لعين تعويضية لا تعمل أوعين زجاجية انظر Ocular prosthesis وCraniofacial prosthesis.

التعويض البصري visual prosthesis أو العين البيونية هوشكل من أشكال الترقيع العصبي ترمي إلى إعادة جزئية لفقدان الرؤية أوتضخيم الإدراك البصري الحالى. وعادة ما تأخذ شكل كاميرا ترتدى خارجيا والتي يتم هجريبها على أداة تنشط الشبكية ،العصب البصري ، أوفي القشرة البصرية ، من أجل إنتاج التصورات أوالإحساس بالرؤية في القشرة البصرية.

هذه الأجهزة البصرية التجريبية هي على غرار غرس قسقطةأو أجهزة الأذن الإلكترونية, وهونوع من إستبدال عصبي وهى قيد الإستخدام منذ منتصف 1980. هذه تعبير عن ميكروفون خارجي ومعالجات التي يتم هجريبها على منشط للقسقطة ، العصب السمعي, من أجل التوصل إلى إدراك سمعي سليم في القشرة السمعية.

التاريخ

البحث الفهمي على الأقل منذ 1950 حققت التشبيك الالكتروني على مستويات شبكية العين ، العصب البصري ، المهاد ، و اللحاء. الأطراف البصرية الاصطناعية, التي كانت تغرس في أجسام السقمى في جميع أنحاء العالم على حد سواء أكانت حادة أومزمنة, وقد أظهرت دليلا على المبدأ ، ولكن حتى الآن لا توفر حدة البصر كالعين العادية. بعد حادثة وفاةإنسان متطوع في أواخر التسعينات ، نتيجة لعدوى شديدة بعد ان سحبت الأسلاك المربوطة في اقطاب كهربائية مزروعة في الدماغ, الكثير من البحث على الأطراف الإصطناعية البصرية قد توقف.

الاعتبارات البيولوجية

القدرة على تقديم مشهد لشخص أعمى عن طريق عين الكترونية تعتمد على الظروف المحيطة بفقدان البصر. لشبكية اصطناعية, والتي هي الأكثر انتشارا بالنسبة للأشياء الاصطناعية البصرية تحت التطوير. (نظرا لسهولة الوصول(التشبيك) إلى شبكية العين من بين اعتبارات أخرى),فقدان الرؤية بسبب تدهور الموصلات البصرية(التهاب الشبكية الصباغي ، choroideremia والضمور الجغرافي والتنكس البقعي) هوافضل مرشح للعلاج. للمرشحين لغرس الأطراف الاصطناعية البصرية العثور على الإجراء الأكثر نجاحا في العصب البصري إذا وضعت قبل بدء تطور العمى. الأشخاص الذين ولدوا عميا قد تفتقر إلى العصب البصري وقد تطور تطورا كاملا، والتي عادة مايتم تطويره قبل الولادة.^{[بحاجة لمصدر]}

الاعتبارات التكنولوجية

شبكية العين الاصطناعية يجري حاليا تطويرها باعتبارها أمرا مساعدا ويحتمل حتى تكون ذات قيمة بالنسبة للأفراد الذين يعانون من تدهور في أبصارهم. والأطراف الصناعية البصرية في البشر لا تزال قيد البحث والتطوير .

المشاريع الجارية

آرغوس للشبكية الاصطناعية

د. مارك هومايون ويوجين ديجوان في معهد دوهيني للعين (USC)هم المطورون الأساسيون للبرنامج الموسع للتمنيع النشط في شبكية العين الإصطناعية- وأظهرت إثبات مبدأ في التحقيقات حول السقمى ذوى الحالات الحادة في جامعة جونز هوبكنز في 1990 في وقت مبكر. وفي أواخر 1990 الشركة الرؤية الثانية تشكلت لوضع شبكية اصطناعية دائمة تغرس في شبكية العين. وكان الجيل الأول يضم غرس 16 قطبا كهربائيا وكان موزعا فيستة مواضع بين عامي 2002 و2004. خمس من هذه الحالات لا تزال تستخدام هذه الأداة في منازلهم حتى اليوم. تلك الحالات ، الذين كانوا جميعا فاقدى البصر تماما قبل الغرس, يمكنهم الآن تطبيق مجموعة مدهشة من المهام باستخدام الأداة. وفي الآونة الأخيرة ، أعربت الشركة أنها تلقت موافقة ادارة الاغذية والعقاقير الأميريكية للموافقة على بدء محاولة إنتاج الجيل الثاني ، الذى يضم غرس 60 قطبا كهربائيا, في الولايات المتحدة. وبالإضافة إلى ذلك أنهم خططوا لتجارب سريرية في جميع أنحاء العالم ، جميع ذلك كان يجرى تطبيقه في عام 2007. ثلاثة وكالات تمويل رئيسية للحكومة الامريكية (المعهد الوطني للعين, وزارة الطاقة ، والمؤسسة الوطنية للعلوم) وقد دعمت العمل في الرؤية الثانية ، USC.

R&D آر آند دي

يبدولي حتى عام 2009 كان العام لشبكية العين " الاصطناعية". وقد حصل مختبر لورنس ليفرمور الوطني للشبكية الإصطناعية للبحوث والتطوير على 100 جائزة في الشهر الماضي ، وآخر واحد فقط قد تم إستعراض الباحثون من جامعة ستانفورد .

وفقا لبيان صحفى صدر يومعشرة ديسمبر من جامعة ستانفورد ،فإن فريقا من الباحثين قد قامت بغرس شبكية للعين وهى التي تهدف إلى توفير أعلى دقة للمستخدمين وجعل الرؤية الاصطناعية أكثر طبيعية. يشبه إلى حد كبير R&D 100 winner فإن شبكية العين الاصطناعية , التى تقوم بغرسها ستانفورد تسمح للسقمى بوضع الأشكال لجعل الأمور أكثر طبيعية ونرى صورا ذات مغزى. لكن ، خلافا لمعظم عمليات غرس شبكية العين من الماضي,فإن إصدار ستانفورد يفترض أن تسمح للمستخدمين ألا يضطروا إلى تحريك رؤوسهم لرؤية الأمور. انها "تحتفظ بالصلة الطبيعية بين حركات العين والرؤية,” وطبقا للبيان.فإنه لديها ما يقرب من 1،000 من الأقطاب ، بالمقارنة مع 60 في الإصدارات القديمة , مما يوفر صورا عالية الدقة.

إن آلة ستانفورد المزروعة تعمل عن طريق الحصول على مريض يرتدي كاميرا الصوت والصورة التي سيتم بواسطتها نقل الصور إلى معالج, الذي يفترض أن يعرض الصور على شاشة من الكريستال السائل داخل عين المستخدم. وطبقا للبيان, “شاشة العرض البلورية ترسل نبضات الأشعة تحت الحمراء التي تنقل الصورة إلى مجمع الخلايا الضوئية المزروعة تحت شبكية العين,” التي تحول الإشارات الضوئية إلى نبضات كهربائية التى تسهم في تحفيز الخلايا العصبية في الشبكية فوقهم.

غرس تلسكوب مصغر

وإن لم يكن حقا أداة إصطناعية نشطة, وهويغرس تلسكوبا مصغرا وهونوع واحد من الأدوات البصرية المزروعة التي قد اجتمع لهل بعض النجاح في علاج الفترة النهائية تحلل البقعة الصفراء تبعا للعمر . This type of device is implanted in the eye's posterior chamber and works by increasing (by about three times) the size of the image projected onto the retina in order to overcome a centrally-located scotoma or blind spot.

مشروع Tübingen MPDA

وقام فريق جنوبى ألماني بقيادة مستشفى العيون في جامعة توبنغن, قد تشكل في عام 1995 من قبل إيبرهارت زرينير لتطوير subretinal إصطناعية. وثبتت رقاقة خلف شبكية العين ويستخدم مصفوفات microphotodiode (MPDA) الذي يجمع الضوء الساقط ثم تقوم بتحويله إلى تيار كهربي لتحفيز خلية العقدة الشبكية. مثل الخلايا المستقبلة للضوء الطبيعية وهي أكثر كفاءة من photodiodes الضوء المرئي ليس قويا بما فيه الكفاية لتحفيز MPDA. ولذلك ،فإن إمدادات طاقة خارجية تستخدم لتعزيز وتحفيز التيار. وبدأ الفريق الألماني في التجارب االحية في عام 2000, عندما تم قياس استحضار الإمكانيات القشرية من الجنازير يوكاتان والأرانب. في 14 شهرا بعد غرس ، وغرس الشبكية والأجزاء المحيطة بها وتم فحصها فوجد أنه ليس هناك تغييرات إشارة في الصفة التشريحية. وكانت عملية الغرس ناجحة في إنتاج واستحضار الإمكانيات القشرية في نصف الحيوانات المختبرة. عتبات حددت الدراسة كانت مماثلة لتلك المطلوبة في تحفيز فوق الشبكي. آخر التقارير الواردة تعبر عن هذا القلق لمجموعة نتائج الدراسة السريرية الرائدة على ثمانية مشاركين الذين يعانون من البرنامج العادي. وكانت النتائج التي ستعرض بالتفصيل على المؤتمر في أرفو2007 في فورت لودرديل.^{[بحاجة لمصدر]}

Harvard/MIT Retinal Implant

Joseph Rizzo and John Wyatt at the Massachusetts Eye and Ear Infirmary and MIT began researching the feasibility of a retinal prosthesis in 1989, and performed a number of proof-of-concept epiretinal stimulation trials on blind volunteers between 1998 and 2000. They have since developed a subretinal stimulator that sits on the outside of the eye and receives image signals beamed from a camera mounted on a pair of glasses. The stimulator chip decodes the picture information beamed from the camera and stimulates retinal ganglion cells accordingly.

Artificial Silicon Retina (ASR)

The brothers Alan Chow and Vincent Chow have developed a microchip containing 3500 photo diodes, which detect light and convert it into electrical impulses, which stimulate healthy retinal ganglion cells. The ASR requires no externally-worn devices.

Optoelectronic Retinal Prosthesis

Daniel Palanker and his group at Stanford University have developed an optoelectronic system for visual prosthesis that includes a subretinal photodiode array and an infrared image projection system mounted on video goggles. Information from the video camera is processed in a pocket PC and displayed on pulsed near-infrared (IR, 850-900 nm) video goggles. IR image is projected onto the retina via natural eye optics, and activates photodiodes in the subretinal implant that convert light into pulsed bi-phasic electric current in each pixel. Charge injection can be further increased using a common bias voltage provided by a radiofrequency-driven implantable power supply Close proximity between electrodes and neural cells necessary for high resolution stimulation can be achieved utilizing effect of retinal migration.

The Dobelle Eye

Similar in function to the Harvard/MIT device, except the stimulator chip sits in the primary visual cortex, rather than on the retina. Many subjects have been implanted with a high success rate and limited negative effects. Still in the developmental phase, upon the death of Dr. Dobelle, selling the eye for profit was ruled against in favor of donating it to a publicly funded research team.^{[بحاجة لمصدر]}

Intracortical Visual Prosthesis

The Laboratory of Neural Prosthesis at Illinois Institute Of Technology (IIT), Chicago, is developing a visual prosthetic using Intracortical Iridium Oxide (AIROF) electrodes arrays. These arrays will be implanted on the occipital lobe. External hardware will capture images, process them and generate instructions which will then be transmitted to implanted circuitry via a telemetry link. The circuitry will decode the instructions and stimulate the electrodes, in turn stimulating the visual cortex. The group is developing a wearable external image capture and processing system. Studies on animals and psyphophysical studies on humans are being conducted to test the feasibility of a human volunteer implant. ^{[بحاجة لمصدر]}

The Virtual Retinal Display (VRD)

Laser-based system for projecting an image directly onto the retina. This could be useful for enhancing normal vision or bypassing an occlusion such as a cataract, or a damaged cornea.

Visual Cortical Implant

د. محمد صوان، الأستاذ والباحث في Polystim neurotechnologies Laboratory في Ecole Polytechnique de Montreal, has been working on a visual prosthesis to be implanted into the human cortex. The basic principle of Dr. Sawan’s technology consists in stimulating the visual cortex by implanting a silicium microchip on a network of electrodes made of biocompatible materials and in which each electrode injects a stimulating electrical current in order to provoke a series of luminous points to appear (an array of pixels) in the field of vision of the sightless person. This system is composed of two distinct parts: the implant and an external controller.

The implant lodged in the visual cortex wirelessly receives dedicated data and energy from the external controller. This implantable part contains all the circuits necessary to generate the electrical stimuli and to oversee the changing microelectrode/biological tissue interface. On the other hand, the battery-operated outer control comprises a micro-camera which captures the image as well as a processor and a command generator which process the imaging data to select and translate the captured images and to generate and manage the electrical stimulation process and oversee the implant. The external controller and the implant exchange data in both directions by a powerful transcutaneous radio frequency (RF) link. The implant is powered the same way.

مشاريع أخرى

Other note-worthy researchers include Richard Normann (University of Utah) and David Bradley at University of Chicago, Eduardo Fernandez and the European Consortium CORTIVIS (http://cortivis.umh.es), Ed Tehovnik at MIT, Tohru Yagi in Japan Visual Prosthesis Project, and the Australian Vision Prosthesis Group at the University of New South Wales.

انظر أيضاً

• Bionic contact lens
• عمل الرؤية الصناعية

الهامش

وصلات خارجية

• ARMD, Retinal Electronic Prosthesis and RPE Transplantation - eMedicine.com
• 'Bionic' eye implants look ahead - BBC
• NewScientist.com: 'Bionic eye' may help reverse blindness
• BBC: 'Artificial eye'
• How does a "bionic eye" allow blind people to see? - HowStuffWorks.com
• Research opens way for bionic eye; BBC, 24 April 2007.
• Visual Prosthesis Links; Japan Visual Prosthesis Group