(Impianto retinico-Immagine:la stessa immagine ha un aspetto molto diverso, a seconda di quanti pixel sono disponibili. Credit:EPFL).
I ricercatori dell’EPFL hanno sviluppato un nuovo tipo di impianto retinico per le persone che sono diventate cieche a causa della perdita di cellule dei fotorecettori nelle loro retine. L’impianto ripristina parzialmente il loro campo visivo e può migliorare significativamente la loro qualità di vita.
Riuscire a far vedere i non vedenti sembra roba da miracoli o anche da fantascienza. Ed è sempre stata una delle maggiori sfide per gli scienziati. Diego Ghezzi, che detiene la Medtronic Chair in Neuroengineering (LNE) presso la School of Engineering dell’EPFL, ha posto questo obiettivo al centro della sua ricerca. Dal 2015, lui e il suo team hanno sviluppato un impianto retinico che funziona con occhiali intelligenti dotati di fotocamera e un microcomputer. “Il nostro sistema è progettato per fornire ai non vedenti una forma di visione artificiale utilizzando elettrodi per stimolare le loro cellule retiniche“, afferma Ghezzi. I ricercatori del LNE hanno ideato un impianto wireless pionieristico realizzato con un materiale altamente flessibile e flessibile e contenente pixel fotovoltaici. Ci si aspetta che fornisca a chi lo indossa un campo visivo di 46 gradi insieme a una risoluzione molto migliore.
Questi risultati sono stati recentemente pubblicati su Nature Communications.
Come un cielo stellato
La fotocamera incorporata negli occhiali intelligenti cattura le immagini nel campo visivo di chi lo indossa e invia i dati a un microcomputer posizionato in uno dei terminali degli occhiali. Il microcomputer trasforma i dati in segnali luminosi che vengono trasmessi agli elettrodi nell’impianto retinico. Gli elettrodi stimolano quindi la retina in modo tale che chi lo indossa vede una versione semplificata dell’immagine in bianco e nero. Questa versione semplificata è composta da punti di luce che compaiono quando le cellule della retina vengono stimolate. Tuttavia, chi lo indossa deve imparare a interpretare i numerosi punti di luce per distinguere forme e oggetti. “È come quando guardi le stelle nel cielo notturno: puoi imparare a riconoscere costellazioni specifiche. I pazienti non vedenti vedrebbero qualcosa di simile con il nostro sistema”, dice Ghezzi.
Esecuzione di simulazioni, per ora
L’unico problema è che il sistema non è stato ancora testato sugli esseri umani. Il team di ricerca deve prima essere certo dei risultati. “Non siamo ancora autorizzati a impiantare il nostro dispositivo su pazienti umani, poiché ottenere l’approvazione medica richiede molto tempo. Ma abbiamo escogitato un processo per testarlo virtualmente, un tipo di soluzione”, afferma Ghezzi. Più specificamente, gli ingegneri hanno sviluppato un programma di realtà virtuale in grado di simulare ciò che i pazienti vedrebbero con gli impianti. I loro risultati sono stati appena pubblicati su Communication Materials.
Campo visivo e risoluzione
Per misurare la visione vengono utilizzati due parametri: campo visivo e risoluzione. Gli ingegneri hanno quindi utilizzato questi stessi due parametri per valutare il loro sistema. Gli impianti retinici che hanno sviluppato contengono 10.500 elettrodi, ognuno dei quali serve a generare un punto di luce. “Non eravamo sicuri che fossero troppi elettrodi o non abbastanza. Abbiamo dovuto trovare il numero giusto in modo che l’immagine riprodotta non diventasse troppo difficile da distinguere. I punti devono essere abbastanza distanti da consentire ai pazienti di distinguerne due punti vicini l’uno all’altro, ma devono essere sufficienti per fornire una risoluzione dell’immagine”, afferma Ghezzi.
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Gli ingegneri dovevano anche assicurarsi che ogni elettrodo potesse produrre in modo affidabile un punto di luce. Ghezzi spiega: “Volevamo assicurarci che due elettrodi non stimolassero la stessa parte della retina. Quindi abbiamo effettuato test elettrofisiologici che prevedevano la registrazione dell’attività delle cellule gangliari retiniche. E i risultati hanno confermato che ogni elettrodo attiva effettivamente parte diversa della retina “.
Il passo successivo è stato quello di verificare se 10.500 punti luminosi fornissero una risoluzione sufficiente – ed è qui che è entrato in gioco il programma di realtà virtuale. “Le nostre simulazioni hanno mostrato che il numero di punti scelto e quindi di elettrodi, funziona bene. Usarne di più non funzionerebbe per fornire vantaggi reali ai pazienti in termini di definizione dell’immagine”, afferma Ghezzi.
Gli ingegneri hanno anche eseguito test a risoluzione costante, ma con angoli di campo visivo diversi. “Abbiamo iniziato a cinque gradi e aperto il campo fino a 45 gradi. Abbiamo scoperto che il punto di saturazione è di 35 gradi: l’oggetto rimane stabile oltre quel punto”, afferma Ghezzi. Tutti questi esperimenti hanno dimostrato che la capacità del sistema non deve essere ulteriormente migliorata e che è pronto per i test clinici. Ma il team dovrà aspettare ancora un po’ prima che la loro tecnologia possa essere impiantata nei pazienti reali.
Fonte:EPFL
