По данным на момент публикации оригинального материала, около 40 миллионов человек во всем мире страдают полной слепотой и нуждаются в эффективных решениях для восстановления зрения. Несмотря на значительный прогресс в области нейротехнологий, полностью доступного и универсального способа протезирования зрения пока не существует. Тем не менее, бионические импланты и нейропротезы активно развиваются, открывая новые возможности для пациентов с серьезными нарушениями зрительной системы.
Зрение — это сложный процесс, в котором участвуют не только глаза, но и зрительная кора головного мозга, а также нервные пути, соединяющие сетчатку с мозгом. Именно поэтому протезирование возможно на разных уровнях: от имплантов в сетчатку (ретинальных) до прямой стимуляции зрительной коры (кортикальных).
История развития зрительных протезов
Первые шаги в изучении искусственной стимуляции зрения были сделаны еще в XIX веке. В 1823 году немецкий психолог Иоганн Пуркинье описал явление фосфенов — вспышек света, возникающих при прохождении электрического тока через голову. Это открытие заложило основу для будущих разработок.
В 1956 году австралийский ученый Дж. И. Тассикер запатентовал первый ретинальный имплант. Хотя устройство не обеспечивало полноценного зрения, оно доказало принципиальную возможность искусственной генерации зрительных сигналов.
Настоящий прорыв произошел ближе к XXI веку. К 2019 году в мире насчитывалось около 50 активных проектов по протезированию зрения. Первые коммерческие ретинальные импланты прошли клинические испытания и получили сертификацию CE Mark и FDA. Среди них — системы Argus II (Second Sight Medical Products, США), IRIS II (Pixium Vision, Франция) и Alpha AMS (Retina Implant AG, Германия).
Эти устройства работали по схожему принципу: внешняя камера в очках фиксировала изображение, процессор преобразовывал его в электрические сигналы (например, в 60 пикселей для Argus II), которые передавались на электродную решетку, вживленную на сетчатке. Стимуляция сохранившихся нейронов позволяла пациентам различать очертания объектов и ориентироваться в пространстве.
Немецкий имплант Alpha AMS отличался отсутствием внешних компонентов: свет напрямую попадал на светочувствительные элементы импланта, вживленного под сетчатку.
Однако к настоящему времени производство всех трех систем прекращено. Компании переориентировались на более перспективные кортикальные протезы, которые стимулируют зрительную кору головного мозга напрямую, обходя поврежденные глаза и зрительный нерв.
Фундаментальные разработки и новые тренды
Научные команды продолжают работать над улучшением ретинальных технологий. Среди перспективных направлений:
- Ретинальные нанотрубки (Китай) — миниатюрные структуры, способные стимулировать отдельные клетки сетчатки.
- Биопиксели (Оксфорд) — искусственные клетки с липидной оболочкой и фоточувствительными белками, максимально приближенные к естественной биологии.
- Перовскитная искусственная сетчатка (Китай) — технология, позволяющая не только воспринимать свет, но и различать цвета.
- Фотогальваническая пленка Polyretina и полупроводниковые полимеры (Италия) — тонкие гибкие материалы, преобразующие свет в электрические сигналы.
Основной тренд — повышение безопасности, биосовместимости и разрешения изображений. Однако эксперты отмечают, что настоящую революцию могут совершить именно кортикальные импланты, которые потенциально подходят большему числу пациентов с различными причинами слепоты.
Российский опыт
В России в 2017 году при поддержке фондов «Со-единение» и «Искусство, Наука и Спорт» были проведены две уникальные операции по установке ретинального импланта Argus II. Пациенты из Челябинска — Григорий (не видел 20 лет) и Антонина (не видела 10 лет) — страдали пигментным ретинитом. После имплантации они получили так называемое предметное зрение: смогли различать очертания крупных объектов (двери, окна, тарелки), хотя детали и мелкий текст оставались недоступны.
Стоимость одной такой системы с операцией и реабилитацией составляла около 10 млн рублей. По оценкам, в России около 50 тысяч человек могли бы нуждаться в подобных протезах.
Единственный заметный российский проект в этой области — АНО Лаборатория «Сенсор-Тех», которая занимается разработками в сфере сенсорных технологий и помощи людям с нарушениями зрения и слуха.
Перспективы отрасли
Несмотря на то что ранние ретинальные импланты ушли с рынка, исследования продолжаются. Ученые стремятся создать устройства с высоким разрешением, способные передавать цветное изображение и приближенные по ощущениям к естественному зрению. Кортикальные нейропротезы, включая проекты вроде Neuralink и аналогичные разработки, открывают путь к восстановлению зрения даже при полной атрофии зрительного нерва.
Технологии бионического зрения остаются одним из самых вдохновляющих направлений на стыке медицины, нейронауки и инженерии. Хотя массовое применение пока ограничено высокой стоимостью и техническими вызовами, прогресс в этой области дает надежду миллионам людей, потерявших зрение.
Материал подготовлен на основе обзора тенденций в области нейропротезирования зрения (по данным на 2020 год). Технологии продолжают активно развиваться.
