درمان نابینایی با استفاده از صدا!

 اختلالات بینایی یکی از معضلات شایعی است که به ویژه با افزایش سن، احتمال درگیر شدن با آن نیز افزایش می‌یابد. برای مثال، بر اساس تحقیقات انجام شده توسط مؤسسه چشمی USC Gayle و Edward Roski که در سال ۲۰۱۶ انجام شد، انتظار می‌رود تعداد آمریکایی‌های دارای اختلال بینایی یا نابینایی تا سال ۲۰۵۰ به بیش از ۸ میلیون نفر برسد. به گفته متخصصان پزشکی، بسیاری از این موارد ناشی از بیماری‌های دژنراتیو شبکیه است که در اصل انحطاط پیشرونده گیرنده‌های نوری حساس به نور در شبکیه می‌باشد.در حالی که در حال حاضر هیچ درمان غیرتهاجمی موفقی برای درمان از دست دادن بینایی در دسترس نیست، محققان در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی USC ایده جدیدی برای رسیدگی به این مشکل رو به رشد ارائه کرده اند. در حال حاضر، چشم پزشکان از فناوری الکترونیکی برای تحریک مستقیم نورون‌های شبکیه با کاشت دستگاه‌های الکترود در داخل چشم استفاده می‌کنند، تکنیکی که نیاز به جراحی گران قیمت و تهاجمی دارد. اما این تیم تحقیقاتی در بخش مهندسی زیست پزشکی دانشکده مهندسی USC Viterbi در حال بررسی راه حلی غیرجراحی است که می‌تواند بینایی را با استفاده از یکی از حواس پنج گانه، یعنی صدا بازیابی کند.
فناوری اولتراسوند
قیفا ژو، استاد مهندسی زیست پزشکی و چشم پزشکی در دانشگاه USC گفت: «این یک فناوری نوآورانه است و در حال حاضر، ما در حال انجام مطالعات حیوانی هستیم تا از تحریک اولتراسوند برای جایگزینی تحریک الکتریکی استفاده کنیم.» این گروه تحقیقاتی توسط ژو، و مارک اس. همایون، استاد چشم پزشکی و مهندسی زیست پزشکی در USC، و یکی از مخترعان Argus II - اولین شبکیه مصنوعی جهان - رهبری می‌شود.
دکتر Gengxi Lu از دانشگاه کالیفرنیای جنوبی و عضو این تیم تحقیقاتی، گفت: «این فناوری سودمند است، زیرا نیازی به جراحی نیست و هیچ وسیله‌ای در داخل بدن کاشته نمی‌شود. ما یک دستگاه سونوگرافی پوشیدنی امواج اولتراسوند را برای تحریک شبکیه ایجاد کردیم. شبیه به این که وقتی با چشمان بسته به آرامی کره چشم خود را فشار می‌دهید، اشکال و نقاط روشن ظاهر می‌شوند.» محققان دریافتند که اعمال فشار به چشم می‌تواند نورون‌ها را فعال کرده و سیگنال‌هایی را به مغز ارسال کند. برخلاف چشم عادی که با نور فعال می‌شود، در این مطالعه، چشم‌های نابینا توسط فشار‌های مکانیکی ایجاد شده توسط امواج اولتراسوند تحریک شدند.
لو توضیح داد: «نرون‌های موجود در شبکیه چشم دارای کانال‌های مکانیکی حساسی هستند که به تحریک مکانیکی پاسخ می‌دهند. زمانی که ما از امواج فراصوت برای تولید فشار مکانیکی استفاده می‌کنیم، این نورون‌ها فعال می‌شوند.» برای آزمایش این روش اولتراسوند، در مطالعات پیش بالینی، تیم دانشگاه USC چشم یک موش نابینا را با استفاده از امواج فراصوت با فرکانس بالا تحریک کردند که برای انسان قابل شنیدن نیست. فناوری مورد استفاده در این تحقیق با کاوشگر اولتراسوند مورد استفاده برای تصویربرداری نوزاد که امواج صوتی را از طریق معده یک زن باردار ارسال و دریافت می‌کند، قابل مقایسه است.
در این مورد، برای تحریک شبکیه، گروه تحقیقاتی یک دستگاه اولتراسوند کوچک ایجاد کردند که می‌تواند به ناحیه خاصی از چشم هدایت شود تا امواج صوتی را به شبکیه که در پشت چشم قرار دارد ارسال کند. استفاده از این صدا‌های با فرکانس بالا که قابل دستکاری و تمرکز بر روی ناحیه خاصی از چشم است. این مطالعه نشان داد که وقتی امواج اولتراسوند به عنوان یک الگوی نمایش داده می‌شوند - به عنوان مثال، حرف C - مغز موش قادر به دریافت الگوی مشابهی بود. بر خلاف انسان، محققان قادر به دریافت پاسخ مستقیم در مورد تجربیات بینایی موش در طول تحریک اولتراسوند نیستند.
برای پاسخ به این سؤالات که موش دقیقاً چه چیزی را می‌توانست از امواج اولتراسوند تجسم کند، این تیم با اتصال یک آرایه چند الکترودی، فعالیت بینایی را مستقیماً از ناحیه بینایی مغز موش به نام قشر بینایی، اندازه‌گیری کردند. بر اساس فعالیت‌های بصری ثبت‌شده از مغز، محققان دریافتند که موش صحرایی قادر به درک تجسم‌هایی است که با الگوی تحریک اولتراسوندی که به چشم پخش می‌شود، قابل مقایسه است.
آینده این ابتکار جدید برای درمان نابینایی
این تحقیق که به تازگی در نشریه BME Fronters منتشر شده است، در حال حاضر با کمک مالی ۲.۳ میلیون دلاری چهار ساله از موسسه ملی چشم (NEI) ایالات متحده تامین می‌شود. مطالعات فعلی بیشتر با استفاده از مدل‌های جونده انجام می‌شود. با این حال، تیم قصد دارد این رویکرد را با استفاده از مدل‌های نخستی‌های غیرانسانی قبل از انجام آزمایش‌های بالینی انسانی آزمایش کند. دکتر ژو گفت: «در حال حاضر، ما از مبدلی استفاده می‌کنیم که در جلوی کره چشم موش قرار داده شده است تا سیگنال‌های اولتراسوند را به شبکیه بفرستیم، اما هدف نهایی ما ایجاد یک مبدل لنز بی سیم است.» در واقع، این تیم در حال حاضر در حال تجزیه و تحلیل قابلیت‌های فناوری اولتراسوند برای مطالعه بینایی هستند، هدف آینده آن‌ها تولید تصاویر واضح‌تر و نصب مبدل اولتراسوند بر روی یک لنز تماسی پوشیدنی برای نسل بعدی است. همچنین این تیم یک گواهی ثبت اختراع برای روش درمانی خود به ثبت رسانده است که می‌تواند به تمرکز بهتر بر این روش درمانی منجر شود.