Die Zukunft für bionische Augen

Einst Science―Fiction, wird die Implantation bionischer Augen zur Wiederherstellung des Sehvermögens blinder Menschen schnell zu einer Routine ― und erfolgreichen – Operation.

Für Terry Byland, einen frühen Empfänger, hat das künstliche Auge seine Lebensqualität erheblich verbessert. „Es können kleine Dinge sein, aber für einen Blinden ist es eine große Sache“, sagte er. „Wir gingen zum Strand hinunter und zum ersten Mal seit ’93 konnte ich tatsächlich den weißen Teil der Wellen auf mich zukommen sehen.“

Lisa Kulik, die sich ebenfalls der Operation unterzog, betonte die Navigationsfähigkeiten, die sie ihr verlieh. Wenn sie jetzt nach draußen geht, kann sie den Asphalt des Bürgersteigs vom Gras unterscheiden und einen Mülleimer oder ein geparktes Auto im Weg sehen. Sie erklärte:

“ Sozial ist es großartig. Ich kann mich in einem Raum umsehen und weiß nicht unbedingt, wer es ist, aber ich weiß, dass dort Leute sind. Ich fühle mich eher als Teil des Gesprächs.“

Byland und Kulik tragen beide den Argus II, eine Netzhautprothese — eine Art künstliches Auge. Argus II wurde von Second Sight in Kalifornien hergestellt und 2013 von der US-amerikanischen Food and Drug Administration für den kommerziellen Einsatz zugelassen. Bis heute wurde es in etwa 350 Menschen implantiert.

Vertrauen auf einen lebensfähigen optischen Nerv

James Weiland, Professor für Biomedizinische Technik an der University of Michigan in Ann Arbor, half bei der Entwicklung der Technologie, beginnend in der Mitte der 1990er Jahre. Er sagte:

“ Argus II ist der erste erfolgreiche Versuch, ein künstliches Auge zu kommerzialisieren.“

Drei US-Universitäten – Duke in Durham, North Carolina; Johns Hopkins in Baltimore, Maryland; und die University of Southern California in Los Angeles — waren an der Entwicklung beteiligt, sagte er. Auf der Finanzierungsseite leistete der Unternehmer Alfred Mann unschätzbare finanzielle Unterstützung, ebenso wie einige öffentliche Institutionen wie die US National Institutes of Health, die National Science Foundation und das Department of Energy.

Dr. Jose Fernando Arevalo, ein Chirurg an der Johns Hopkins Medicine, der vielen Patienten Argus II implantiert hat, sagte, die Operation dauere etwa drei Stunden. Ebenso wichtig sei die Nachsorge, die der Patient einen Monat später erhält, sobald das Auge von der Operation geheilt ist. Ein Team von Therapeuten lehrt die Person, wie sie die Bilder verarbeitet, die ihr Gehirn empfängt, sobald der Argus II eingeschaltet ist. Arevalo sagte:

“ Die Menschen müssen das lernen, sie müssen üben. Es passiert nicht automatisch.“

Laut Weiland besteht eine der größten Innovationen von Argus II darin, dass die Entwickler die Anzahl der unabhängigen neuronalen Stimulationskanäle im Mikroelektrodenarray von 16 auf 60 erhöhen konnten ― was das Array im Wesentlichen dichter macht. Sie waren auch in der Lage, das Mikroelektrodenarray mikrozufertigen, während frühere Prototypen einzeln handgefertigt wurden. Die Mikrofabrikation ermöglicht kleinere, präzisere Merkmale, wurde jedoch bis Argus II aufgrund von Bedenken hinsichtlich der Robustheit nicht in medizinischen Geräten für Menschen verwendet. Die Forscher entwickelten ein robusteres Elektrodenmaterial, Platingrau, um diese Bedenken auszuräumen.

Arevalo stellte fest, dass eine Einschränkung des Geräts die Abhängigkeit von einem lebensfähigen optischen Nerv ist. Viele blinde Menschen haben keinen funktionierenden Sehnerv und sind nicht für die Operation geeignet. Mit dem Ziel, seinen Pool potenzieller Kunden zu erweitern, kündigte der Hersteller Second Sight kürzlich eine Verlagerung des Fokus auf die Entwicklung eines anderen Geräts namens Orion an, von dem er hofft, dass es eines Tages in der Lage sein wird, Signale direkt auf die Hirnrinde zu übertragen und so das Auge zu umgehen.

Weiland, der weiterhin an der Verbesserung der Netzhautprothesentechnologie arbeitet, sagte, dass zukünftige Ziele darin bestehen, das Gerät kleiner und in der Lage zu machen, eine bessere Wahrnehmung zu erzeugen. Mehrere Unternehmen entwickeln Netzhautprothesen, darunter in Frankreich, Australien, Japan und Südkorea.

Die Technologie hinter Argus II — Argus II besteht aus einer Digitalkamera, die die Person extern trägt, die Bilder aufnimmt und an ein elektronisches Modul überträgt, das an der Außenseite des Auges unter der Haut implantiert ist. Das elektronische Modul wird von einem Silikonband gehalten, das als Skleraschnalle bezeichnet wird. Ein Mikroelektrodenarray, das ebenfalls an dem elektronischen Modul befestigt ist, wird chirurgisch durch die Augenwand implantiert und an der Netzhaut an der Rückseite des Auges befestigt. Basierend auf den Kamerabildern gibt das Elektronikmodul elektrische Impulse an die Netzhaut ab, die ein Signal erzeugen, das über den Sehnerv an das Gehirn gesendet wird. Die Technologie stellt das Sehvermögen nicht vollständig wieder her, sondern ermöglicht es Menschen, die aufgrund einer Erkrankung der Netzhaut das Sehvermögen verloren haben, primitive Formen und Licht wieder zu sehen.