

• Πλεονεκτήματα

– Διατηρούμε τον
μεσο-αμφιβληστροειδή

– Μηχανική σταθερότητα

• Μειονεκτήματα

– Τεχνικά πιο δύσκολο

– Διαταραχή μεταβολισμού
και αιμάτωσης

– Θερμότητα

• Δυσκολίες και των δύο θέσεων

– Βιο-συμβατότητα

– Μακροπρόθεσμη διάρκεια ζωής

– Ένταση ρεύματος

– Σύνδεση ηλεκτρικού και ηλεκτροχημικού σήματος

spacer Σχήμα 3. Σχηματικό θέσεων επιπροσθέτων στον Αμφιβληστροειδή
spacer

Σχήμα 3. Σχηματικό θέσεων επιπροσθέτων στον Αμφιβληστροειδή

spacer

Πόσο μεγάλο είναι το πρόβλημα της τύφλωσης; Περίπου 20.000 άτομα στα 100 εκατομμύρια πληθυσμού τυφλώνονται και δεν μπορούμε να τους βοηθήσουμε. Aπό αυτούς, περίπου οι μισοί, εξαιτίας παθήσεων του αμφιβληστροειδή. Εξάλλου η εκφύλιση της ωχράς κηλίδας αποτελεί το κυριότερο πρόβλημα για τους ηλικιωμένους. Η μελαγχρωστική αμφιβληστροειδοπάθεια είναι η συχνότερη συγγενής πάθηση, η οποία πλήττει 1,5 εκατομμύρια ανθρώπους στον κόσμο. Αλλά και οι παθήσεις του οπτικού νεύρου είναι πολύ συχνές, παθήσεις όπως το γλαύκωμα, οι ισχαιμικές νευροπάθειες κ.τ.λ.

Πώς θα μπορούσαμε, λοιπόν, να βοηθήσουμε αυτούς τους ανθρώπους; Πού θα μπορούσαμε να βάλουμε ένα επιπρόσθετο για να επανακτήσουμε την όραση; Μέχρι σήμερα, τρεις περιοχές έχουν μελετηθεί: α) ο αμφιβληστροειδής (Επι-, Υπο-), β) το οπτικό νεύρο και γ) ο ινιακός λοβός.

Θα αναφερθούμε πρώτα, με συντομία, στις δύο τελευταίες περιοχές λόγω του ότι, προς το παρόν, έχουν τις περισσότερες δυσκολίες και τα λιγότερα αποτελέσματα.

Σχήμα 4. Α. Σχηματικό επιπροσθέτων στον αμφιβληστροειδή της ομάδας του Λος Άντζελες spacer
spacer

Σχήμα 4. Α. Σχηματικό επιπροσθέτων στον αμφιβληστροειδή της ομάδας του Λος Άντζελες

Ο ινιακός λόβος είναι η θέση που πρωτομελετήθηκε και έχει το πλεονέκτημα να επιτρέπει τη λύση σε προβλήματα του οπτικού νεύρου. Δυστυχώς, έχει πολλά προβλήματα με πόνο και μολύνσεις. Υπάρχει δυσκολία να αποκτήσει ο ασθενής σωστή αντίληψη, λόγω έλλειψης σωστής τοπογραφίας και λόγω του ότι το «αντιληπτό» κινείται με τις κινήσεις του οφθαλμού. Υπάρχει, επίσης, εξασθένηση του «αντιληπτού», παρότι υπάρχει σταθερή ηλεκτρική διέγερση του νευρικού συστήματος και οι παράμετροι της διέγερσης αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου. Επίσης, υπάρχουν προβλήματα επειδή απαιτείται υπερβολική ένταση του ρεύματος και παράπλευρη διέγερση νευρικού ιστού με φόβο επιληπτικής κρίσεως. Αυτή τη στιγμή, λίγες ομάδες μελετούν αυτή τη λύση επισταμένως και έχουν ισχνά αποτελέσματα.

spacer Σχήμα 4. Β. Φωτογραφία επιπρόσθετου μέσα στο μάτι
spacer

Σχήμα 4. Β. Φωτογραφία επιπρόσθετου μέσα στο μάτι

spacer

Στο οπτικό νεύρο είναι τεχνικά πιο εύκολο να έχουμε πρόσβαση εκ των έξω για να το διεγείρουμε, αλλά λόγω της ανατομίας του δεν έχουμε δυνατότητα για υψηλή ανάλυση. Μπορούμε, όμως, να εκπαιδεύσουμε τον ασθενή να χρησιμοποιεί την υποτυπώδη αντίληψη φωτός που του δίνουμε. Μέχρι στιγμής έχει μελετηθεί το λιγότερο.

Τα αμφιβληστροειδικά επιπρόσθετα έχουν μελετηθεί περισσότερο και φαίνεται ότι σύντομα θα μας δώσουν τα πρώτα πραγματικά ενθαρρυντικά αποτελέσματα. Όπως προαναφέραμε, υπάρχουν δύο θέσεις στον αμφιβληστροειδή για τα επιπρόσθετα: η θέση ΕΠΙ- και η θέση ΥΠΟ-. Και οι δύο θέσεις έχουν κάθε μιά τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, όπως φαίνεται και στον παρακάτω πίνακα:

Σήμερα μελετούν το όλο θέμα επτά ομάδες επιστημόνων, τέσσερις στην Αμερική, δύο στην Ευρώπη και μία στην Ιαπωνία. Προς το παρόν, τα περισσότερα αποτελέσματα προέρχονται από τις αμερικανικές ομάδες, οι οποίες, παρά τις προαναφερθείσες δυσκολίες, έχουν προχωρήσει σε ανθρώπινους πειραματισμούς με ενθαρρυντικά τα πρώτα αποτελέσματα. Αξιοσημείωτον είναι ότι και οι τέσσερις αυτές ομάδες έχουν δείξει ότι ο ηλεκτρικός ερεθισμός του αμφιβληστροειδή επιτυγχάνει την αντίληψη του φωτός από τους ασθενείς. Η ομάδα της Βοστώνης έχει δείξει ότι ο δρόμος για καλύτερη αντίληψη είναι ο υπο-αμφιβληστροειδικός. Εντούτοις, η ομάδα του Λος ΄Αντζελες έδειξε ότι με επι-αμφιβληστροειδικό επιπρόσθετο (βλ. Σχήμα 4) μπορεί ο ασθενής να πάρει, αν και υποτυπώδη, χρήσιμη όραση. Στην ουσία, αυτή η «όραση» ανιχνεύει σαν ένα «τηλεμπαστούνι» των τυφλών. Αλλά έστω και αυτό, είναι μια μεγάλη πρόοδος.

Εδώ, θα ήθελα να παραπέμψω τους αναγνώστες σε ένα βίντεο, που παρουσιάζει έναν τέτοιον ασθενή στην ιστοσελίδα: http://www.doemedicalsciences.org/abt/retina/2004movie.shtml

Την επόμενη πενταετία, περιμένουμε νέες πιο εξελιγμένες μορφές επιπροσθέτων να εμφυτευθούν στους ασθενείς, πιθανότατα υπο-αμφιβληστροειδικά, ώστε να επιτύχουμε καλύτερη όραση. Αν και ακόμα είμαστε μακριά, και μόνο ένα μικρό ποσοστό από τους ασθενείς θα βοηθηθεί λίγο και θα προχωρήσει από μια κατάσταση μεγάλης απώλειας οράσεως σε μια υποτυπώδη όραση, πιστεύω ότι είμαστε σχετικά κοντά στο ευαγγελικό ρητό, το οποίο είναι και το «motto» του οφθαλμολογικού νοσοκομείου του Χάρβαρντ: Deo Juv. / Caeci Vident, Surdi Audiunt: Με την αρωγή του Θεού, «τυφλοί αναβλέπουσι,... κωφοί ακούουσι», Λουκάς κεφ. Ζ΄.

Eπιμέλεια: Kαλλιόπη Xρηστοφή

spacer
spacer spacer spacer spacer 26-29
spacer
spacer
spacer
| ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΤΕΥΧΟΥΣ | ΠΑΛΑΙΟΤΕΡΑ ΤΕΥΧΗ | ΚΟΙΝΩΦΕΛΕΣ ΙΔΡΥΜΑ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ Σ. ΩΝΑΣΗΣ