חוש הראייה הוא אחד החושים החשובים לאדם מאחר וכ-90% מהמידע שאנו מקבלים מגיע דרך העין. הרשתית היא רקמה הנמצאת בחלק האחורי של העין ותפקידה לקלוט ולעבד את התמונה. בשכבה החיצונית של הרשתית נמצאים למעלה מ-100 מיליון קולטני אור (פוטורצפטורים), שתפקידם לקלוט את האור ולהמירו למידע עצבי. בשכבת התאים הבאה נמצאים התאים הביפולרים, המעבדים את התמונה. בשכבה הפנימית ביותר נמצאים תאי הגנגליון, אשר הופכים את המידע ל-"דיגיטלי", בדומה למידע המועבר ברשת האינטרנט, כדי שניתן יהיה להעבירו דרך עצב הראייה, אל המוח.
מחלות רבות הגורמות לפגיעה בראייה, כגון רטיניטיס פיגמנטוזה או ניוון מקולרי תלוי גיל (AMD) בצורתו היבשה, גורמות לאובדן הפוטורצפטורים, אולם שאר השכבות של הרשתית נשארות תקינות יחסית. ניתן לשחזר ראייה בחלק מהמקרים על ידי גירוי חשמלי של השכבות באמצעות אלקטרודות זעירות. רשתית מלאכותית בנויה ממערך של עשרות עד מאות אלקטרודות, אשר תפקידן לגרות בצורה חשמלית את תאי הרשתית במקום הפוטורצפטורים הפגועים.
השתלים לפי מיקומם בעין
שתל מעל הרשתית - (Epiretinal) בשתל זה מערך האלקטרודות מונח על פני הרשתית ומגרה את תאי הגנגליון. יתרונות השתל הינן ניתוח קל יחסית ובגישה ישירה לתאים. החיסרון העיקרי הינו בצורך בקידוד "מלאכותי" של דפוסי ההפעלה של הנוירונים מאחר ובשיטה כזו אנו מוותרים על תהליך עיבוד התמונה שמבצעים התאים הביפולרים ותאי רשתית נוספים.
שתל סופרה-כוריואידלי - (Suprachoroidal) שתל זה מושתל בחלל שנמצא בין הכורואיד (רקמה המספקת חמצן וחומרים אחרים לרשתית) לבין הקיר החיצוני של העין (סקלרה). השתל מאפשר להחזיר שדה ראייה נרחב יותר למטופל. החיסרון העיקרי הוא חדות ראייה ירודה מאד.
שתל מתחת לרשתית (sub retinal) – השתל מוחדר מתחת לרשתית, סמוך לשכבת התאים הביפולרים. היתרון המרכזי הוא בניצול של יכולת עיבוד המידע של הרשתית באמצעות התאים השונים שלה. יתרון נוסף נובע מכך שההפעלה של השתל נעשית בצורה מתואמת עם תנועות העיניים.
השתל המתקדם ביותר הקיים כיום הינו שתל ה-PRIMA, אשר פותח באוניברסיטת סטנפורד ומיוצר כיום על ידי חברת Science Corporation בארה"ב. שתל זה מושתל מתחת לרשתית ועשוי ממערך של תאים סולרים קטנים שבמרכזם יש אלקטרודות. התאים הסולרים ממירים אור אינפרה-אדום לזרם חשמלי, אשר מוזרק דרך אלקטרודות כדי להפעיל את תאי הרשתית (התאים הביפולרים), ומשם המידע מגיע למוח. מאחר והתאים הסולרים פחות יעילים מאשר פוטורצפטורים בקליטת אור, השתל יכול לעבוד רק בשילוב עם משקפיים מיוחדות, בהן משולבת מצלמה הקולטת את התמונה, ולאחר עיבוד גרפי התמונה מוקרנת לאחר הגברה על השתל באמצעות מקרן מיוחד. מחקרים קליניים שבוצעו בעשרות חולי AMD יבש הראו החזרה משמעותית של ראייה מרכזית פונקציונלית כולל קריאת מילים, פתרון תשבצים, קריאת שלטים ושיפור בחדות הראייה, כל זאת תוך כדי שימור ושימוש גם בשדה הראייה ההיקפי התקין. טכנולוגיה זו נמצאת בימים אלה בשלב של קבלת אישור הפצה מסחרית באיחוד האירופי.
כיוונים חדשים
למרות ההישגים היפים של הדור הנוכחי של שתלי ראייה מלאכותיים, קיימות מספר מגבלות אנטומיות ופונקציונליות בשתלי הרשתית הקיימים כיום, אשר מונעות הגעה לחדות ואיכות אופטימליים. המגבלות העיקריות הינן רזולוציה מוגבלת הנובעת מגודל פיקסל/אלקטרודה ומרחק מהרקמה, הפעלה לא סלקטיבית של מנגנוני העיבוד ברשתית, שדה ראייה מצומצם, ותלות בהקרנה ועיבוד חיצוניים.
קיימות כיום מספר גישות להתגבר על מגבלות אלו. הגישה המפותחת כיום באוניברסיטת סטנפורד נעשית באמצעות מעבר ממערכים דו-ממדיים לאלקטרודות תלת ממדיות, כגון "עמודים" או "באריות". מבנים אלה מקרבים את האלקטרודה לתאי הרשתית או מכוונים את השדה החשמלי בצורה מיטבית. ניסויים פרה-קליניים וסימולציות ממוחשבות הראו אינטגרציה טובה של ההתקן, יעילות גירוי משופרת ורזולוציה גבוהה יותר.
כיוון חדשני נוסף, אשר נמצא עדיין בשלבים של ניסויים פרה-קליניים, מפותח באוניברסיטת בר אילן ומתבסס על רעיון של שתל היברידי אשר משלב ממשק אלקטרוני עם תאי עצב. הממשק האלקטרוני בנוי ממערך של "באריות" קטנות בקוטר של 10 מיקרון (מאית המילימטר), המכילות תאי עצב מיוחדים, כאשר בתחתית כל בארית מותקנת אלקטרודה זעירה. ההתקן מושתל מתחת לרשתית, ולאחר תקופה מסוימת התאים מתחברים לרשתית של המטופל. כאשר מוזרק זרם באלקטרודה, מופעלים התאים בהתקן והם מצידם מפעילים את הרשתית של המטופל באמצעות הפרשת חומרים המשמשים לתקשורת בין תאי עצב.
לסיכום, רשתית מלאכותית היא טכנולוגיה חדשנית ומבטיחה, הנמצאת עדיין בשלבים ניסיוניים. מחקרים אחרונים הראו החזרת ראייה חלקית בחולי AMD, תוך כדי הדגמת שיפור בקריאה ותפקודים מרכזיים אחרים. פיתוחים חדשים, כדוגמת מערכי אלקטרודות תלת ממדיים ושתל היברידי, נמצאים בשלבי מחקר מתוך מטרה לאפשר לחולים להגיע לתפקודי ראייה טובים עוד יותר.
פרופ' יוסי מנדל הוא ראש המעבדה למדעי והנדסת ראייה, וראש בית הספר לאופטומטריה ומדעי הראייה, הפקולטה למדעי החיים, אוניברסיטת בר-אילן
