1. INTRODUCCIÓN.
La Real Academia de la Lengua define la Biónica como la "Aplicación del estudio de los fenómenos biológicos a la técnica de los sistemas electrónicos". Esta definición puede resultar un poco vaga puesto que no solo los sistemas electrónicos se pueden beneficiar del estudio de las soluciones biológicas para resolver problemas, sino también otro tipo de sistemas como pueden ser los sistemas hidráulicos o mecánicos por ejemplo con los que se podrían construir articulaciones mecánicas por poner un caso.
En la actualidad, la biónica tiene diversos campos de aplicación interesantes sobre los que han dado soluciones a ciertos problemas más o menos costosos y con buenos resultados.
Otro de ellos es el campo audiovisual, cuyo fundamento no es tan obvio a primera vista, a pesar de lo que su nombre pueda dar a entender. Dentro de este ámbito se pueden encontrar elementos de adquisición de voz, o comúnmente llamados micrófonos, diseñados de acuerdo con el rango audible de un ser humano, comprendido entre los 20 Hz y 20 KHz.
Otra aplicación ampliamente utilizada es el sistema de compresión MP3, que aprovecha las deficiencias del oído humano y elimina toda aquella información que no es capaz de percibir.
Otro sistema de compresión, en este caso de imagen, es el JPEG en el que la compresión se lleva a cabo, en gran parte, en el cromatismo basándose en que el sistema visual humano es mucho más sensible a la luminosidad que a los colores. Por último llegamos al objeto de estudio de este trabajo, la aplicación de la biónica al campo de la medicina, y quizás el más importante de todos ellos dado que el principal beneficiado de los avances en este ámbito es la salud de las personas. En este sentido la biónica ha ayudado a muchas personas que desafortunadamente han perdido alguna parte de su cuerpo a recuperarlas de una manera artificial, pero funcional. La biónica proporciona implantes que intentan imitar la función original de aquella parte del cuerpo a la que sustituyen, llegando según algunas fuentes a mejorar la funcionalidad de la original. Es la electrónica la que tiene un papel fundamental en el desarrollo de dichos implantes y su funcionamiento. Lo que hace unas décadas podría parecer inalcanzable es hoy una realidad, podemos encontrar por ejemplo nervios biónicos, narices, ojos, e incluso brazos.
2. EL OJO BIÓNICO.
El ojo recoge los rayos de luz que emiten los objetos. Esos rayos de luz se refractan en la cornea, pasan por la pupila y nuevamente se refractan en el cristalino para enfocarse de forma adecuada sobre la retina. Una vez llegan a la retina, ésta genera unos impulsos eléctricos que envía por medio del nervio óptico al cerebro donde son reconocidos en forma de imagen.
Hay tres métodos para conseguir una visión artificial:
- Retina artificial.
- Implante en la retina.
- Implante craneal de retina.
CONCLUSIONES.
2.1. Retina artificial. Prótesis subretinianas.
Es efectivo en pacientes que han perdido la vista debido a una considerable degeneración de la retina, pero es necesario que mantengan el nervio óptico intacto. Es la única que no utiliza ninguna cámara, sino un pequeño chip que se coloca en la retina del paciente.
Las prótesis subretinianas se implantan entre la retina (en la capa de células bipolares) y el epitelio pigmentario retiniano. El acceso al espacio subretiniano se puede hacer desde el exterior (por incisión en la esclerótica) o desde el interior (a través del humor vítreo y de la retina). Se han desarrollado dos implantes subretinianos de muy alto nivel y estos son los que se describirán en detalle.
La primera prótesis retiniana fue una prótesis subretiniana, la Retina de Silicona Artificial (RSA), desarrollada por Optobionics Corporation. La RSA tiene 2 mm. de diámetro y 25 µm de grosor. Es un implante optobiónico, es decir, que la energía que requieren las prótesis viene de la luz que incide y se compone de aproximadamente 5.000 microfotodiodos con electrodos en la punta que funcionan de forma independiente. La carga eléctrica que produce la RSA fue diseñada para alterar el potencial de membrana de las neuronas de contacto de la retina y para estimular tal y como la luz activaría normalmente estas células para formar imágenes visuales en la retina.
Se vio que era seguro en modelos animales y una vez aprobado por la Agencia de Alimentos y Medicamentos o FDA (Food and Drugs Administration) a finales de 1999, se implantó en seis pacientes con RP. La RSA fue bien tolerada por los seis pacientes después de 6 a 18 meses de seguimiento. Hubo mejoras en la función visual de todos los pacientes y esto incluyó mejoras inesperadas en la vista en zonas de la retina lejanas al implante. Esto sugirió que la RSA podría haber tenido un efecto neurotrófico sobre la retina. La hipótesis fue que la estimulación eléctrica constante de bajo nivel induce a un aumento de los factores de supervivencia neurotróficos protectores que mejoran el funcionamiento de los fotorreceptores restantes. No obstante, se ha demostrado que la energía transmitida por un implante optobiónico es insuficiente para activar de forma eléctrica las neuronas retinianas restantes. Tras los ensayos de la Fase II, en 2007 se archivó y se aprobó una petición involuntaria contra Optobionics Corporation de liquidarlo bajo el Capítulo 7.
Las fotocélulas registran la luz que ingresa en el ojo y la transforman en señales eléctricas. Estas señales controlan la energía suministrada desde afuera con la que se estimulan eléctricamente las células nerviosas intactas de la retina.
Los impulsos nerviosos de estas células se transportan hasta el cerebro a través del nervio óptico y allí causan impresiones visuales. Éste es el motivo por el que para el correcto funcionamiento del implante, el nervio óptico debe estar sano y funcionar correctamente.
Retina Implant AG, fundada a principios de 2.003 en Tübingen, Alemania, desarrolló inicialmente un implante optobiónico que consistía en una matriz de microfotodiodos con 7.000 microelectrodos en una configuración con diseño de tablero de ajedrez. El implante se utilizó en modelos animales pero descubrieron que la energía que se generaba con la matriz de microfotodiodos era insuficiente y que se necesitaba una fuente adicional de energía. Se hizo una prótesis visual compuesta por tres partes: Subretiniana, extraocular y subdérmica.
Implante subretiniano de Retina Implant AG
A) La matriz de microfotodiodos (MPDA) es un sensor de semiconductor de óxido de metal
complementario fotosensible de 3,0 x 3,1 mm, de 1500 píxeles con una lámina de poliamida
de 20 mm de grosor que lleva un campo adicional de 16 electrodos para la estimulación
eléctrica directa (DS test field). B) La lámina está a aproximadamente 25 mm de la punta,
en el ecuador del globo ocular y se une a la esclerótica por una pequeña almohadilla de
fijación que da la vuelta por la órbita hasta un cable de silicona subcutáneo que se conecta a
la red por detrás de la oreja a una unidad de control eléctrica. C) Aumento de la matriz de
electrodos de estimulación directa que muestra 16 electrodos cuádruples y sus dimensiones.
D) Diseño de estimulación por matriz de estimulación directa. (Ej. "U"). E,F) Cambio de
triángulo a cuadrado por cambio de estimulación de un solo electrodo. G) Aumento de cuatro
de los 1500 píxeles que muestran los fotodiodos rectangulares encima de cada electrodo
cuadriculado y su orificio de contacto que lo conecta al circuito amplificador.
A) La matriz de microfotodiodos (MPDA) es un sensor de semiconductor de óxido de metal
complementario fotosensible de 3,0 x 3,1 mm, de 1500 píxeles con una lámina de poliamida
de 20 mm de grosor que lleva un campo adicional de 16 electrodos para la estimulación
eléctrica directa (DS test field). B) La lámina está a aproximadamente 25 mm de la punta,
en el ecuador del globo ocular y se une a la esclerótica por una pequeña almohadilla de
fijación que da la vuelta por la órbita hasta un cable de silicona subcutáneo que se conecta a
la red por detrás de la oreja a una unidad de control eléctrica. C) Aumento de la matriz de
electrodos de estimulación directa que muestra 16 electrodos cuádruples y sus dimensiones.
D) Diseño de estimulación por matriz de estimulación directa. (Ej. "U"). E,F) Cambio de
triángulo a cuadrado por cambio de estimulación de un solo electrodo. G) Aumento de cuatro
de los 1500 píxeles que muestran los fotodiodos rectangulares encima de cada electrodo
cuadriculado y su orificio de contacto que lo conecta al circuito amplificador.
Implante subretiniano de Retina Implant AG
Posición del implante en el cuerpo. A) El cable del sensor implantado en el ojo va por debajo
del músculo temporal hasta la salida detrás de la oreja y se conecta con una unidad de
corriente inalámbrica. B) Posición del implante debajo de la retina transparente. C)
Fotodiodos de matriz de microfotodiodos de MPDA, amplificadores y electrodos en relación a
las neuronas de la retina y el epitelio pigmentario. D) Paciente con unidad de control
inalámbrica colgado al cuello. E) Trayecto de la lámina de poliamida (rojo) y el cable (verde)
en la órbita en una reconstrucción tridimensional TAC. F) Fotografía de la punta del implante
en el polo ocular posterior a través de la pupila de un paciente.
Posición del implante en el cuerpo. A) El cable del sensor implantado en el ojo va por debajo
del músculo temporal hasta la salida detrás de la oreja y se conecta con una unidad de
corriente inalámbrica. B) Posición del implante debajo de la retina transparente. C)
Fotodiodos de matriz de microfotodiodos de MPDA, amplificadores y electrodos en relación a
las neuronas de la retina y el epitelio pigmentario. D) Paciente con unidad de control
inalámbrica colgado al cuello. E) Trayecto de la lámina de poliamida (rojo) y el cable (verde)
en la órbita en una reconstrucción tridimensional TAC. F) Fotografía de la punta del implante
en el polo ocular posterior a través de la pupila de un paciente.
La parte subretiniana consiste en una matriz de 4 x 4 electrodos de nitruro de titanio (50 mm de diámetro, espaciado 280 nm) y una matriz de microfotodiodos con 1.550 fotodiodos y electrodos que está en la región parafoveal. La porción extraocular es una tira de metal fino con 22 carriles de conexión de oro hacia la conexión externa y al electrodo de referencia. La porción subdérmica consiste en un cable de silicona que va por debajo del periostio hasta el espacio retroauricular donde penetra la piel y termina en una toma de corriente. Esta prótesis se implantó durante 4 semanas en 12 sujetos con RP sin complicaciones. En algunos sujetos mejoró la localización de objetos y la diferenciación de letras individuales. Se ha registrado un ensayo clínico multicentro en http://clinicaltrials.gov/ct2/results?term=NCT01024803. Se ha planificado una segunda fase de ensayos clínicos para más adelante, con el objetivo de implantar una nueva versión del dispositivo para los próximos años.
Boston Retinal Implant Project, cofundada por Rizzo y Wyatt, desarrolló una prótesis epirretiniana que se sometió a ensayos clínicos muy avanzados. No obstante, a causa de la incapacidad de obtener resultados consistentes, Boston Retinal Implant Project abandonó el implante epirretiniano y ahora está desarrollando un implante subretiniano. Su prótesis subretiniana consiste en un dispositivo miniaturizado, herméticamente cerrado y que funciona sin cables.
Boston Retinal Implant Project (implante de segunda generación). A,B) Todas los
componentes electrónicos están herméticamente sellados en una carcasa de titanio con 19
pins de alimentación conectados a un circuito externo. Las bobinas de energía y de datos
están cosidas al ojo alrededor del iris (debajo de la conjuntiva). Esquema del implante. La
imagen que se obtiene por una cámara externa se traduce en una señal electromagnética
que se transmite de forma inalámbrica desde la bobina de datos principal montada en un par
de gafas hasta la segunda bobina de datos secundaria unida a la esclerótica. La energía se
transmite de forma similar. d) La matriz de electrodos se coloca debajo de la retina a través
de una capa de la esclerótica.
componentes electrónicos están herméticamente sellados en una carcasa de titanio con 19
pins de alimentación conectados a un circuito externo. Las bobinas de energía y de datos
están cosidas al ojo alrededor del iris (debajo de la conjuntiva). Esquema del implante. La
imagen que se obtiene por una cámara externa se traduce en una señal electromagnética
que se transmite de forma inalámbrica desde la bobina de datos principal montada en un par
de gafas hasta la segunda bobina de datos secundaria unida a la esclerótica. La energía se
transmite de forma similar. d) La matriz de electrodos se coloca debajo de la retina a través
de una capa de la esclerótica.
Esta matriz se implanta en el espacio subretiniano utilizando una técnica quirúrgica especialmente diseñada desde el exterior que fija la prótesis a la superficie de la esclerótica. El dispositivo implantado tiene una funda hermética de titanio con un sensor estimulador de 15 canales y unos componentes para la toma de corriente separados. Los conectores de la funda se conectan a las bobinas secundarias de recepción de datos y de energía. El dispositivo se está probando actualmente en animales. Hay otros diseños de prótesis retinianas optobiónicas que se están investigando pero hasta ahora ninguna ha sido aún probada en animales.
Hay diversas ventajas e inconvenientes tanto para los implantes epirretinianos como para los subretinianos. La ventaja de un implante epirretiniano es que la cirugía en el humor vítreo es sencilla y rutinaria. Además, el humor vítreo en su totalidad se puede utilizar para albergar la prótesis sin una mínima irrupción en la retina. El implante epirretiniano también permite que el humor vítreo actúe como un sumidero por donde se disipe el calor producido por la prótesis. La microelectrónica para estos dispositivos se incorpora en el componente extraocular del dispositivo para así permitir que las actualizaciones de este sean sencillas y que no requieran más cirugías. Sin embargo, la desventaja es que la prótesis está ideada para estimular las células ganglionares y por lo tanto evita la función de procesamiento de las células bipolares y amacrinas. La información que se captura tiene que ser procesada antes de que el dispositivo epirretiniano estimule las células ganglionares, requiriendo un procesamiento más sofisticado para explicar los algoritmos retinianos.
Los dispositivos subretinianos tienen la ventaja de utilizar la capacidad de procesamiento de las células bipolares y amacrinas hasta cierto punto. La estimulación a nivel de células bipolares permite un procesamiento retiniano importante para modular la respuesta nerviosa. Al colocar la prótesis en el espacio subretiniano también se utilizará a la retina para sujetar los electrodos próximos a las células retinianas viables. El inconveniente es que el espacio subretiniano es reducido y por lo tanto limita el tamaño de la prótesis. La proximidad del dispositivo también aumenta la probabilidad de daño térmico a las neuronas y consecuentemente limita la carga térmica del implante.
Al principio, se suministraba la energía desde afuera a través de una pequeña caja de simulación que el paciente lleva en el bolsillo o enganchada en un cinturón. Sin embargo, para las posteriores generaciones de implantes está previsto un suministro de energía que se implantará bajo de la piel del paciente.
En el estudio, 19 pacientes percibieron fosfenos durante la estimulación. Los estudios crónicos en seres humanos comenzaron en el 2.005 pero los resultados no están disponibles todavía. Actualmente hay un ensayo clínico multicentro propuesto en Europa y registrado en
http://clinicaltrials.gov/ct2/results?term=NCT00427180.
El chip se implanta en la retina a través de una operación que se realiza con
anestesia general y dura varias horas. Este chip podrá sustituir a las células
fotorreceptoras.
anestesia general y dura varias horas. Este chip podrá sustituir a las células
fotorreceptoras.
Debido a sus características técnicas, el chip puede producir dentro de un campo visual de 12 grados un grado de visión que posibilita nuevamente una movilidad autónoma y el reconocimiento de objetos y personas.
2.2. Implante en la retina. Prótesis epirretinianas.
El grupo actual de prótesis epirretinianas consta de tres componentes principales. El primer componente capta imágenes con una cámara que el ciego lleva en sus gafas. El segundo componente transforma la imagen en patrones de estimulación eléctrica. El tercer componente (un chip), situado en la superficie interna de la retina, estimula el resto de las células del interior de la retina. Se van a describir solo tres dispositivos que se hallan en las fases más avanzadas de desarrollo.
Los científicos de Second Sight Products Inc (http://2-sight.eu/en/product-en), empresa con sede en California y con gran experiencia en el desarrollo de implantes oculares, presentaron el dispositivo Argus II, una sofisticada prótesis de retina artificial de gran ayuda para las personas que padecen de algún trastorno ocular.
El dispositivo Argus II recibió la aprobación para el uso comercial en Europa en marzo del 2.011.
El Argus II, también conocido como el ojo artificial Argus, es un chip que se implanta quirúrgicamente en el fondo de la retina, que mediante la utilización de una video cámara para captar imágenes y mediante el implante de unos electrodos colocados en la parte detrás de la retina envía la información por el nervio óptico al cerebro mediante impulsos nerviosos.
La forma que se estimula el nervio óptico es similar a como lo harían las células fotosensibles dañadas. El cerebro recompone la imagen como una matriz de puntos.
Todo este proceso no lleva más de unos pocos segundos, por lo que el paciente puede analizar constantemente lo que tiene delante y a su alrededor. Tras haber realizado pruebas clínicas, sus creadores confirmaron que los pacientes pueden ver los patrones proyectados con una precisión de un 89 %.
El Argus II permite a los pacientes ver con una resolución de 16 píxeles, por lo que les permite diferenciar y reconocer objetos sin problemas, aunque la resolución no sea tan nítida.
Hasta la fecha, Argus II ha sido implantado en más de cincuenta pacientes y muchos de ellos pueden identificar también movimiento, colores y algunos objetos. Esta es una de las grandes noticias que nos traen los avances tecnológicos.
El inconveniente es que solamente pueden utilizar este dispositivo los que padecen retinitis pigmentosa y degeneración macular asociada a la edad.
Este dispositivo trabaja de forma muy similar a los otros que mencionamos anteriormente, consiste en una minúscula cámara de vídeo acoplada a las gafas que descompone las imágenes en una rejilla de 16 (4×4) píxeles, como si sólo tuviera esa resolución. La razón es que, por el momento, la técnica sólo permite implantar ese número de electrodos en las terminaciones nerviosas de la retina.
Estos electrodos reciben las señales de la cámara de modo inalámbrico, y las transmiten directamente al nervio óptico. Desde allí llegan al córtex visual primario, situado junto a la nuca. Argus II, por lo tanto, no sirve para las cegueras causadas por daños en el nervio óptico o en el córtex cerebral.
La idea es aumentar la cantidad de electrodos, de 16 a 60, para generar en el córtex visual una imagen de 60 píxeles.
Para restaurar una vista aceptable a un ciego, harían falta cerca de 1.000 píxeles.
Esto supone el monumental problema técnico de implantar 1.000 electrodos en la retina del paciente.
Esto supone el monumental problema técnico de implantar 1.000 electrodos en la retina del paciente.
Este dispositivo consiste en:
- Una cámara y un microprocesador minúsculos montados en unas gafas.
- Un receptor que se implanta detrás de la oreja.
- Una rejilla con microelectrodos de platino (entre 250 y 500 micrómetros) que se implanta en la retina.
- Una batería sin cables, en un cinturón, que proporciona la energía para que
funcione el dispositivo.
El funcionamiento es el siguiente:
1) La cámara captura una imagen y envía la información al microprocesador.
2) El microprocesador convierte la información recibida en una señal eléctrica y la transmite al receptor.
3) El receptor envía señales sin cables a la rejilla de microelectrodos.
4) La rejilla de microelectrodos se estimula al recibir la señal del receptor y emite pulsos eléctricos.
5) Estos pulsos van del nervio óptico al cerebro, que percibe patrones de puntos de luz y puntos negros correspondientes a los electrodos estimulados.
6) Los pacientes aprenden a interpretar los patrones visuales producidos.
Puesto que los electrodos reciben las señales de la cámara y las transmiten directamente al nervio óptico, este dispositivo no sirve para cegueras causadas por daños en el nervio óptico.
Un implante similar, creado por Bionic Vision Australia (http://bionicvision.org.au/eye), incorpora solo 24 electrodos. Con tan pocos electrodos, la cantidad de información visual transmitida al cerebro es limitada: el texto, por ejemplo, es difícil de leer. Second Sight anunció recientemente un método que permite a los portadores del Argus II visualizar Braille en lugar de texto tradicional.
Esta limitación ha hecho que tanto Second Sight como Bionic Vision Australia hayan anunciado el desarrollo una próxima generación de dispositivos con más de 200 electrodos. Sin embargo, el uso de matrices de electrodos a nanoescala, que actualmente se están incorporando en los nuevos dispositivos de retina, algún día podrían proporcionar a las personas ciegas una visión de 20/20 (es decir, lo que se considera una visión "normal").
"Los materiales de menor tamaño podrían proporcionar imágenes de alta resolución", indica Shawn Kelly, bioingeniero de la Universidad Carnegie Mellon (Estados Unidos) que está desarrollando una prótesis de retina a microescala. "Los electrodos de menor tamaño pueden colocarse más cerca de los nervios individuales y podemos usar una mayor cantidad", añade.
La segunda prótesis epirretiniana es el Learning Retinal Implant (implante retiniano de aprendizaje) desarrollado por Intelligent Medical Implants AG. El sistema del Learning Retinal Implant consta de una parte extraocular y otra intraocular. La parte extraocular consiste en un codificador retiniano (CR) situado en la montura de unas gafas. El CR presenta propiedades muy parecidas a las del campo receptivo característico de las células ganglionares retinianas y reemplaza la capacidad de procesamiento visual de la retina gracias a entre 100 y 1.000 filtros espacio-temporales sintonizables de manera individual. Esta capacidad de procesamiento del CR imita las operaciones de filtración llevadas a cabo por las células ganglionares.
La salida del CR se codifica y se transmite por medio de un sistema de transmisión inalámbrica de señales y energía hasta el estimulador retiniano, implantado en la superficie de la retina y sujeto con tachuelas de retina. La principal característica del Learning Retinal Implant es el CR que puede ayudar a ajustar los parámetros de estimulación para cada paciente. Los ensayos agudos comenzaron en el 2.003 cuando 20 pacientes con RP se sometieron a estimulación eléctrica durante 45 min.
En el estudio, 19 pacientes percibieron fosfenos durante la estimulación. Los estudios crónicos en seres humanos comenzaron en el 2.005 pero los resultados no están disponibles todavía. Actualmente hay un ensayo clínico multicentro propuesto en Europa y registrado en
El grupo EpiRET GmbH, formado por investigadores del Hospital Universitario de Aquisgrán y del Instituto Fraunhofer para Sistemas y Circuitos Microelectrónicos en Alemania, ha desarrollado un dispositivo parecido al implante de Second Sight Vision. El implante EPI-RET3 está formado también por un componente extraocular y uno intraocular. El componente extraocular capta imágenes mediante una cámara semiconductor complementario de óxido metálico colocado en la montura de unas gafas. La imagen se transmite de forma inalámbrica a un receptor situado en la parte anterior del cuerpo vítreo y parecido a una lente intraocular. El receptor a su vez estimula el implante epirretiniano por medio de un microcable que los conecta. El implante consiste en una matriz de 25 electrodos (5 x 5) yuxtapuesta a las células ganglionares.
La principal diferencia entre el implante EPI-RET3 y el Argus II es que en el primero todos los dispositivos oculares se hallan dentro del globo, por lo que no hay un cable a través de una esclerostomía. El implante EPI-RET3 se probó en seres humanos en el 2.007, cuando se implantó en seis pacientes durante cuatro semanas. El implante fue tolerado con inflamación posoperatoria moderada y la posición de los implantes permaneció estable hasta su extracción. Actualmente se está desarrollando un sistema de implante inalámbrico de segunda generación con un número de electrodos considerablemente superior y más capacidad de procesamiento de señales.
Se están desarrollando más diseños de prótesis epirretinianas en todo el mundo pero se encuentran aún en fases iniciales de desarrollo.
PROTESIS EPI-RET3
(a) Se procesan las imágenes captadas por una cámara montada en unas gafas, y
la información y energía se transmiten a una unidad receptora colocada en la bolsa
capsular tras la extracción de la lente. La unidad receptora transmite la señal a los
electrodos de estimulación a través de un microcable. (b) Implante intraocular
formado por una unidad receptora y electrodos de estimulación.
(a) Se procesan las imágenes captadas por una cámara montada en unas gafas, y
la información y energía se transmiten a una unidad receptora colocada en la bolsa
capsular tras la extracción de la lente. La unidad receptora transmite la señal a los
electrodos de estimulación a través de un microcable. (b) Implante intraocular
formado por una unidad receptora y electrodos de estimulación.
2.3. Implante craneal. Prótesis cortical.
Los primeros trabajos en prótesis visual comenzaron con la idea de desarrollar una prótesis cortical. En los años 60 y 70, Brindley y Dobelle empezaron con la implantación de electrodos en la corteza visual, estimulación eléctrica que derivó en fosfenos. Sin embargo, ya que el conjunto de electrodos estaban situados en el córtex, sobre la piamadre, las corrientes que se necesitaron para evocar fosfenos se encontraban en el rango de los miliamperios resultando una resolución espacial pobre, provocando molestias debido a la estimulación de la duramadre y, en algunos casos, actividad epiléptica focal.
Schmidt desarrolló entonces electrodos intracorticales, los cuales se movían en un umbral medio por debajo de los 25 microamperios, con dos puntos más cerca de la resolución en comparación con la estimulación superficial.
Modelos actuales en las prótesis intracorticales incluyen el Proyecto de Prótesis Visual Intracortical de Illinois y la guía de electrodos de Utah (UEA). Siguiendo el acuerdo de la Administración de Alimentos y Medicamentos, la guía de electrodos de Utah ha sido recientemente experimentada en aplicaciones de corta duración en humanos. La principal ventaja de los implantes intracorticales es que es el único enfoque terapeútico para individuos sin función retinal o sin nervios ópticos.
Este dispositivo es conocido como el Ojo de Dobelle. El dispositivo, en este caso, se implanta en el interior del cráneo, sobre la superficie del lóbulo occipital del cerebro. La diferencia con los otros dos es que aquí los electrodos estimulan la corteza visual de forma directa. Como el anterior, el ciego deberá portar unos anteojos provistos de una cámara. Con este sistema el paciente puede distinguir los contornos de los objetos, así como los de letras y números de gran tamaño situados sobre un fondo que contraste, y manejar un ordenador.
El Ojo de Dobelle consiste en una pequeña cámara de televisión y un sensor ultrasónico montados en un par de gafas. Un cable une estos aparatos con un
ordenador pequeño que puede llevarse enganchado en el cinturón. Una vez que procesa la información de la cámara, el ordenador envía una señal al cerebro del usuario a través de 68 electrodos de platino. Cuando es estimulado, cada electrodo, situado sobre la superficie del cerebro, produce puntos de luz denominados fosfenos.
ordenador pequeño que puede llevarse enganchado en el cinturón. Una vez que procesa la información de la cámara, el ordenador envía una señal al cerebro del usuario a través de 68 electrodos de platino. Cuando es estimulado, cada electrodo, situado sobre la superficie del cerebro, produce puntos de luz denominados fosfenos.
CONCLUSIÓN.
En Israel, una compañía llamada Nano Retina ha desarrollado un implante que
consta de fotosensores, circuitos y 676 electrodos, todo ello lo suficientemente pequeño como para caber en un solo implante del tamaño de la uña de un niño. el dispositivo no requiere cámara externa o cables. "El ojo es el espacio más reducido del cuerpo", señala Ra'anan Gefen, director general de Nano Retina. "Ahí es donde la miniaturización es necesaria".
consta de fotosensores, circuitos y 676 electrodos, todo ello lo suficientemente pequeño como para caber en un solo implante del tamaño de la uña de un niño. el dispositivo no requiere cámara externa o cables. "El ojo es el espacio más reducido del cuerpo", señala Ra'anan Gefen, director general de Nano Retina. "Ahí es donde la miniaturización es necesaria".
La compañía ya ha probado un prototipo en cerdos y, según Gefen, "ha funcionado muy bien". Ahora están construyendo un prototipo humano que debería ser mejor y tener un mayor número de electrodos, alcanzando potencialmente hasta 5.000. "Nuestro objetivo es llegar a una visión 20/20", indica Gefen. "Estoy seguro de que podemos alcanzar ese objetivo". La empresa espera comenzar los ensayos clínicos en dos años.
Otro equipo, esta vez en la Universidad de California en San Diego (EE.UU.), está utilizando la nanotecnología para imitar directamente a las células del ojo, para mejorar drásticamente la calidad de la visión del usuario, según afirman los equipos de investigación dedicados al desarrollo de tales dispositivos. Massoud Khraiche y sus colegas diseñaron un implante de nanocables de silicio que reflejan la forma, distribución y función de los fotorreceptores naturales. De forma excepcional, este enfoque combina la detección de luz y la estimulación de neuronas en un único material, sin necesidad de usar fotosensores adicionales o una cámara para captar la luz.
"Los nanocables son perfectos para los ojos", señala Khraiche. "Captan la luz bien y son pequeños". El investigador presentó los detalles del dispositivo en la reunión anual de la Sociedad para la Neurociencia. Su equipo está probándolo ahora en conejos.
Ha habido muchos avances en el tratamiento de las enfermedades afectando a los deterioros visuales. Estos tratamientos previenen o limitan la extensión de deterioros visuales. Las opciones, sin embargo, son limitadas una vez que se ha perdido la visión. La prótesis visual es un enfoque radical e innovador en la restauración de la visión para estos individuos.
Trabajos iniciales hacia este objetivo comenzaron con la prótesis cortical. Ahora, hay variedad de diseños con objetivos en varios lugares del campo visual. La prótesis más avanzada, sin embargo, es la prótesis retinal. La prótesis retinal que está más cerca de ser comercializada es la Argus II de Second Sight. La prótesis Retina Implant AG está introduciendo ensayos multicéntricos y puede producir un concepto alternativo a través del dispositivo subretinal y del dispositivo basado en fotodiodo.
Actualmente, la implantación crónica de estos dispositivos ha demostrado mejoras en la movilidad, detección del movimiento, reconocimiento de objetos, lectura de letras y palabras en los ensayos en condiciones específicas. Se están realizando evaluaciones para determinar si esto deriva en una mejora en las actividades de la vida diaria. Un posterior desarrollo será necesario en estos dispositivos para permitir una mejora en la calidad de vida de los sujetos con ceguera. La búsqueda se centra en la capacidad de restaurar una visión útil en individuos con ceguera y con los avances en la ingeniería biomecánica esto puede llegar a ser posible en un futuro próximo.
"Los implantes nanotecnológicos resultan muy prometedores para su uso en futuras aplicaciones pero tienen que ser diseñados con cuidado", indica Kelly, que no está involucrado en ninguno de los grupos. Por un lado, afirma, existen preocupaciones sobre la seguridad de aplicar los nanomateriales directamente a la retina, y por otro, tendrán que llevarse a cabo estudios constantes sobre el tiempo en que un dispositivo derivado de nanotecnología puede sobrevivir de forma segura dentro del cuerpo.
La visión artificial llega a Barcelona en 2014
NUEVOS AVANCES
La visión artificial llega a Barcelona en 2014
No hay comentarios:
Publicar un comentario