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Avanços nos Tratamentos para Retinite Pigmentosa

Novas pesquisas mostram tratamentos para retinite pigmentosa e próteses retinais eletrônicas.

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A Retinite Pigmentosa (RP) é uma condição ocular hereditária que leva à perda de visão de forma gradual. Ela afeta cerca de uma em cada 4.000 pessoas no mundo todo. Essa condição pode causar problemas como dificuldade para ver à noite e uma visão cada vez mais estreita. O principal motivo dessa condição é a degeneração das células sensíveis à luz na retina, o que pode resultar em deficiência visual severa ou até cegueira.

Abordagens de Tratamento Atuais

Nos últimos anos, surgiram desenvolvimentos empolgantes em tratamentos para RP. Terapias gênicas e com células-tronco, além de transplantes de membranas retinais, trazem esperança para quem está nos estágios iniciais da doença. Embora essas terapias sejam promissoras, ainda estão em fase de pesquisa e testes. Para quem tem RP avançada, os próteses retinais eletrônicas são uma opção significativa. Esses dispositivos ajudam a restaurar parte da visão enviando sinais elétricos para a retina.

Como Funcionam as Próteses Retinais Eletrônicas

As próteses retinais eletrônicas funcionam recebendo informações visuais através de uma câmera. Essa câmera geralmente faz parte de óculos que o paciente usa. A câmera capta imagens e envia as informações para um pequeno dispositivo dentro do olho. Esse dispositivo traduz as imagens em sinais que estimulam as células retinais sobreviventes, criando a sensação de luz. Pessoas que usam esses dispositivos podem ver flashes de luz conhecidos como "fosfenos".

O Sistema de Prótese Retinal Argus II é um dos dispositivos mais conhecidos nesse campo. Ele recebeu aprovação regulatória nos EUA e na Europa e foi implantado em cerca de 500 pacientes em todo o mundo.

Características dos Fosfenos

Pesquisas mostraram que os fosfenos que as pessoas experimentam ao usar o dispositivo Argus II podem variar em forma. Essas formas dependem de fatores como a localização do eletrodo sendo estimulado e a intensidade dos sinais elétricos usados. As características desses fosfenos podem mudar com base na quantidade de eletricidade usada e na frequência com que é pulsada. Pesquisadores até criaram modelos que conseguem prever a forma desses fosfenos, mostrando como diferentes parâmetros afetam o que os usuários veem.

O Desafio da Estimulação Multi-Eletrodo

Enquanto os cientistas entendem bem a estimulação com um único eletrodo, a forma como os fosfenos de múltiplos Eletrodos interagem é menos clara. Estudos iniciais indicaram que estimular dois eletrodos poderia levar a fosfenos consistentes. No entanto, pesquisas mais recentes sugerem que os fosfenos podem se misturar de maneiras complexas. Interações elétricas entre eletrodos podem afetar o que os pacientes percebem.

Alguns estudos analisaram como diferentes configurações de eletrodos impactam as formas vistas pelos usuários. Outros tentaram encontrar maneiras de estimular os eletrodos um após o outro para melhorar a clareza das formas percebidas. No entanto, esse método nem sempre cria imagens nítidas, já que os usuários costumam ter dificuldade em distinguir os contornos das formas.

Ainda há muito a aprender sobre como tirar o máximo proveito da estimulação multi-eletrodo para criar formas visuais claras.

O Estudo da Aparência dos Fosfenos

Para melhorar a compreensão dos fosfenos, um estudo foi realizado focando em como eletrodos individuais e em pares afetam a percepção dos fosfenos. Os pesquisadores queriam ver se o conhecimento sobre a estimulação com um único eletrodo poderia ser aplicado à estimulação em pares também. Eles analisaram se dois fosfenos poderiam ser vistos separadamente e como suas formas se combinavam quando dois eletrodos eram ativados ao mesmo tempo.

Participantes do Estudo

O estudo envolveu três participantes cegos com RP severa. Eles foram implantados com o Sistema de Prótese Retinal Argus II como parte de um ensaio clínico. Depois de terem o dispositivo por pelo menos seis meses, os pesquisadores começaram a testar a capacidade dos participantes de perceber formas produzidas pelos eletrodos.

Os participantes tinham diferentes históricos de cegueira e várias habilidades visuais antes de receber os implantes. Os detalhes clínicos deles foram registrados, incluindo a acuidade visual antes da cirurgia e o tempo que estavam cegos.

Métodos Experimentais

Nos experimentos, os participantes foram convidados a desenhar as formas que perceberam quando receberam estimulação elétrica de um ou dois eletrodos. Eles foram colocados em frente a um monitor a uma distância definida e mostrados diferentes estímulos em vários testes. A intensidade dos sinais elétricos e a frequência com que eram dados variavam dependendo da parte específica do estudo.

Após cada estimulação, os participantes traçavam o que percebiam em um monitor touchscreen. Isso foi feito várias vezes para coletar dados suficientes para uma análise mais aprofundada.

Controle de Precisão nos Desenhos

Para garantir que os participantes pudessem expressar com precisão o que percebiam, uma tarefa de controle foi realizada. Os participantes sentiram diferentes formas feitas de feltro e depois replicaram essas formas na tela touchscreen. Essa tarefa ajudou a estabelecer uma linha de base para a precisão com que cada participante poderia desenhar, permitindo que os pesquisadores comparassem variações em seus desenhos de estimulação elétrica.

Analisando as Formas dos Fosfenos

Para avaliar as formas criadas pelos fosfenos, os pesquisadores usaram várias medições que não dependem de parâmetros específicos. Essas medições incluíram área, perímetro, comprimento do eixo maior e comprimento do eixo menor. Eles observaram de perto como essas formas mudavam com base na intensidade da estimulação elétrica e nos eletrodos específicos usados.

Os desenhos de cada participante foram analisados para ver como diferentes condições de estimulação afetavam as formas que criaram. Essa análise visava entender como a aparência dos fosfenos poderia mudar com base em vários fatores.

Entendendo o Papel da Distância

Uma grande questão nesta pesquisa foi como a distância entre os eletrodos e a retina influenciava as formas dos fosfenos. Os pesquisadores usaram vários métodos para medir essas distâncias, avaliando quão longe cada eletrodo estava da fóvea (a área de visão mais nítida) e da retina em si.

Os resultados mostraram que a distância até a retina impactava a percepção dos fosfenos. Curiosamente, aqueles mais próximos da retina criaram fosfenos maiores, o que está alinhado com as expectativas sobre como a corrente se espalha na retina.

Limpeza e Processamento dos Dados

Os pesquisadores revisaram cuidadosamente todos os desenhos feitos durante os experimentos para garantir que estavam limpos e adequados para análise. Eles verificaram se os contornos das formas estavam devidamente conectados e procuraram por qualquer ruído ou marca extra que pudesse distorcer os resultados.

No total, milhares de desenhos foram examinados, com apenas um pequeno número precisando de ajustes.

Análise Estatística dos Dados

Os pesquisadores também realizaram uma série de análises para buscar padrões e relações nos dados. Isso significou examinar como diversos fatores, como a intensidade e a frequência da estimulação elétrica, impactavam as formas produzidas. Eles queriam entender quais variáveis ajudavam a prever como os fosfenos apareceriam ao estimular um ou dois eletrodos.

Resultados sobre a Percepção de Ponto Único

O estudo constatou que como diferentes características da estimulação elétrica afetavam a percepção das formas pelos participantes variava muito. A forma dos fosfenos poderia diferir com base em quão forte era a estimulação e a frequência com que os sinais eram enviados. Alguns participantes relatavam principalmente ver um único fosfeno, enquanto outros relatavam ver várias formas dependendo da estimulação fornecida.

Prevendo a Percepção de Dois Pontos

Quando dois eletrodos eram estimulados ao mesmo tempo, os participantes frequentemente relatavam ver uma ou duas formas. Os pesquisadores estavam particularmente interessados em saber se as formas vistas durante a estimulação de dois eletrodos poderiam ser previstas com base nas formas vistas durante a estimulação de um único eletrodo.

Para explorar isso, eles compararam as formas combinadas que os participantes viam quando dois eletrodos eram ativados com as formas individuais provenientes de cada eletrodo. Acontece que, em muitos casos, as formas poderiam ser previstas simplesmente somando as formas vistas de cada eletrodo separadamente.

Fatores que Afetam as Formas dos Fosfenos

À medida que os pesquisadores continuavam sua análise, também olhavam para outros fatores que poderiam influenciar como as formas apareciam durante a estimulação única e em pares. Eles descobriram que a amplitude dos sinais elétricos tinha um efeito notável na forma e no tamanho dos fosfenos. À medida que a intensidade dos sinais aumentava, as formas tendiam a crescer e se definir mais.

Importância da Eccentricidade

Os achados dos pesquisadores indicaram que a posição dos eletrodos em relação à fóvea também desempenhou um papel na aparência dos fosfenos. Colocações mais periféricas tendiam a levar a formas maiores, provavelmente devido a como as células retinais respondem à estimulação nessas áreas.

Resultados da Pesquisa

Os resultados do estudo adicionam informações valiosas para quem trabalha na área de próteses visuais. Compreender como os fosfenos aparecem e como podem ser manipulados com estimulação elétrica ajudará a melhorar o design de futuros dispositivos.

Desafios Persistem

Apesar das percepções obtidas com essa pesquisa, desafios ainda existem. À medida que engenheiros e pesquisadores buscam melhorar as próteses visuais, eles enfrentam o "problema de ligação". Esse termo se refere à dificuldade de formar formas ou objetos reconhecíveis a partir de múltiplos fosfenos. Embora o progresso esteja sendo feito, mais exploração é necessária para garantir que as pessoas que usam esses dispositivos possam perceber formas de forma mais clara.

Conclusão

A retinite pigmentosa é uma condição complexa que impacta significativamente a visão. Embora os avanços recentes em tratamentos, como as próteses retinais eletrônicas, ofereçam esperança, muitas perguntas sobre como esses dispositivos funcionam ainda permanecem. A pesquisa sobre a natureza dos fosfenos e como podem ser otimizados é crucial para desenvolver melhores soluções para indivíduos com deficiências visuais.

À medida que os cientistas continuam a estudar como os impulsos elétricos podem ser melhor usados para estimular a retina, o objetivo final é criar dispositivos que não apenas permitam que as pessoas vejam luz, mas também que percebam formas e figuras de forma clara. Essa pesquisa representa um passo significativo nessa direção, aprofundando nossa compreensão de como ajudar melhor aqueles afetados pela perda de visão.

Fonte original

Título: Axonal stimulation affects the linear summation of single-point perception in three Argus II users

Resumo: PurposeRetinal implants use electrical stimulation to elicit perceived flashes of light ("phosphenes"). Single-electrode phosphene shape has been shown to vary systematically with stimulus parameters and the retinal location of the stimulating electrode, due to incidental activation of passing nerve fiber bundles. However, this knowledge has yet to be extended to paired-electrode stimulation. MethodsWe retrospectively analyzed 3548 phosphene drawings made by three blind participants implanted with an Argus II Retinal Prosthesis. Phosphene shape (characterized by area, perimeter, major and minor axis length) and number of perceived phosphenes were averaged across trials and correlated with the corresponding single-electrode parameters. In addition, the number of phosphenes was correlated with stimulus amplitude and neuroanatomical parameters: electrode-retina and electrode-fovea distance as well as the electrode-electrode distance to ("between-axon") and along axon bundles ("along-axon"). Statistical analyses were conducted using linear regression and partial correlation analysis. ResultsSimple regression revealed that each paired-electrode shape descriptor could be predicted by the sum of the two corresponding single-electrode shape descriptors (p < .001). Multiple regression revealed that paired-electrode phosphene shape was primarily predicted by stimulus amplitude and electrode-fovea distance (p < .05). Interestingly, the number of elicited phosphenes tended to increase with between-axon distance (p < .05), but not with along-axon distance, in two out of three participants. ConclusionsThe shape of phosphenes elicited by paired-electrode stimulation was well predicted by the shape of their corresponding single-electrode phosphenes, suggesting that two-point perception can be expressed as the linear summation of single-point perception. The notable impact of the between-axon distance on the perceived number of phosphenes provides further evidence in support of the axon map model for epiretinal stimulation. These findings contribute to the growing literature on phosphene perception and have important implications for the design of future retinal prostheses.

Autores: Yuchen Hou, D. Nanduri, J. Granley, J. D. Weiland, M. Beyeler

Última atualização: 2023-12-26 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.07.21.23292908

Fonte PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.07.21.23292908.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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