Umělá sítnice - spojnice mezi světem elektroniky a živými tvory

Umělá sítnice - spojnice mezi světem elektroniky a živými tvory

Píše se rok 2460. Jordi LaForge se narodil slepý. Moderní technologie jeho doby mu však umožnila používat umělé světelné senzory, které převádí obraz přímo do jeho mozku. Vidí proto mnohem lépe než kterýkoli jiný smrtelník.

Ve skutečnosti teprve končí 20. století a J. LaForge je pouhou postavou z románu Star trek: příští generace. Podle některých vědců se však fantazie autorů sci-fi stane realitou mnohem dříve, než by se mohlo zdát. Užití popsané technologie v praxi je prý otázkou několika let. Ve prospěch takového tvrzení hovoří několik pozoruhodných experimentů, které provedli a provádějí výzkumníci v laboratořích v USA.

Implantovali kupříkladu do očí pokusných králíků zařízení, které částečně nahrazuje funkci oční sítnice. Sítnice lidského a vlastně kteréhokoli savčího oka se skládá z několika druhů buněk umístěných ve vrstvách (viz obrázek). Tyčinky a čípky tvoří nejdůležitější část sítnice. Dopadne-li na jejich povrch světlo, citlivě na něj reagují a předají o tom zprávu dalším, tzv. ganglio- vým buňkám, které zajistí přenos signálu do mozku. Umělá sítnice zachycuje obraz procházející oční čočkou a za pomoci miniaturního mikročipu jej převádí na elektrické impulsy, které dráždí nervové buňky v sítnici. Experimentátorům se podařilo změřit změny aktivity vizuální oblasti mozkové kůry králíků - to znamená, že králíci umělou sítnicí viděli.

Jiný tým vědců podnikl sérii experimentů s dobrovolníky - lidmi slepými v důsledku choroby zvané retinitis pigmentosa. Sítnici dráždili pomocí ruční elektrody a pokusné osoby hlásily, co vidí. "To dokazuje, že gangliové buňky jsou stále schopné přenášet informace," říká John Wyatt, elektroinženýr badatelského týmu a dodává: "Přestože věřím v konečný úspěch, je nutné zdůraznit celou řadu problémů, které před námi stojí."

Jedním z nich byla právě otázka funkčnosti či "provozuschopnosti" gangliových buněk slepého oka. Druhým problémem je vývoj takového mikročipu, který by bylo možné implantovat do lidského oka, aniž by to mělo nežádoucí následky pro sítnici, která je velmi citlivá na sebemenší poškození. Nejzávažnější je však zřejmě otázka "přenosu dat". Jakého typu by měl být signál umělé sítnice, aby byl do mozku přenesen obraz světa okolo nás v té podobě, jak jej vnímáme svým původním zrakem, abychom X na papíře vnímali skutečně jako X a ne jako docela jiný tvar. Zrakový vjem v sobě nese kromě tvaru i celou řadu jiných informací o barvě, množství a intenzitě světla, ale také například o typu a kvalitě vnímaného materiálu ap. Umělý orgán se prostě musí naučit "mluvit" jazykem buněk.

Již jsme si zvykli na to, že část lidského těla lze nahradit čímsi umělým, že se v nás pohybují umělé klouby a místo cév nám slouží umělohmotné hadičky. Zvykli jsme si kupříkladu i na to, že nad osudem některých z nás bdí jakýsi budík, který odtikává rytmus našeho srdce, které by bez něj zakrátko dotepalo. Bude však možná obtížné zvyknout si na přístroj, který nám říká, jaký je svět nebo dokonce, jak máme vidět svět.

Pro milovníky vědecké fantastiky ještě jedna poznámka. Umělá sítnice by mohla být branou elektroniky do světa živých tvorů. Kdo tvrdí, že umělé oko musí vnímat nutně jen to, na co se přímo dívá? Může být přece jednoduše napojeno na různá periferní zařízení, která mu dodají vlastní obraz - a máme tu televizi a video bez obrazovky nebo třeba také videotelekomunikaci v celosvětové síti, a bez monitoru. Jak dlouho bude asi trvat, než si začnou lidé nechávat vmontovat drobné zásuvky do svých vlastních těl (nebo snad bude vy- užíván bezdrátový přenos)?

Že to zní až příliš fantasticky? Poslechněme si tedy plány pro nejbližších několik let, jak o nich mluví neurooftalmolog Joseph Rizzo, vedoucí výzkumného projektu pro implantaci sítnice. "Jak doufáme, podaří se nám v dohledné době vytvořit oční protézu, která bude mít zabudovanou kameru v oční čočce. Kamera nezachytí obraz na film ale pomocí zařízení nazývaného CCD." Lze si jej představit jako plochu rozdělenou hustou sítí na jednotlivé body, kterých mohou být desítky až stovky na čtvereční milimetr. V budoucnu bude hustota bodů pravděpodobně ještě větší - na jejich počtu totiž přímo závisí kvalita konečného obrazu. Každý z těchto bodů je velmi citlivý k dopadajícímu světlu. Dokáže vnímat dokonce i jednotlivé fotony - nejmenší kvanta světelného záření. CCD neboli nábojově vázané struktury se dnes již běžně používají například v elektronických fotoaparátech, které nepracují s klasickým filmem s citlivou vrstvou, ale sejmutý obraz zaznamenávají přímo na elektronické médium (např. na disketu).

"Takto zachycený obraz," pokračuje Rizzo, "předá kamera pomocí laserového paprsku na implantovanou umělou sítnici. Vestavěný mikročip jej zde převede na signál elektrický. Ten může stimulovat gangliové buňky, které dopraví informaci optickým nervem do příslušných mozkových center. Pokud půjde vše podle našich představ, měly by zkoušky popsaného zařízení začít zhruba za pět let."

Dodejme, že takto navržené zařízení má mnoho dalších pro člověka dosud netušených možností. Čočka kamery může být například citlivá na teplo, což by umožnilo člověku vnímat infračervené záření a do značné míry tedy vidět potmě. Samozřejmě je možné "vyladit" kameru i na jiné oblasti spektra, běžně člověku neviditelné. Třeba některé druhy hmyzu vnímají ultrafialové světlo, včely se při zatažené obloze orientují pomocí polarizovaného světla ap. Všechny tyto a mnohé další možnosti se otvírají i člověku vybavenému umělou sítnicí.

Není ale zatím možné dát zrak lidem, kteří se slepí již narodili. Jejich optická soustava se během zárodečného vývoje nevyvíjí normálně a v důsledku toho nejsou funkční gangliové buňky. Elektrický signál umělé sítnice by v takovém případě musel být předáván přímo do mozku. Pokusy s elektrodami zavedenými přímo do zrakových center mozkové kůry se zabývá tým vědců vedený Terry Hambrechtem. Mechanismus zpracování vizuální informace v těchto centrech je ale mnohem složitější a mnohem méně známý. Cesta, kterou si zvolil Hambrecht, je tedy mnohem obtížnější, a povede-li k cíli, bude to zřejmě trvat mnohem déle.

Vlastní umělá sítnice by mohla pomoci alespoň těm, kteří přišli o zrak dodatečně, kupříkladu těm, kteří trpí zmiňovanou nemocí retinitis pigmentosa. Takto postižených lidí žije na Zemi více než milión. Mají normálně vyvinuté oči, jen tyčinky a čípky neplní svou důležitou funkci. Pro ně jsou současné výzkumy s umělou sítnicí velkou nadějí do budoucna.

PAVEL HOŠEK, redaktor časopisu Vesmír