|
Retinal İmplantla Yeniden
Görme
Bazı araştırma grupları retina bozulması
nedeniyle görme duyusunu yitiren hastaların, yeniden görmelerini sağlamak için,
retinaya doğrudan iliştirilen bir çeşit elektriksel implanlar geliştirmeye
uğraşıyorlar. Hayvan deneylerinin umut veren sonuçlarına karşın, retinal
protezlerin klinik kullanımındaki bazı büyük engellerin aşılması gerekiyor.
 Bilgi
işlemenin son derece karmaşık bir biçimi olan görme, gözün arkasındaki, sinirsel
işlemcilerden oluşan bir retina (ağsı tabaka) aracılığıyla gerçekleşir. Görme
olayında, gözbebeğinden geçen ışık gözmerceğince retinanın duyusal neroepiteli
(sinirsel epitel)
üzerinde odaklandığında başlar. Bakılan nesnenin imgesi, retinanın en dış
tabakasında bulunan çubuk ve konik biçimli yaklaşık 130 milyon fotoalıcı hücre
üzerinde başaşağı ve olduğundan çok daha küçük olarak belirir. Koniler ve
çubuklar, izdüşürülen görüntünün bölgesel parlaklıklarıyla, renk örneklerini,
elektriksel ve kimyasal sinyallere dönüştürürler. Bu sinyaller retinal sinir
hücrelerini (nöron) harekete geçirir.
Retinal nöronlar dört çeşittir: Yatay hücreler, çift kutuplu hücreler, amakrin
hücreleri (aksonu olmayan tek kutuplu sinir hücreleri) ve ganglion hücreleri.
Retinanın, kabaca
130 milyon fotoalıcısındaki görsel bilgi, elektrik sinyallerine sıkıştırılır ve
1,2 milyon ganglionla optik sinire taşınır. Optik sinir, görsel bilgiyi, talamus
adı verilen beyin yapısının bir parçası olan yanal geniculate çekirdeği (corpus
geniculatum laterale) aracılığıyla beynin birincil görme korteksine iletir.
Bütün bu işleyişin herhangi bir yerindeki aksama ya da bozulma, körlük nedeni
olabilir. Örneğin Almanya’da her yıl görme duyusunu kaybeden 17 bin kişiden
neredeyse yarısı retina bozulmalarında etkin ve kalıcı iyileştirme ya da tedavi
yapılamadığı için körleşmekte. Yaşlılık ya da başka nedenlerle oluşan görme
hastalıkları, dış retinada zamanla ilerleyen bozulmalara neden olur. Kusurlu
dokuların işlevini üstlenen ya da işlevi yerine getirmeye yardımcı olan
elektriksel aygıtların çok örneği olmasına karşın, görüşü düzelten elektriksel
cihazların retina içine nakli gerçekten zor. Optik sinirden beyine
taşınan görsel görünümlerin elektriksel görüntülere dönüşümü, uyarılmış ve
uzaysal olarak, üç boyutlu objelerin kusursuz kodlanabilmesine olanak tanıyan
sayısız sinir hücresine gereksinim duyar.
Göz, özellikle de retina kaynaklı hastalıklara çözüm arama çalışmalarının
başlangıcı 1950’li yıllara kadar uzanır. Kör bir hastanın geçici olarak ışık
duyumunu algılamasını sağlayan ve retinanın arkasına yerleştirilen küçük, düz ve
ışığa duyarlı ilk patentli selenyum pil 1956’da Tassiker’ce tanımlandı. Görüş
gücünü geliştirmeye yönelik girişimler sonraki yıllarda sürdürüldü. 1990’ların
başında bu konuda çalışan araştırmacıların çoğu, retinaya doğrudan
nakli mümkün olan bir protez geliştirmek için çalışmalara başladılar.
Retinal naklin gereksinimlerine uygun malzeme seçimi, minicik karmaşık
elektrodların yaratılması, malzeme ve retinal doku etkileşmeleri, elektrik ve
elektronik devrelerin tasarımı, cerrahi teknikleri geliştirilmesi, hastayla
üretilen malzemenin birbirine uyumu başlıca araştırma konuları. ABD, Almanya ve
Japonya’daki gelişmeler, önümüzdeki birkaç yıl içinde, retinal naklin klinik
testlerde kullanılacağına işaret veriyor.
Retinal İmplantlar
Gelişmelere bağlı olarak retina altı ve retina üstü olmak üzere iki tür retinal
implant söz konusu. Işıkalıcı hücreleri içeren retina altı cihaz, pigmentli
epitel tabakayla retinanın dış tabakası arasına yerleştirilir. Retina
altıcihazda mikroelektrotlarla donatılmış ışığa duyarlı binlerce fotodiyot, çok
ince bir katman halinde biraraya getirilir ve pigmentli epitel
tabakayla retinanın dış tabakası arasındaki retina altı boşluğa yerleştirilir.
Retina üzerine düşen ışık fotodiyotlarda bir akım yaratır. Bu akım daha sonra
mikroelektrotları aktifleştirerek retinal sinir hücrelerinin uyarılmasını
sağlar. Retina üstü cihazsa, retinanın ganglion hücrelerini içeren en iç
tabakası üzerine yerleştirilir. Retina üstü implant optik sinirdeki ganglion
hücre aksonlarıyla beyine yol alan elektrik iletimleri yaratır.
Çeşitli araştırma gruplarının retina altı implant geliştirme çalışmaları
sürüyor. Yaklaşık 50 – 100 mikrometre kalınlıkta, 2–3 mm çaplı büyüklüklerdeki
ince bir tabaka, altın ya da titanyum nitritten yapılmış, mikroelektrotlarla
donatılmış ışığa duyarlı fotodiyotların yüzlercesini ya da binlercesini taşır.
Görünür cisimden doğan (dışardaki nesneden gelen) ışık, mikrofoftodiyotlarca
yüzlerce mikroelektrotun herbirinde küçük akımlara dönüştürülür. Bu akımlar
retinal ağdaki sinir hücrelerine aktarılır. Retina altı protezin, zarar görmüş
fotoalıcı hücrelerin doğrudan yerine geçebilen mikrofotodiyotları içermesi,
retinanın bozulmadan kalmış sinir hücreleri ağında elektrik sinyallerini
işleyebilme yeteneği, retina altı boşluktaki mikrofotodiyotların yerleşimi ve
sabitlenmesinin görece daha kolay oluşu, harici bir kamera ya da görüntü
işlemcisi gereksinimi olmayışı, yerleştirilen cisimlere göz hareketlerinin
uyumlu oluğu gibi sayısız avantajları var.
Hayvan deneyleriyle edinilen deneyimler; örneğin kedi ve domuz retinalarının
altına nakledilen cihazın, 2 yılı aşkın bir süre, sıçanlardaysa 16 ay kadar
bozulmaksızın kaldığını gösteriyor. Yine canlı deneyler retina altı implant prototiplerindeki zayıflıkları da açığa çıkarıyor. Örneğin, tek bir
mikrofotodiyotun küçük ışık duyarlı alanınca yaratılan akım, bitişik sinir
hücrelerini uyarmak için yeterli değil. Bu yüzden şimdilerde, dıştan bir enerji
kaynağıyla desteklenmiş aktif bir retina altı implant geliştirilmekte. Sadece
dış enerji kaynağının desteği, normal çevredeki ışığın her bir elektrottaki
uyarıcı akımı ayarlamasında yeterli olacaktır.
Retina üstü implantlardaysa ışığa duyarlı bir eleman yok. Kamera gibi işleyen
çok küçük alan algılayıcıları, gözün dışında ya da doğal gözmerceğinin yerini
alabilecek özel plastik gözmercekleri üzerine yerleştirilebilir ve katarakt
cerrahisi için geliştirilmiş teknikler
kullanılarak tanıtılabilir. Gözün önündeki alan algılayıcısıyla iç retinanın en
üstüne yerleştirilen bir elektrod dizini özel bağlantı telleriyle bağlanır. Bu
dizin, gözün sinir tabakasını, göz içi sıvısından ayıran iç retina zarı üzerine
yerleştirilir. Retina altı implanttan
farklı olarak retina üstü implant, bilgi işlemek için retinanın geri kalan ağ
tabakasını kullanmaz.
Bu yüzden retina üstü algılayıcı, görsel bilgiyi, elektrik
atım dizileri biçiminde kodlar. Bunlar daha sonra elektrod dizileri tarafından,
birleşip optik siniri oluşturan ganglion hücrelerinin aksonlarına iletilir.
Görsel bilgi, beynin görsel korteksinin anlayabileceği, uzamsal/zamansal uyarıcı
elektrik atım örneklerine çevrilmiş olmalıdır. Bu uzamsal/zamansal uyarıcı
örnekleri önce iç retina zarı üzerine, hafif bir mekanik basınçla ya da mikro
iğnelerle tutturulmuş elektrotlara taşınır. Retina altı implantta olduğu gibi,
retina üstü algılayıcıların nakli için özel cerrahi teknikler geliştirildi ve en
uygun uyarılar için gerekli akım parametreleri
tanımlandı. Retina üstü implantın kalıcılığı ve biyouyumluluğu hedefin,
kortekste 1°’lik bir çözünürlük sağladığı kedilerde gözlendi.
Hem retina altı hem de retina üstü yöntemlerin olumlu ve olumsuz tarafları var.
Retina altı implant, retinanın geri kalan sinir ağını kullanırken, retina üstü
implant kullanmaz, bu yüzden de görsel bilginin hazırlanmasında ek işlemler
gerekir. Diğer yanda, retina üstü implantın bilgi taşıma özellikleri dış
denetimler için çok daha uygundur. Retina altı implantın retina altındaki
boşlukta sabitlenmesi görece daha kolayken, retina üstü implantın sabitlenmesi
çok zordur ve hücresel çoğalma uyarımında ek riskler taşır. Retina altı implant
bozulmamı. optiklere gerek duyarken, retina üstü implantın böyle bir gereksinimi
yoktur.
Zrenner, E.,
“Will Retinal Implants Restore Vision?, Science
8 Şubat 2002
Çeviri: Serpil Yıldız
Kaynak:
Bilim ve Teknik Dergisi
www.biltek.tubitak.gov.tr
Bu yazı, Bilim ve Teknik dergisi Genel Yayın
Yönetmeni Raşit Gürdilek'in onayı ile yayınlanmaktadır.
|
