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Maintenant je te vois
Les scientifiques ont construit un nouveau type de rétine prothétique qui pourrait un jour redonner une vue détaillée aux millions de personnes qui ont perdu la vision à cause d'une maladie rétinienne.
Ligne de mire: Une nouvelle technique permet aux chercheurs de prendre une image en niveaux de gris (en haut à gauche), de l'encoder (en haut à droite) et de la transmettre au cerveau avec beaucoup moins de perte de fidélité (en bas à gauche) que ne le permet la méthode standard (en bas à droite).
Neuroscientifique Sheila Nirenberg , du Weill Cornell Medical College de New York, et l'étudiant postdoctoral Chethan Pandarinath ont permis à des souris aveugles de voir des images presque normales de tout, des visages humains et animaux aux panoramas complexes de Central Park.
Les rétines artificielles existent déjà. Mais ils nécessitent une intervention chirurgicale pour implanter un réseau d'électrodes profondément dans l'œil. Les électrodes stimulent les cellules qui transmettent des informations au cerveau et doivent être alimentées par une batterie externe. Ils sont capables de restaurer une vision grossière, permettant aux patients de ne capter que les contrastes et les contours majeurs, comme un objet clair sur un fond sombre. Mais les recherches de Nirenberg, qui ont été présentées cette semaine lors de la réunion de la Society for Neuroscience à San Diego, permettent de transmettre des images fixes et animées plus proprement et plus rapidement que jamais auparavant. Et la méthode ne nécessite pas de chirurgie.
Dans les yeux des mammifères, un ensemble de cellules de la rétine détecte la lumière, puis une couche distincte de cellules, appelées cellules ganglionnaires, transmet cette information au cerveau. Étant donné que la dégénérescence maculaire et d'autres maladies de la rétine provoquent la mort des cellules photodétectrices mais laissent les cellules ganglionnaires intactes, les chercheurs tentent depuis 50 ans de déchiffrer leur code - les modèles par lesquels les cellules ganglionnaires se déclenchent - afin de capitaliser sur l'œil circuits naturels. Nirenberg a maintenant cloué cela, ou du moins une approximation proche. Après 10 ans de travail, elle connaît la relation entre ce que nous voyons et comment cela se traduit par des schémas de déclenchement des cellules ganglionnaires.
C'est vraiment un triomphe pour notre domaine, dit Jonathan Victor , un neuroscientifique du Weill Cornell Medical College qui n'a pas participé à la recherche. Rétrospectivement, il peut sembler évident que vous devez non seulement envoyer des signaux au cerveau (comme le font les rétines artificielles actuelles), mais aussi comprendre comment la rétine transforme la lumière en signaux particuliers qu'elle envoie. Mais d'une manière ou d'une autre, personne n'y a jamais pensé de cette façon.
Après avoir déchiffré le code de la rétine, Nirenberg a voulu le transmettre au cerveau d'une manière plus précise que ce qui était possible en utilisant la technologie d'électrode existante. Pour cela, elle et ses collègues se sont tournés vers l'optogénétique, une technique récemment développée qui infuse les neurones avec des protéines sensibles à la lumière d'algues bleu-vert, les faisant s'enflammer lorsqu'elles sont exposées à la lumière.
Les chercheurs ont utilisé des souris génétiquement modifiées pour exprimer l'une de ces protéines, la channelrhodopsine, dans leurs cellules ganglionnaires. Ensuite, ils ont présenté aux souris une image qui avait été traduite en une grille de 6 000 lumières pulsées. Chaque lumière communiquait avec une seule cellule ganglionnaire, et chaque impulsion lumineuse provoquait le déclenchement de sa cellule correspondante, transmettant ainsi l'image codée au cerveau. À l'heure actuelle, vous ne pouvez pas faire tirer des cellules individuelles à l'aide d'électrodes. Avec la channelrhodopsin, vous pouvez cibler des cellules ganglionnaires individuelles, explique Nirenberg.
Chez l'homme, une telle configuration nécessiterait une paire de lunettes de haute technologie, dans laquelle se trouverait une minuscule caméra, une puce d'encodeur pour traduire les images de la caméra dans le code rétinien, et un réseau miniature de milliers de lumières. Lorsque chaque lumière pulsait, elle déclenchait une cellule ganglionnaire chargée de rhodopsine. La chirurgie ne serait plus nécessaire pour implanter un réseau d'électrons profondément dans l'œil, bien qu'une certaine forme de thérapie génique soit nécessaire pour que les patients expriment la rhodopsine canalisée dans leur rétine. Nirenberg et Pandarinath ont commencé à collaborer avec un spécialiste de la thérapie génique rétinienne, ophtalmologiste de l'Université de Floride Guillaume Hauswirth .
C'est une stratégie assez originale. Je n'ai encore rien vu de tel là-bas, dit Ed Boyden , bio-ingénieur au MIT et l'un des initiateurs de l'optogénétique. Les données semblent pouvoir faire certaines choses qui pourraient être assez puissantes, en stimulant la rétine d'une manière qui peut amener les neurones à simuler plus précisément la vision normale.
En attendant, le code rétinien déchiffré peut également être appliqué aux implants déjà sur le marché. Nirenberg est en pourparlers avec un fabricant de prothèses rétiniennes Seconde vue , à Sylmar, en Californie, qui a implanté des dispositifs à matrice d'électrodes chez un certain nombre de patients. Nous retirerions simplement leur logiciel et inserions notre logiciel, dit Nirenberg. Cela va prendre un certain temps pour faire la version thérapie génique, alors faisons au moins quelque chose avec les patients qui ont déjà les électrodes implantées.