La capacidad de devolver la vista a los ciegos es uno de los actos de curación más profundos que la medicina puede lograr, en términos de impacto en la vida del paciente afectado – y uno de los más difíciles de lograr para la medicina moderna. Podemos restablecer la visión en un número limitado de casos y hay algunos ojos biónicos en el mercado que pueden restablecer una visión limitada en casos muy concretos. Los investigadores pueden haber dado un paso espectacular para cambiar eso en el futuro, con los resultados de un nuevo experimento para diseñar una retina biónica.
El equipo de investigación en cuestión ha publicado un artículo en Nature en el que se detalla la construcción de una retina semiesférica construida con nanocables de alta densidad. La forma esférica de la retina ha sido históricamente un gran reto para los dispositivos biomiméticos.
La luz entra en el ojo a través del cristalino, que es curvo, lo que significa que la luz que llega a la retina ya ha sido curvada. Cuando se utiliza un sensor plano para captarla, hay un límite intrínseco para enfocar la imagen. Esto parece el tipo de cosa con la que la IA de vanguardia podría ayudar, pero la cantidad de potencia de procesamiento disponible en la parte posterior de un globo ocular humano es limitada y el requisito de latencia para la visión es prácticamente nulo. Otra posibilidad es resolver el problema de los hemisferios. Eso es lo que hicieron Zhiyong Fan, ingeniero electrónico e informático de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong, y el resto del equipo de investigación.
Empezaron con una semiesfera de papel de aluminio (como se hace). El tratamiento electroquímico transformó el papel de aluminio en un aislante conocido como óxido de aluminio, y lo dejó tachonado de poros a nanoescala en todo su servicio. Estos agujeros densamente agrupados se convirtieron en los canales para los nanocables de perovskita que imitan la función de la propia retina. La perovskita se utiliza en la fabricación de células solares. Una vez que los nanocables crecieron, los investigadores cubrieron el ojo con una lente artificial y lo llenaron de un líquido iónico para imitar el humor vítreo de nuestro propio globo ocular.
Este líquido iónico es importante para el proceso, ya que permite a los nanocables detectar la luz y transmitir sus señales a la electrónica externa de procesamiento de imágenes.
El rendimiento del ojo artificial es impresionante. Al no estar limitado por los parámetros biológicos de nuestro propio cristalino, puede responder a longitudes de onda de luz de hasta 800 nm. El rango visual humano alcanza un máximo de 740mm; los colores por encima de esta longitud de onda nos parecen negros. Si pudiéramos ver a 800 nm, estaríamos viendo en la banda del infrarrojo cercano (considerada de 750 a 1400 nm). El tiempo de procesamiento de los patrones de luz es de ~19ms, es decir, la mitad del tiempo del ojo humano. La reducción de la velocidad de reacción del ojo a 19ms podría reducir el tiempo total de reacción humana – y la nitidez de la imagen del ojo artificial y la claridad general eran mejores que las producidas por el globo ocular Mark I.
Nota: No lea esto como un comentario sobre la naturaleza de las velocidades de fotogramas y si los humanos pueden ver por encima de un umbral de velocidad de fotogramas concreto. Los tiempos de respuesta y recuperación medidos en el ojo humano oscilan entre 40ms y 150ms. El tiempo de reacción total medio del ser humano está entre 200ms y 250ms. Los individuos excepcionales a veces superan estas velocidades; los tiempos de reacción de 150ms no son desconocidos.
En resumen, esta retina artificial ve mejor que nosotros en múltiples aspectos, y hasta donde yo sé, es la primera vez que se construye algo parecido. La nueva retina carece incluso de punto ciego.
El largo camino por recorrer
Como detalla Scientific American, hay mucho trabajo por hacer antes de que un sistema como éste pueda integrarse en un dispositivo funcional. Sistemas como Second Sight (una empresa de la que ya hemos hablado antes, con un enlace más abajo) se integran directamente en el cerebro. Esta retina artificial no lo hace. Se trata de una prueba de concepto de la retina artificial que algún día podría utilizarse en un ojo biónico, siempre y cuando se puedan superar los problemas actuales.
Superar esos problemas va a ser difícil. El sistema visual humano no es una cámara, aunque pueda describirse conceptualmente en términos similares. La idea de que nos beneficiaríamos de las características que ofrece el sensor supone implícitamente que podemos conectarlo al cerebro con la suficiente fluidez como para que esos beneficios se manifiesten. Como hay diferentes formas de ceguera, las soluciones que funcionan para un tipo pueden no funcionar para otro. La ceguera causada por daños cerebrales es poco probable que se vea favorecida por este tipo de solución: ni siquiera un ojo artificial impecable nos permitirá devolver la vista a todas las personas.
Aún así, el potencial a largo plazo es tremendo. Hace menos de una década que salieron al mercado los primeros sensores artificiales de escala de grises y baja resolución. Ahora estamos tratando de averiguar cómo construir un sistema plausiblemente superior y conectarlo al backend del servidor, si se me permite la metáfora. Esperemos ver más avances en este campo durante la próxima década.
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