Cientistas fazem engenharia reversa de cérebros de animais para criar olhos protéticos biônicos

Utilizando neurociência, terapia genética e optogenética, dois pesquisadores da Universidade de Cornell criaram um olho prostético biônico que pode restaurar a visão quase normal de animais cegados por retinas destruídas.

Nós discutimos longamente os olhos biônicos, mas na maioria das vezes estes têm sido próteses estúpidas – chips que se conectam às células ganglionares atrás da retina, que são a interface entre a retina e o nervo óptico. Esses chips recebem estímulos ópticos (por meio de um sensor CMOS, por exemplo), que transmitem como sinais elétricos para as células ganglionares. Esses olhos protéticos podem produzir um campo de tons de cinza de baixa resolução que o cérebro pode interpretar – o que provavelmente é melhor do que ser completamente cego – mas eles não restauram a visão .

O olho protético da Cornell, no entanto, desenvolvido por Sheila Nirenberg e Chethan Pandarinath, é um análogo muito mais próximo de um olho real. Sua construção e implementação é bastante complexa, por isso tenha paciência comigo.

Comparação de várias tecnologias de olho / retina protética

Primeiro, a terapia gênica é usada para fornecer proteínas especiais à retina lesada do paciente (isto é, causada por doenças degenerativas, como degeneração macular ou retinopatia diabética). Ao usar a optogenética , essas proteínas foram modificadas para que sejam sensíveis à luz – elas não são exatamente bastonetes e cones, mas estão na mesma linha.

O próximo passo é o bit inteligente / único. Por anos, Nirenberg vem trabalhando na decodificação dos sinais enviados pela retina para o cérebro. Um ano atrás, ela decifrou esse código . Na época, ela havia apenas decifrado o código usado pela retina do rato, mas agora ela também decifrou o código do macaco – e a retina de um macaco é muito semelhante à nossa.

Mas essa não é a novidade: Nirenberg e Pandarinath agora pegaram o código de retina do mouse e desenvolveram uma prótese de trabalho , restaurando completamente a visão de um camundongo.

A prótese contém uma câmera apontada para frente, um OMAP 3530 SoC da Texas Instruments (system-on-a-chip) e um pequeno projetor DLP pico. O SoC converte a saída da câmera em dados codificados que o cérebro do mouse pode entender, e então o projetor é usado para transmitir esses dados para as proteínas optogenéticas que foram colocadas anteriormente na retina usando terapia gênica. As proteínas optogenéticas transmitem então o sinal codificado para o cérebro, através das células ganglionares e do nervo óptico. Voila: visão restaurada (escala de cinza).

Olho biônico protético, codificado versus métodos optogenéticos antigos

Na imagem acima você pode ver quão eficaz é a prótese de Nirenberg e Pandarinath. A fileira superior é o que um olho normal de rato veria (pouco antes de ser comido, aparentemente), e a segunda fileira mostra as imagens produzidas pelo olho da prótese. O canto inferior direito mostra a imagem que seu olho veria se tivesse recebido apenas a terapia genética optogenética e nenhum dos truques extravagantes de codificação de câmera / neural.

Uma configuração de olho protético biônicoCom o código da retina do macaco resolvido, o próximo passo é construir um par de óculos com todos os equipamentos protéticos embutidos (foto à direita). Antes que testes em humanos possam ocorrer, a etapa de terapia gênica precisa ser aprovada – mas como terapias gênicas semelhantes já foram aprovadas antes, os pesquisadores parecem confiantes de que os testes em seres humanos poderiam começar em 1 ou 2 anos.

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