Será que as Retinas Artificiais Podem Restaurar a Visão Natural?
Retinas artificiais dão aos cegos somente a simples noção do que é visível, mas os pesquisadores estão trabalhando duro para melhorar isso.
Visão Biônica: Este implante com sensor de luz desenvolvido pela empresa alemã Retina Implant contém 1500 fotodiodos.
Elias Konstantopoulos recebe vislumbres manchados do mundo a cada dia por cerca de quatro horas, ou por quanto tempo ele deixa sua prótese de retina Argus II ligada. O morador de Maryland de 74 anos perdeu a visão por causa de uma doença progressiva da retina ao longo dos últimos 30 anos, mas é capaz de perceber algumas coisas quando ele liga o sistema de visão biônica.
"Eu posso ver se você está na minha frente e se você tentar ir embora", diz ele. "Ou, se eu olhar para uma grande árvore com o sistema ligado talvez eu possa ver alguma escuridão e se estiver claro lá fora e eu movo minha cabeça para a esquerda ou para a direita e eu posso ver diferentes sombras que me dizem que há algo lá. Não há maneira de dizer o que é ", diz Konstantopoulos.
Uma câmara de espectáculo montada capta os dados de imagem para Konstantopoulos; os dados são depois processados por um mini-computador carregado numa cinta e enviada para um chip neurônio-estimulante de 60 pixels que foi implantado numa das suas retinas em 2009.
Cerca de 70 pessoas em todo o mundo passaram pela cirurgia de três horas para receber o implante de retina, que foi desenvolvido pela Second Sight da Califórnia e aprovado para uso na Europa em 2011 e nos EUA no início deste ano (veja "Implante Bionic Eye aprovado para pacientes dos EUA "). É o primeiro implante de restauração de visão vendido aos pacientes.
Atualmente, o sistema só é aprovado para pacientes com retinite pigmentosa, uma doença degenerativa do olho que atinge cerca de um em 5.000 pessoas em todo o mundo, mas é possível que o Argus II e outras retinas artificiais em desenvolvimento possam funcionar para as pessoas com degeneração macular relacionada à idade, que afeta uma em cada 2.000 pessoas nos países desenvolvidos. Nestas condições, as células fotorreceptoras dos olhos (geralmente chamadas cones e bastonetes) são perdidas, mas o resto da via neuronal que comunica a informação visual para o cérebro frequentemente ainda está viável. Retinas artificiais dependem deste circuito remanescente, por isso não podem funcionar para todas as formas de cegueira.
Muitos grupos ao redor do mundo estão trabalhando em sistemas de visão biônica para substituir fotorreceptores perdidos. A maioria usa uma câmera que se comunica com um chip implantado, mas muitos variam no número de elétrodos no chip e quão fundo o chip é colocado no interior da retina. No entanto, outros evitam a câmera para diodos sensíveis à luz no chip.
Empresa alemã Retina Implant, por exemplo, terminou recentemente testes em humanos com o seu implante de 1500-pixel que não depende de uma câmera, mas em vez de luz direta coleta e transmite os dados para os neurônios remanescentes (veja "Microchip Restaura Visão"). Um arranjo de diodos substitui os fotorreceptores.
Visão de Comando: Second Sight da Califórnia desenvolveu o sistema Argus II, que envia dados de imagens captadas por uma câmera montada para um implante de retina.
Algumas pessoas com retinas artificiais podem ler letras grandes, ver os carros lentos, ou identificar uma mesa. Outros pacientes não apresentam nenhum benefício. A variação pode ser atribuída, em alguns casos, ao posicionamento exato da matriz neuro-estimuladora na retina fina de papel-tecido bem como o estado dos neurônios restantes e vias no olho de cada indivíduo. Bem como as pessoas podem aprender a usar o aparelho e treinar seu cérebro também é importante.
"Pacientes vão escanear o ambiente e usar sua memória para reconstruir o que eles estão vendo" diz Raymond Lezzi, um clínico pesquisador que realiza cirurgias de retina na Mayo Clinic em Rochester, Minnesota. Ele se assemelha à estratégia de arrastar um pincel em uma pintura. "Os pacientes têm que completar as lacunas para relacionar com um lexico de substantivos e isso exige uma quantidade significava de habilidade cognitiva" diz Lezzi.
No seu melhor, o atual nível de visão é muito pixelizada. O que se vê são explosões de luz chamadas fosfenos. "Não é verdadeiramente a visão naturalista", diz Iezzi. Second Sight diz que o nível de acuidade visual com a sua Argus II é de 20/1260 e a Retina Implant diz que a melhor acuidade visual ganhou com o seu dispositivo é de 20/1000. Para efeito de comparação, a visão normal é 20/20 e o limiar de cegueira legal em os EUA é de 20/200 (que indica que uma pessoa pode ver um objeto de 20 metros de distância que uma pessoa com visão normal pode ver a partir de 200 pés de distância).
"Não é restaurar a visão como você e eu pensamos, é restaurar a mobilidade", dizStephen Rose, diretor de pesquisa para a Foundation Fighting Blindness. "Eles fornecem um contraste para que alguém possa ver a diferença entre a luz e o escuro até o ponto onde eles consigam dizer atravessar por uma porta", diz ele. "Isso é muito no começo."
"Próteses de retina estão na fase que os implantes cocleares estavam há 30 anos", dizAnthony Burkitt, diretor da Bionic Vision Australia, um consórcio de pesquisadores que desenvolvem um sistema de implante de retina. "Essa tecnologia deixou de ser um auxílio para leitura labial ao ponto de que agora as crianças com implante coclear podem ir na escola normal e até mesmo usar telefones celulares", diz Burkitt. "Com os implantes de retina, agora sabemos que tem benefício clínico para os pacientes e eu acho que nós vamos ver essa tecnologia desenvolver-se muito rapidamente na próxima década."
Os especialistas concordam que uma forma de melhorar a visão concedida por esses sistemas é adicionar mais estimulantes de eletrodos. Second Sight, por exemplo, está pensando em mudar para eletrodos 60-240 em um modelo futuro.
Mas milhares de pixels provavelmente serão necessários para reconhecimento facial e outras tarefas visuais detalhadas e muitas tecnologias de retina artificial terão problemas para chegar a um número tão grande de pixels porque eles dependem de fios, diz Daniel Palanker, um biofísico da Universidade de Stanford. Os fios são usadas para ligar uma fonte de alimentação aos eletrodos, que requer um procedimento cirúrgico para estabelecer a ligação através do globo ocular. Para evitar esta limitação, Palanker e seus colegas estão desenvolvendo um sistema sem fio que transmite dados de imagens captadas por uma câmera de vídeo a um chip fotovoltaico no olho. Em vez de transmitir a luz visível para o chip, o sistema utiliza a luz infravermelha que é irradiada para matrizes flexíveis de pixels pequenos na retina. A equipe testou o sistema em ratos cegos e agora está trabalhando com uma empresa para testar o dispositivo em pacientes.
Mas até mesmo milhares de pixels estão a um longo caminho dos um milhão", que é mais ou menos o que temos no olho natural", diz Shawn Kelly, um engenheiro elétrico da Universidade Carnegie Mellon em Pittsburgh. "E mesmo assim, há uma grande quantidade de processamento que a retina faz que nós vamos pular com uma retina artificial."
Quando fotorreceptores detectam a luz, convertem essa informação em sinais químicos que estimulam outros tipos de neurônios que processam movimento, cor e outros detalhes a partir dos sinais e em seguida, passar as informações para o nervo óptico, que se liga ao cérebro. Dependendo de onde as matrizes estimulantes são colocadas, retinas artificiais vão deixar de fora uma ou mais camadas de processamento de informações.
"A forma como estamos fazendo interface com o sistema nervoso é funcional, mas não é natural", diz Kelly. "Eu acho que vai levar um longo tempo para desenvolver maneiras de obter uma melhor visão e eu não acho que isso nunca vai ser totalmente natural."
Ainda assim, o cérebro é extremamente adaptável e pode aprender a processar informações, mesmo estrangeira. "Contamos com a plasticidade do cérebro que reaprende esta nova linguagem de estimulação e proporcionar visão razoável", diz Palanker. "A garantia de que isso é uma suposição razoável vem do campo dos implantes cocleares."
Pessoas com retinas artificiais não conseguem uma melhoria de visão com o tempo. Tim Reddish, residente de Nottingham, na Inglaterra, com 55 anos de idade, que perdeu a visão devido à retinite pigmentosa, recebeu o implante do dispositivo Retina Implant, em novembro e tem conseguido resultados impressionantes nos ultimos meses. Ele acredita que as suas habilidades vão continuar a melhorar. No ambiente de laboratório, Reddish, um ex-nadador paraolímpico medalhalhista de ouro, diz que ele pode identificar talheres e copos, e até mesmo ler a hora em um relógio de alto contraste. Lá fora, diz ele, pode ver os contornos de prédios com portas de vidro e os faróis de carros lentos à noite. Ele espera que o verão venha com um sol brilhante do Reino Unido e a prática continuada irá ajudá-lo a ver mais.
A acuidade visual não é o único desafio para esses dispositivos. Os rígidos chips a base de silício são colocados em um tecido extremamente delicado, que faz parte de uma esfera cheia de fluido em movimento. Chips podem escorregar para fora do lugar. Além disso, os dispositivos implantados precisam sobreviver às condições difíceis do corpo durante anos, sem prejudicar seus usuários. "Nós não vamos saber muito sobre a segurança a longo prazo para o ano", diz Rose.
Apesar de a aproximação da visão natural ser o objetivo de muitos pesquisadores que desenvolvem retinas artificiais, alguns estão considerando um mundo mais amplo de luz. "Algumas câmeras funcionam em comprimentos de onda que até mesmo os seres humanos não vêem, então, potencialmente, você poderia ter pacientes cegos usando [um sistema de Second Sight] para ver coisas que outros não podem", diz Brian Mech, vice-presidente de desenvolvimento de negócios da Second Sight. Essa empresa também está trabalhando em uma ideia que iria renunciar a estimulação da retina para a estimulação direta do córtex visual, a região do cérebro que processa as imagens. "Em vez de apenas ser capaz de tratar degenerações retinianas exteriores, poderíamos essencialmente tratar a cegueira devido a qualquer causa", diz o Mech.
Enquanto isso, os pesquisadores vão continuar a ajustar os sistemas, tentando restaurar mais visão para aqueles que as perderam e os pacientes como Konstantopoulos estão ansiosos para ver seu progresso. "Mesmo que a sombra que eu posso ver na minha frente seja uma pessoa ou qualquer outra coisa, é algo melhor que nada", diz Konstantopoulos. "Faz você se sentir bem e esperar que algo melhor esteja chegando em breve."
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