Глаз видит звук

Человечество развитых стран стареет. Это значит, что возрастает число больных дегенеративными заболеваниями. В США такой рост болезней даже получил название серебряного цунами. Значительную долю в нем занимают болезни зрения.

Статистика 2016 года утверждает, что к середине века около десяти миллионов американцев будут страдать глазными болезнями. Нередко они связаны с разрушением нейронов — фоторецепторов сетчатки глаза, в то время как сам глаз остается здоровым.

Методы лечения таких нарушений по большей части оперативны. Позади глаза вплотную к сетчатке хирурги обычно вживляют электронный прибор, который электрическими импульсами стимулирует рецепторы сетчатки (см. «Химию и жизнь», № 3, 2022). Таким образом он создает на ней изображение, переданное ему с видеокамеры. Операция сложна, дорога и небезопасна.

Новая работа ученых нескольких факультетов Университета Южной Калифорнии, выполненная под руководством профессоров офтальмологии и биомедицинской инженерии Ойфа Жоу (Qifa Zhou) и Марка Гумаюна (Mark S. Humayun), тестирует на крысах безоперационный способ улучшения зрения с помощью ультразвука.

Идея нового неинвазивного метода состоит в том, чтобы передать на сетчатку глаза изображение предмета с помощью ультразвуковых волн, генерируемых излучателем, который установлен непосредственно перед глазом. Такие волны ныне широко применяют в медицинской диагностике, так как они хорошо распространяются и фокусируются в биологических средах. Нейроны сетчатки, в том числе утерявшие чувствительность к свету, ученые активировали высокочастотными колебаниями давления звуковых волн. Это неудивительно, уже простое надавливание на глаз создает в нем живописные картины.

Достижение авторов работы в том, что они впервые вживую доказали работоспособность этой идеи на слепых и зрячих крысах. Им удалось возбудить на сетчатках животных изображения букв, ширина штриха которых составляла доли миллиметра. Крысы, конечно, ничего не рассказали об этом ученым, но эффект появления изображения подтвердила специфическая активность зрительной коры головного мозга грызунов, которая была аналогична нормальной зрительной реакции. Кору исследователи контролировали вживленными электродами.

Следующим этапом станут эксперименты на приматах. Кроме этого, команда работает над уменьшением размеров букв и других объектов, чтобы улучшить детализацию изображений. Инженеры также разрабатывают миниатюрный беспроводной передатчик ультразвука, который можно будет крепить на глаз подобно контактной линзе. Преобразовать же световое изображение окружающего мира в ультразвуковое с помощью компактного электронного прибора будет несложно.

Работа по созданию ультразвукового «костыля» дает надежду вернуть способность к чтению многим людям. Свою технологию ученые уже запатентовали.

(BME Frontiers, 1, 22 февраля, 2022 - полный текст)