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Biomedicina

¿Podrán las retinas artificiales servir para recuperar la visión natural?

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Las retinas artificiales dan a las personas ciegas solo una pequeña idea de lo que se puede ver, pero los investigadores se esfuerzan por mejorarlo.

  • por Susan Young | traducido por Lía Moya (Opinno)
  • 17 Mayo, 2013

Foto: Este implante sensor de luz desarrollado por la empresa alemana Retina Implant contiene 1.500 fotodiodos.

Elias Konstantopoulos consigue ver el mundo en sombras cada día durante cuatro horas, o el tiempo que deje su prótesis de retina Argus II encendida. El residente de Maryland (EE.UU.) de 74 años perdió la vista por culpa de una enfermedad progresiva de retina hace más de 30 años, pero es capaz de percibir algunas cosas cuando enciende el sistema de visión biónica.

"Puedo ver si estás delante de mí y si te vas", explica. "O, si miro a un árbol grande con el sistema puesto, puedo ver algo de oscuridad y si está claro fuera y muevo la cabeza a la izquierda o la derecha puedo ver distintas sombras que me dicen que hay algo ahí. No hay forma de saber lo que es", relata Konstantopoulos.

Una cámara montada en unas gafas captura datos de imágenes para Konstantopoulos; después esos datos los procesa un miniordenador montado sobre un cinturón y los envía a un chip estimulador de neuronas de 60 píxeles que se le implantó en una de sus retinas en 2009.

Casi 70 personas en todo el mundo se han sometido a las tres horas de cirugía que exige el implante retina, que ha sido desarrollado por Second Sight de California (EE.UU.) y cuyo uso se aprobó en Europa en 2011 y en  Estados Unidos a principio de este año (ver "Una prótesis que devuelve visión a personas ciegas, aprobada en Estados Unidos"). Es el primer implante restaurador de la vista que se vende a pacientes.

En la actualidad el sistema solo está aprobado para pacientes con retinosis pigmentaria, una enfermedad degenerativa de la vista que afecta a una de cada 5.000 personas en el mundo, pero es posible que Argus II y otras retinas artificiales en desarrollo puedan servir para quienes sufren degeneración macular relacionada con la edad, que afecta a una de cada 2.000 personas en los países desarrollados. En estas condiciones, las células fotorreceptoras del ojo (que se denominan bastones y conos) se han perdido, pero el resto del camino neuronal que comunica la información visual al cerebro suele ser viable. Las retinas artificiales dependen de lo que queda de estos circuitos, así que no sirven para todos los tipos de ceguera.

Hay muchos grupos en todo el mundo trabajando en sistemas de visión biónicos para sustituir los fotorreceptores perdidos. La mayoría usan una cámara que se comunica con un chip implantado, pero varían en el número de electrodos del chip y la profundidad a la que se implanta este en la retina. Hay otros que cambian la cámara por diodos fotosensibles en el chip.

La empresa alemana Retina Implant, por ejemplo, acaba de completar ensayos en humanos con su implante de 1.500 píxeles que no depende de una cámara sino que recoge directamente la luz y transmite esos datos a las neuronas que quedan (ver "Un microchip para recuperar visión"). Una serie de fotodiodos sustituye a los fotorreceptores.

Foto: Second Sight de California (EE.UU.) ha desarrollado el sistema Argus II, que envía datos de imágenes capturadas mediante una cámara montada en unas gafas, a un implante de retina.

Hay gente con retinas artificiales capaz de leer letras de gran tamaño, ver coches que se mueven a poca velocidad o de identificar platos y cubiertos en la mesa. Otros pacientes no experimentan ningún beneficio. Estas diferencias pueden achacarse en algunos casos a la localización exacta de la serie de estimuladores de la neurona en la finísima retina, así como al estado de las neuronas y conexiones neuronales que quedan en el ojo de cada paciente. También tiene importancia la habilidad de cada uno para usar el aparato y reeducar a su cerebro.

"Los pacientes reconocen el entorno y usan la memoria para reconstruir lo que están viendo", explica Raymond Iezzi, un médico y científico que hace cirugía de retina en la Clínica Mayo de Rochester, Minnesota (EE.UU.). Compara la estrategia de reconocimiento con deslizar un pincel por un cuadro. "Los pacientes tienen que rellenar los espacios en blanco para conectar el estímulo visual con un léxico de sustantivos y esto requiere una cantidad importante de capacidad cognitiva", afirma Iezzi.

En el mejor de los casos, el nivel actual de visión es muy pixelada. Lo que se ve son estallidos de luz llamados fosfenos. "No es una visión realmente naturalista", explica Iezzi. Second Sight afirma que el nivel de agudeza visual con su Argus II es 20/1.260 y Retina Implant sostiene que la mejor agudeza visual lograda con su dispositivo es de 20/1.000. En comparación, la visión normal es 20/20 y el umbral de la ceguera legal en Estados Unidos es 20/200 (que indica que una persona puede ver un objeto a 20 pies -6 metros- que una persona con visión normal puede ver a 200 pies -60 metros-).

"No se trata de restaurar la visión tal y como la concebimos tú y  yo, se trata de restaurar la movilidad", explica Stephen Rose, director de investigación de la Fundación Fighting Blindness. "Proporcionan contraste para que alguien pueda ver la diferencia entre claro y oscuro hasta el punto que le permita pasar por una puerta", explica. "Esto es el principio de todo".

"Las prótesis de retina están en la fase en la que estaban los implantes cocleares hace 30 años", afirma Anthony Burkitt, director de Bionic Vision Australia, un consorcio de investigadores que está desarrollando un sistema de implante de retina. "Esa tecnología pasó de ser una ayuda a la lectura de labios hasta el punto actual en el que los niños con un implante coclear pueden asistir al colegio normal e incluso usar teléfonos móviles", explica Burkitt. "En el caso de los implantes de retina, ahora sabemos que supone un beneficio clínico para los pacientes y creo que veremos cómo esta tecnología se desarrolla muy rápidamente a lo largo de la próxima década".

Los expertos están de acuerdo en que una forma de mejorar la visión que proveen estos sistemas sería añadir más electrodos de estimulación. Second Sight, por ejemplo, está planeando en pasar de 60 a 240 electrodos en un modelo futuro.

Pero probablemente sean necesarios miles de píxeles para poder hacer reconocimiento facial y otras tareas visuales detalladas, y muchas tecnologías de retina artificial tendrán problemas para llegar a esas cifras tan elevadas de píxeles porque dependen de cables, afirma Daniel Palanker, biofísico en la Universidad de Stanford (EE.UU.). Los cables se usan para conectar una toma de corriente a los electrodos, lo que exige un procedimiento quirúrgico para colocar la conexión en el glóbulo ocular. Para evitar esta limitación, Palanker y sus compañeros están desarrollando un sistema inalámbrico que transmite los datos de imagen capturados por una cámara de vídeo a un chip fotovoltaico en el ojo. En vez de transmitir la luz visible al chip, su sistema usa luz de infrarrojo cercano que se envía a series flexibles de pequeños píxeles en la retina. Su equipo ha probado el sistema en ratas ciegas y ahora está trabajando con una empresa para probar el dispositivo en pacientes.

Pero incluso miles de píxeles están muy lejos del millón "que es aproximadamente lo que tenemos en el ojo natural", explica Shawn Kelly, ingeniero eléctrico de la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh (EE.UU.). "Y aún así, gran parte del procesado que hace la nos lo saltaremos con una retina artificial".

Cuando los fotorreceptores detectan la luz, convierten esa información en señales químicas que estimulan a otros tipos de neuronas que procesan movimiento, color, y otros detalles de las señales y pasan esa información al nervio óptico, que conecta con el cerebro. Dependiendo de dónde se coloquen las series de estimuladores, las retinas artificiales dejarán fuera una o más capas de procesado de información.

"La interfaz que estamos estableciendo con el sistema nervioso es funcional, pero no es natural", sostiene Kelly. "Creo que aún tardaremos mucho tiempo en desarrollar formas de conseguir una visión mejor, y no creo que nunca llegue a ser natural del todo".

Aún así, el cerebro es sorprendentemente adaptable y puede aprender a procesar incluso información que en principio le es ajena. "Contamos con la plasticidad del cerebro para reaprender este nuevo lenguaje de estimulación y proporcionar una visión razonable", afirma Palanker. "La seguridad de que esta es una suposición razonable proviene del campo de los implantes cocleares".

La gente que tiene retinas artificiales sí que logra una mejor visión con el tiempo. A Tim Reddish, un residente de 55 años de Nottingham (Reino Unido) que perdió la visión debido a la retinosis pigmentaria, le implantaron un dispositivo de Retina Implant en noviembre del año pasado y ha logrado unos resultados impresionantes en los meses pasados desde entonces. Él espera que sus capacidades sigan mejorando. En un entorno de laboratorio, Reddish, medallista de oro en natación en los Juegos Paralímpicos, afirma que puede identificar la cubertería y la cristalería en una mesa e incluso leer la hora en un reloj de alto contraste. Fuera, afirma, puede detectar el perfil de los edificios con puertas de cristal y los faros de coches que se mueven a poca velocidad por la noche. Espera que, llegado el verano, una mayor claridad en el Reino Unido y la práctica continua le permitan ver más.

La agudeza visual no es el único reto para estos aparatos. Los chips duros de silicio se colocan en un tejido extremadamente delicado que forma parte de un glóbulo relleno de líquido en movimiento. Los chips pueden salirse de su lugar. Además, los dispositivos implantados tienen que soportar las duras condiciones del cuerpo durante año sin lesionar a sus usuarios. "No tendremos información sobre la seguridad a largo plazo hasta dentro de muchos años", afirma Rose.

Aunque lograr la visión natural es el objetivo de muchos de los investigadores que están desarrollando retinas artificiales, algunos ya están pensando en un mundo más amplio de luz. "Algunas cámaras funcionan a longitudes de ondas que ni siquiera los humanos pueden ver, así que potencialmente podrías tener a pacientes ciegos usando un sistema de Second Sight para ver cosas que otros no pueden", sostiene Brian Mech, vicepresidente de desarrollo de negocio en Second Sight. Esta empresa también está trabajando en una idea que pasaría de la estimulación de la retina en favor de la estimulación directa del córtex visual, la región del cerebro que procesa las imágenes. "En vez de tratar solamente las degeneraciones externas de la retina, podríamos tratar la ceguera debida a cualquier causa", afirma Mech.

Mientras tanto, los investigadores seguirán modificando y mejorando los sistemas, intentando devolver más visión a quienes la han perdido, y los pacientes como Konstantopoulos están deseando ver qué progresos hacen. "Incluso esa sombra que veo delante de mí, ya sea una persona o cualquier otra cosa, es mejor que nada", afirma Konstantopoulos. "Te hace sentir y esperar que pronto llegará algo mejor".

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