O minúsculo chip ocular de Stanford ajuda cegos a enxergar novamente

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

As descobertas do estudo foram publicadas em 20 de outubro no Jornal de Medicina da Nova Inglaterra.

Um marco na restauração da visão funcional

O implante, denominado PRIMA e desenvolvido na Stanford Medicine, é o primeiro dispositivo protético ocular a restaurar a visão utilizável em indivíduos com perda de visão que de outra forma seria intratável. 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 protéticos resultaram basicamente em sensibilidade à luz, e não realmente na visão”, disse Daniel Palanker, PhD, professor de oftalmologia e co-autor sênior do artigo. “Somos os primeiros a fornecer visão de forma.”

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

Como funciona o sistema PRIMA

O sistema inclui 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 as projeta através de luz infravermelha até o implante, que as converte em sinais elétricos. Esses sinais substituem os fotorreceptores danificados que normalmente detectam a luz e enviam dados visuais ao cérebro.

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

Palanker concebeu a ideia pela primeira vez há duas décadas, enquanto trabalhava com lasers oftálmicos para tratar doenças oculares. “Percebi que deveríamos aproveitar o fato de que o olho é transparente e transmitir informações através da luz”, disse ele.

“O dispositivo que imaginamos em 2005 agora funciona notavelmente bem em pacientes.”

Substituindo Fotorreceptores Perdidos

Os participantes do último ensaio apresentavam um estágio avançado de degeneração macular relacionada à idade, conhecida 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 idosos.

Na degeneração macular, as células fotorreceptoras sensíveis à luz na retina central deterioram-se, deixando apenas uma visão periférica limitada. No entanto, muitos dos neurônios da retina que processam a informação visual permanecem intactos, e o PRIMA aproveita essas estruturas sobreviventes.

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

“A projeção é feita por infravermelho porque queremos ter certeza de que é invisível para os fotorreceptores restantes fora do implante”, disse Palanker.

Combinando Visão Natural e Artificial

Este design permite que os pacientes utilizem simultaneamente a sua visão periférica natural e a nova visão central protética, melhorando a sua capacidade de orientação e movimentação.

“O fato de eles verem simultaneamente a visão protética e periférica é importante porque eles podem fundir e usar a visão em sua plenitude”, disse Palanker.

Como o implante é fotovoltaico – dependendo apenas da luz para gerar corrente elétrica – ele funciona 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 estudo incluiu 38 pacientes com mais de 60 anos que apresentavam atrofia geográfica devido à degeneração macular relacionada à idade e visão pior que 20/320 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 distinguir padrões imediatamente, a acuidade visual de todos os pacientes melhorou ao longo de meses de treinamento.

“Podem ser necessários vários meses de treinamento para atingir o melhor desempenho – o que é semelhante ao que os implantes cocleares exigem para dominar a audição protética”, disse Palanker.

Dos 32 pacientes que completaram o estudo de um ano, 27 sabiam 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 oftalmológico padrão. Em média, a acuidade visual dos participantes melhorou 5 linhas; um melhorou em 12 linhas.

Os participantes utilizavam a prótese no dia a dia para ler livros, rótulos de alimentos e placas de metrô. Os óculos permitiram ajustar o contraste e o brilho e ampliar até 12 vezes. Dois terços relataram satisfação média a alta do usuário com o dispositivo.

Dezenove participantes experimentaram efeitos colaterais, incluindo hipertensão ocular (pressão alta no olho), lágrimas na retina periférica e hemorragia sub-retiniana (acumulação de sangue sob a retina). Nenhum apresentava risco de vida e quase todos foram resolvidos em dois meses.

Visões Futuras

Por enquanto, o dispositivo PRIMA fornece apenas visão em preto e branco, sem sombras intermediárias, mas Palanker está desenvolvendo um software que em breve permitirá toda a gama de tons de cinza.

“O número um na lista de desejos dos pacientes é a leitura, mas o número dois, logo atrás, é o reconhecimento facial”, disse ele. “E o reconhecimento facial requer tons 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 mícrons de largura, com 378 pixels em cada chip. A nova versão, já testada em ratos, pode ter pixels de até 20 mícrons de largura, com 10 mil pixels em cada chip.

Palanker também quer testar o dispositivo para outros tipos de cegueira causada 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 combinada com óculos de aparência mais elegante”.

Um chip com pixels de 20 mícrons poderia dar ao paciente uma visão 20/80, disse Palanker. “Mas com o 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 Universitário Acadêmico de Ludwigshafen; Universidade de Roma Tor Vergata; Centro Médico 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 Intercomunitário de Créteil e Hospital Henri Mondor; Hospital Knappschaft Saar; Universidade de Nantes; Hospital Oftalmológico Universitário de Tübingen; Centro Médico da Universidade de Münster; Hospital Universitário de Bordéus; Hospital Nacional dos 15-20; Centro Médico da Universidade Erasmus; Universidade de Ulm; Ciência Corp.; Universidade da Califórnia, São Francisco; Universidade de Washington; Escola de Medicina da Universidade de Pittsburgh; e Sorbonne Université contribuíram para o estudo.

O estudo foi apoiado por financiamento da Science Corp., do Instituto Nacional de Pesquisa em Saúde e Cuidados, do Moorfields Eye Hospital National Health Service Foundation Trust e do Instituto de Oftalmologia da University College London.