O chip ocular diminuto de Stanford ajuda os cegos a enxergar novamente

Com a ajuda de recursos digitais como zoom ajustável e contraste aprimorado, alguns participantes alcançaram nitidez visual comparável à visão de 20/42.

Os resultados do estudo foram publicados em 20 de outubro no New England Journal of Medicine.

Um Marco na Restauração da Visão Funcional

O implante, chamado PRIMA e desenvolvido na Stanford Medicine, é o primeiro dispositivo de olho prostético a restaurar visão utilizável em indivíduos com perda de visão, de outra forma, irreversível. A tecnologia permite que os pacientes reconheçam formas e padrões, um nível de visão conhecido como visão de forma.

“Todas as tentativas anteriores de fornecer visão com dispositivos prostéticos resultaram basicamente em sensibilidade à luz, e não realmente em visão de forma”, disse Daniel Palanker, PhD, professor de oftalmologia e coautor sênior do artigo. “Nós somos os primeiros a fornecer visão de forma.”

A pesquisa foi co-liderada por José-Alain Sahel, MD, professor de oftalmologia na Universidade de Pittsburgh, com Frank Holz, MD, da Universidade de Bonn na Alemanha, atuando como autor principal.

Como Funciona o Sistema PRIMA

O sistema consiste em duas partes principais: uma pequena câmera acoplada a um par de óculos e um chip sem fio implantado na retina. A câmera captura informações visuais e projeta-as através de luz infravermelha para o implante, que converte em sinais elétricos. Esses sinais substituem os fotorreceptores danificados que normalmente detectam luz e enviam dados visuais ao cérebro.

O projeto PRIMA representa décadas de esforço científico, envolvendo numerosos protótipos, testes em animais e um ensaio inicial em humanos.

Palanker concebeu a ideia há duas décadas enquanto trabalhava com lasers oftálmicos para tratar distúrbios oculares. “Percebi que deveríamos usar o fato de que o olho é transparente e transmitir informações por meio da luz”, disse ele.

“O dispositivo que imaginamos em 2005 agora funciona em pacientes de maneira notável.”

Substituindo Fotorreceptores Perdidos

Os participantes do último ensaio tinham um estágio avançado de degeneração macular relacionada à idade conhecido como atrofia geográfica, que destrói progressivamente a visão central. Esta condição afeta mais de 5 milhões de pessoas em todo o mundo e é a principal causa de cegueira irreversível entre adultos mais velhos.

Na degeneração macular, as células fotorreceptoras sensíveis à luz na retina central deterioram-se, deixando apenas visão periférica limitada. No entanto, muitos dos neurônios retinianos que processam informações visuais permanecem intactos, e o PRIMA capitaliza essas estruturas sobreviventes.

O implante, que mede apenas 2 por 2 milímetros, é colocado na área da retina onde os fotorreceptores foram perdidos. Diferentemente dos fotorreceptores naturais que reagem à luz visível, o chip detecta luz infravermelha emitida pelos óculos.

“A projeção é feita por infra-vermelho porque queremos garantir que seja invisível para os fotorreceptores restantes fora do implante”, disse Palanker.

Combinando Visão Natural e Artificial

Esse design permite que os pacientes utilizem simultaneamente tanto a visão periférica natural quanto a nova visão central prostética, melhorando sua capacidade de se orientarem e se moverem.

“O fato de eles verem simultaneamente a visão prostética e a periférica é importante porque podem fundir e usar a visão ao máximo”, disse Palanker.

Como o implante é fotovoltaico – dependendo exclusivamente da luz para gerar corrente elétrica – ele opera sem fio e pode ser colocado com segurança sob a retina. Versões anteriores de dispositivos oculares artificiais exigiam fontes de energia externas e cabos que se estendiam para fora do olho.

Lendo Novamente

O novo ensaio incluiu 38 pacientes com mais de 60 anos que tinham atrofia geográfica devido à degeneração macular relacionada à idade e pior que 20/320 de visão em pelo menos um olho.

Quatro a cinco semanas após a implantação do chip em um olho, os pacientes começaram a usar os óculos. Embora alguns pacientes pudessem reconhecer padrões imediatamente, a acuidade visual de todos os pacientes melhorou ao longo de meses de treinamento.

“Pode levar vários meses de treinamento para alcançar o desempenho máximo – o que é semelhante ao que os implantes cocleares exigem para dominar a audição prostética”, disse Palanker.

Dos 32 pacientes que completaram o ensaio de um ano, 27 conseguiram ler e 26 demonstraram melhora clinicamente significativa na acuidade visual, que foi definida como a capacidade de ler pelo menos duas linhas adicionais em um gráfico ocular padrão. Em média, a acuidade visual dos participantes melhorou em 5 linhas; um paciente melhorou em 12 linhas.

Os participantes utilizaram a prótese em suas vidas diárias para ler livros, rótulos de alimentos e sinais de metrô. Os óculos permitiram ajustar contraste e brilho e ampliaram até 12 vezes. Dois terços relataram satisfação média a alta com o dispositivo.

Dezenove participantes experimentaram efeitos colaterais, incluindo hipertensão ocular (pressão elevada no olho), lacerações na retina periférica e hemorragia subretiniana (sangue acumulando sob a retina). Nenhum foi fatal, e quase todos se resolveram dentro de dois meses.

Visões Futuras

No momento, o dispositivo PRIMA fornece apenas visão em preto e branco, sem tons intermediários, mas Palanker está desenvolvendo software que em breve permitirá uma faixa completa de escala de cinza.

“O número um na lista de desejos dos pacientes é a leitura, mas o número dois, muito perto atrás, é o reconhecimento de rostos”, disse ele. “E o reconhecimento de rostos requer escala de cinza.”

Ele também está projetando chips que oferecerão visão de maior resolução. A resolução é limitada pelo tamanho dos pixels no chip. Atualmente, os pixels têm 100 microns de largura, com 378 pixels em cada chip. A nova versão, já testada em ratos, pode ter pixels de apenas 20 microns de largura, com 10.000 pixels em cada chip.

Palanker também deseja testar o dispositivo para outros tipos de cegueira causados pela perda de fotorreceptores.

“Esta é a primeira versão do chip, e a resolução é relativamente baixa”, disse ele. “A próxima geração do chip, com pixels menores, terá melhor resolução e será emparelhada com óculos de aparência mais elegante.”

Um chip com pixels de 20 microns poderia proporcionar a um paciente visão de 20/80, disse Palanker. “Mas com zoom eletrônico, eles poderiam chegar perto de 20/20.”

Pesquisadores da Universidade de Bonn, Alemanha; Hôpital Fondation A. de Rothschild, França; Moorfields Eye Hospital e University College London; Hospital Acadêmico de Ludwigshafen; Universidade de Roma Tor Vergata; Medical Center Schleswig-Holstein, Universidade de Lübeck; L’Hôpital Universitaire de la Croix-Rousse e Université Claude Bernard Lyon 1; Azienda Ospedaliera San Giovanni Addolorata; Centre Monticelli Paradis e L’Université d’Aix-Marseille; Hospital Intercomunal de Créteil e Hospital Henri Mondor; Hospital Knappschaft Saar; Universidade de Nantes; Hospital Universitário Oftalmológico de Tübingen; Universidade de Münster; Hospital Universitário de Bordeaux; Hôpital National des 15-20; Erasmus University Medical Center; Universidade de Ulm; Science Corp.; Universidade da Califórnia, São Francisco; Universidade de Washington; Universidade de Pittsburgh; e Sorbonne Université contribuíram para o estudo.

O estudo foi apoiado por financiamento da Science Corp., do National Institute for Health and Care Research, do Moorfields Eye Hospital National Health Service Foundation Trust e do University College London Institute of Ophthalmology.