超声波技术,让失明的视网膜重见光明

2022-04-20

  根据南加州大学盖尔和爱德华·罗斯基眼科研究所在2016年进行的研究,到2050年,美国视力障碍或失明的人数预计将超过800万,与年龄相关的眼病和疾病将在所谓的“银发潮”期间增加。

  根据医学专家可以肯定地说,许多病例都是由视网膜引起的退化性疾病,即视网膜中光敏感光细胞的逐渐退化。基于这些估计,对于治疗的新技术存在未满足的需求视觉损失由于感光细胞退化的疾病。

  虽然目前没有成功的非侵入性治疗方法可用于治疗视力丧失,但南加州大学的研究人员提出了一个新的想法来解决这个日益严重的问题。

  目前,眼科医生使用电子技术直接刺激视网膜神经元通过在眼睛内植入电极装置,这种技术需要昂贵的侵入性手术。南加州大学维特比工程学院生物医学工程系的研究小组正在探索一种非手术解决方案,可以通过使用五种感官中的另一种来恢复视力。

  这项技术的优势在于不需要手术,也不需要在体内植入任何装置,可穿戴超声设备将产生超声波刺激视网膜。

  类似于你闭着眼睛在眼球上轻轻一推,形状和亮点是怎么出现的;研究人员意识到,对眼睛施加压力可以激活神经元,并向大脑发送信号。

  与被光激活的正常眼睛不同,在这项研究中,盲人的眼睛受到超声波产生的机械压力的刺激。

  眼睛视网膜中的神经元拥有对机械刺激做出反应的机械敏感通道,当使用超声波产生机械压力时,这些神经元被激活。

  为了测试这种超声波方法,在前期临床研究南加州大学的研究小组使用人类听不见的高频超声波刺激一只盲鼠的眼睛。

  这项研究中使用的技术可与用于婴儿成像的超声波探头相媲美,该探头通过孕妇的胃发送和接收声波。在这种情况下,对于视网膜刺激,研究小组创造了一种小型超声波设备,可以针对眼睛的特定区域进行发送声波到达位于眼睛后部的视网膜。

  使用这些可以被操纵并聚焦在眼睛特定区域的高频声音;这项研究表明,当超声波以一种模式投射时,例如,字母“C”老鼠的大脑能够获得类似的模式。

  与人类不同,研究人员无法直接回答老鼠在超声波刺激期间的视觉体验。

  为了回答老鼠到底能从超声波中看到什么的问题,研究小组直接从老鼠的视觉大脑区域测量了视觉活动视觉皮质通过连接多电极阵列。根据大脑记录的视觉活动,研究人员发现,老鼠能够感知与投射到眼睛的超声波刺激模式相当的可视化效果。这项工作刚刚发表在BME前线。

  这项研究目前由国家眼科研究所(NEI)资助,为期四年,价值230万美元。该团队最近申请了另一项NEI转化资助,以使他们的研究更上一层楼。

  目前的研究大多是使用啮齿动物模型进行的。然而,研究小组计划在实施之前,用非人灵长类动物模型来测试这种方法人体临床试验。

  目前,我们正在使用一种放置在老鼠眼球前的传感器将超声波信号发送到视网膜,但我们的最终目标是创造一种无线晶状体传感器。

  虽然该团队目前正在分析超声波技术用于视觉研究的能力,但他们未来的目标是生成更清晰的图像,并将超声波传感器安装在下一代的可佩戴隐形眼镜上。

  这项新的超声波技术也正在申请专利,希望能改变这种方式视觉障碍几年后接受治疗。