Occhio non vede, ma cervello si!: Impianti visivi corticali e protesi retiniche

E’ possibile restituire la vista a persone che l’hanno persa? In parte si, la risposta della scienza sono protesi retiniche e impianti corticali.

 

Piccolo recap

 

La percezione di un’immagine è molto più di una semplice e diretta “proiezione cinematografica” proveniente dagli occhi.

 

I raggi luminosi, attraverso la rifrazione prodotta dalla cornea e dal cristallino, convergono sulla retina. All’interno di essa vi sono due tipologie di cellule recettoriali: coni e bastoncelli.

 

Essi reagiscono in maniera diversa allo spettro luminoso (i coni reagiscono al colore, i bastoncelli al bianco/nero) e al movimento (i coni sono deputati nella percezione della forma, i bastoncelli a quella del movimento).

 

Queste due tipologie di cellule producono segnali elettrici di diversa ampiezza e frequenza, che saranno inviati ed acquisiti, dopo essere passati in parte dal chiasma ottico e dal nucleo genicolato parietale (semplificando molto), alla zona corticale deputata alla gestione degli stimoli visivi, la corteccia visiva, situata nel lobo parietale.

 

L’acuità visiva è la capacità dell’occhio di captare con precisione un pattern spaziale specifico, cioè di percepire e distinguere un punto rispetto allo “sfondo”. L’acuità visiva normale è 11/10, ciò significa che un individuo riesce a distinguere 2 lettere fino a circa 6 metri di distanza.

 

L’ipovisione è una riduzione della acutezza visiva, inferiore a 3/10 che, nell’incapacità totale di percezione della luce, diventa cecità. Quest’ultima può essere causata da alterazioni patologiche della struttura dell’occhio, oppure da traumi e/o lesione a livello corticale parietale (nella zona della corteccia visiva primaria).

 

Dunque:

 

“la vista è la trasduzione (tradurre un segnale da analogico ad elettrico, digitale) della luce proveniente dall’ambiente esterno, in segnali elettrici elaborabili dal cervello”.

 

Impianti retinici

 

La stimolazione elettrica di punti diversi della corteccia visiva primaria (area 17 e 18 di Brodmann), ha portato alla percezione di punti luminosi disposti  (da 1 a 4 fosfemi) nel campo visivo di persone non vedenti (Dobelle et all, 1979).

 

Dobelle e colleghi, già negli anni 80, avevano sviluppato un’interfaccia che ha permesso di raggiungere un acuità visiva pari approssimativamente a 20/1200 la quale ha dato la possibilità, ad un paziente non vedente 42enne, di riconoscere “grandi lettere” su una tavola oftalmica adatta allo scopo. Tale sistema era formato da: una videocamera in bianco e nero, una piastra da 64 elettrodi impiantata sulla corteccia visiva primaria, un trasmettitore di segnale alimentato a batteria e due computer, uno per la gestione della camera e l’altro per le stimolazioni corticali. I risultati limitati sono dovuti al progresso neuroscientifico e informatico dell’epoca (Dobelle et all, 1979).

 

Occhio non vede 2
X-ray of electrode array on the mesial surface of the rightoccipital lobe.

 

Cheri Robertson, nel 2004, è stata protagonista di uno dei 16 impianti di protesi corticale visiva a cura del dottor Dobelle. Alla paziente sono stati asportati i bulbi oculari a causa di un incidente automobilistico nel 1989. L’interfaccia ha dato alla paziente la possibilità di riconoscere fino a 100 punti luminosi: il team del Dobelle Institute è riuscito a sviluppare e miniaturizzare l’impianto corticale aumentando la potenza di calcolo, la durata della batteria e rendendolo “trasportabile”.

 

 

Nel 2006, la Second Sight Medical Products Inc, ha prodotto un sistema di protesi retinica denominato Argus II. Il sistema è formato da una telecamera installata su occhiali che invia immagini ad un elaboratore di dimensioni pari a quelle di un walkie talkie. Il segnale è successivamente trasmesso, attraverso un dispositivo senza fili, ad un piastra installata sulla retina collegata al nervo ottico.

 

 

Il principio di funzionamento è di “sostituire” i fotorecettori danneggiati da lesioni e/o patologie. Nel 2012 il primo impianto europeo di questo nuovo dispositivo è stato “installato” a Pisa, a cura del dottor S. Rizzo (Gregori, Davis, Rizzo, 2016).

 

Gli autori sono consapevoli che tali tecnologie non sono attualmente sostituibili alle attuali “attrezzature” utilizzate con le persone ipovedenti (bastoni per non vedenti o cani guida). Ovviamente, questa è solo la punta dell’iceberg, la base su cui poggerà una nuova branca della ricerca in ambito bio ingegneristico.

 

L’occhio bionico immaginato da Martin Caidin, autore del romanzo “Cyborg” da cui ha preso ispirazione “L’uomo da sei milioni di dollari”, ormai non è più fantascienza, ma previsione.

 

Vi terremo aggiornati sui futuri sviluppi.

 

Antonello Luisi

 

Bibliografia

  • Dobelle W. H., Quest D., Antunes J., Roberts T., Girvin J. P., 1979, Artificial vision for the blind by electrical stimulation of the visual cortex, Neurosurgery, 46, pp.521–527.
  • Clifton D., 2008, Human Body – Pushing the limits: Sight, Clifton D., Dangerous Film.
  • Gregori N.Z., Davis J. L., Rizzo S., 2016, Bimanual Technique for Retinal Tacking of Epiretinal Prosthesis, Retina, 36, pp. 199-202.

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Antonello Luisi

Antonello Luisi

Un Perito Meccatronico laureato in Scienze e Tecniche Psicologiche, attualmente studente magistrale di Psicologia Cognitvia Applicata all' "Alma Mater Studiorum" di Bologna. Perennemente distribuito lungo un continuum che va da sistemi operativi a carta stampata, da armonia musicale a modem di 56k, da Alan Turing a Bear Grylls, insomma: un "tecnico" amante della "teoria".