Las simulaciones por computadora de las cargas eléctricas enviadas a los implantes de retina basados en la geometría fractal hacen que los investigadores de la Universidad de Oregón avancen con sus ojos centrados en las pruebas biológicas.
Esa es una buena noticia en el futuro para las personas que enfrentan pérdida de visión por enfermedades de la retina, como la degeneración macular que, por sí sola, incurre en costos que exceden los $ 340 mil millones a nivel mundial, según la Fundación Brightfocus.
"Lo que hemos demostrado es que el uso de un implante fractal debería permitirnos, en principio, ofrecer una visión de 20/80", dijo el profesor de física Richard P. Taylor, director del Instituto de Ciencia de Materiales de la UO.
Las personas con una agudeza de 20/80 pueden ver objetos a 20 pies de distancia que aquellos con visión normal o 20/20 pueden ver desde una distancia de 80 pies. Según la Ley de Seguridad Social de los Estados Unidos, cualquier persona conuna visión corregida de 20/200 o menos se considera ciega.
En sus simulaciones, los investigadores de la UO estudiaron el rendimiento de su implante bio-inspirado, que se insertaría detrás de la retina del ojo. El implante presenta una serie de electrodos fractales diseñados para estimular las neuronas retinianas. Los resultados se publicaron en la revista Informes científicos .
Los objetos fractales tienen patrones repetitivos a muchas escalas y se ven en la naturaleza en ramas de árboles, ríos, copos de nieve, vasos sanguíneos y neuronas.
La idea detrás del implante de Taylor es explotar los electrodos que tienen la misma forma fractal que las neuronas con las que interactuarán. Los implantes retinianos utilizados actualmente presentan formas de electrodos basadas en la geometría euclidiana tradicional, como los cuadrados.
En ensayos clínicos en humanos con dispositivos basados en Euclidean, la agudeza visual solo alcanzó 20/1260 para los implantes colocados frente a la retina. Solo un paciente logró 20/546 con un dispositivo colocado detrás de la retina; el 86 por ciento de los casos resultó ensin agudeza restaurada, anotaron los investigadores en su artículo.
En sus simulaciones por computadora, realizadas bajo una subvención de la Fundación WM Keck, los investigadores de la UO compararon la capacidad de los electrodos fractales y euclidianos para estimular las neuronas en la retina. La versión fractal estimuló un 90 por ciento más de neuronas mientras usaba menos voltaje.
Debido a sus patrones repetitivos, los electrodos fractales proporcionan un área de superficie grande que contiene más carga eléctrica que los electrodos euclidianos, dijo el autor principal del estudio, William J. Watterson, un estudiante de doctorado de Taylor. El gran voltaje generado por esta carga estimulamás neuronas
"Operando bajo condiciones idénticas en nuestras simulaciones, hemos demostrado que un solo electrodo fractal estimula todas las neuronas objetivo, mientras que el electrodo euclidiano se conecta con solo el 10 por ciento de ellas", dijo Watterson.
Los implantes fractales, que actúan de manera muy similar a una matriz de píxeles en la parte posterior de una cámara, pueden utilizar eficientemente más píxeles dentro del espacio confinado en la parte posterior del ojo, proporcionando una visión restaurada eléctricamente en una resolución más alta, dijo Watterson.-ojos dañados, los conos y bastones que hacen ese trabajo intermedio desaparecen. Los implantes estimularían las neuronas aún intactas.
Dijo que hay un largo camino por recorrer antes de lograr esa realidad en las personas, dijo. Los resultados simulados proporcionan información que puede ayudar a diseñar versiones en miniatura de los implantes para probar en ratones, donde los investigadores esperan obtener una medida preliminar de qué tan bienlos dispositivos pueden restaurar la visión a los humanos.
"Queremos hacer que el píxel sea más pequeño pero utilizamos la geometría fractal", dijo. "En este estudio, demostramos que simplemente haciendo una reorganización del electrodo superior en una geometría fractal, podemos estimular las neuronas dentro delvoltaje de circuito abierto de fotodiodos de silicio "
En los ojos, las cargas eléctricas provienen de la luz entrante.
El ex estudiante de doctorado de Taylor, Rick Montgomery, ahora científico de datos en Fluence Analytics en Nueva Orleans, también fue coautor en el Naturaleza papel
La búsqueda de un implante de retina basado en fractales está cubierta por una patente de EE. UU., Que se aplica a cualquier dispositivo inspirado en fractales diseñado para fines biomédicos. Taylor, la UO, el colaborador de investigación de Taylor Simon Brown y la institución de origen de Brown, la Universidad de Canterburyen Nueva Zelanda, tenga la patente.
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Materiales proporcionados por Universidad de Oregon . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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