Það fyrsta sem Rhian Lewis sér eru litlir ljósdeplar, sem gætu minnt á stjönuhimin, en eftir nokkurra vikna þjálfun lærir heili hennar að túlka deplana þannig að þeir mynda lýsandi útlínur umhverfisins.
Myndin er svarthvít og grófkornótt, en í fyrsta sinn í fimm ár getur hún greint diska á borði og séð stöðu vísanna á klukku.
Meðfæddur sjóngalli hefur smám saman brotið niður ljósnæmu frumurnar í nethimnunni, en þessi 49 ára breska kona tilheyrir litlum hópi blindra, sem nú hefur aftur fengið dálitla sjón eftir að ný gerð rafrænnar myndflögu var grædd í nethimnuna.
Rihan Lewis hefur verið blind árum saman, en með myndflögu ígrædda í nethimnuna getur hún nú séð hvað klukkan er.
Nýjasta gerð flögunnar, sem kallast Alpha AMS, kom á markað í Evrópu 2016 og er nú í klínískum tilraunum í Þýskalandi og Bretlandi.
Þessi litla flaga virkar sem eins konar rafræn nethimna og þegar búið er að setja hana í augað þar hinn blindi bara að kveikja á henni til að geta séð á ný.
Í rauninni er þetta samskonar myndskynjari og í stafrænni myndavél.
Flagan kemur í stað þeirra ljósnæmu frumna sem hafa eyðilagst og sendir upplýsingar um ljós um sjóntaugina til heilans þar sem sjónstöðvarnar geta breytt boðunum í mynd.
Sjúkdómar skemma sjónina
Margir sjúkdómar geta valdið blindu. Kekkir í augasteininum gera sjónina óskýra, en blóðsprengdar æðar í nethimnunni skapa dökka bletta í sjóninni.
Skakkt brot veldur óskerpu
Þegar ljósið brotnar ekki rétt veldur það nærsýni eða fjarsýni. Ljósið fellur ekki rétt á nethimnuna, ýmist vegna lögunar augans eða stífni í augasteininum.
Sykursýkisjúklingar sjá dökka bletti
Um þriðji hver sykursjúkur þjáist af blóðsprengdum æðum í nethimnu. Blóðstorkan veldur dökkum sjónblettum.
Yfirþrýstingur skapar rörsýni
Þegar vökvi safnast upp í auganum myndast yfirþrýstingur, sem skaðar sjóntaugina og þrengir sjónsviðið smám saman. Þetta kallast gláka og er algengt hjá eldra fólki.
Óskýr augasteinn veldur óskýrri sjón
Þegar náttúruleg prótín í augasteininum brotna niður og mynda klumpa verður sjónin þokukennd. Þetta kallast starblinda eða augndrer, getur breytt litaskyni og valdið óskýrri sjón – einkum í lítilli birtu.
Kölkun myrkvar skarpasta punktinn
Ljósnæmar frumur sitja þéttast á gula punktinum á nethimnunni (makula). Þar er sjónin skörpust en kölkun getur myndað ör og valdið bletti í miðju sjónsviðinu. Það kallast AMD.
Heilablóðfall tekur hálft sjónsviðið
Blóðtappi í heila eða heilablóðfall geta eyðilagt hluta sjónstöðvanna og valdið þannig algerri blindu á hálfu sjónsviðinu.
Myndflagan er aðeins eitt þeirra nýju og þróuðu úrræða læknar geta boðið blindum ýmist nú þegar eða í náinni framtíð.
Trúlega væri unnt að fyrirbyggja eða lækna um 85% allra blindra einstaklinga með tækni sem nú þegar er þekkt.
Auk rafrænnar ígræðslu vinna sérfræðingar líka að líffræðilegum lausnum.
Stofnfrumur geta t.d. endurbyggt eyðlagðan líkamsvef og nota má veirur til að endurforrita frumur þannig að taki aftur að virka rétt.
Og dugi ekkert annað, fer að styttast í það að unnt verði að græða auga úr látnum líffæragjafa í hinn blinda.
Starblinda algengust
Alls er talið blindir séu um 314 milljónir. Ástæðurnar eru oft sjúkdómar, vannæring, meðfæddir genagallar eða slys.
Alblindir, þeir sem ekki greina mun á birtu og myrkri eru um 39 milljónir, eða 0,5 af mannkyninu.
⇔Heilbrigt auga:
Hornhimnan, ysti, gagnsæi hluti augans, og tárahimnan brjóta ljósið og beina því inn í sjáaldrið.
Lithimnan stýrir því ljósmagni, sem hleypt er inn með breytingum á stærð sjáaldursins.
Augasteinninn er sveigjanlegur og vöðvar klemma hann saman til beina ljósgeislunum á réttan punkt á nethimnunni.
Sjóntaugin er þykkt búnt um milljón taugafrumna sem senda upplýsingar til sjónstöðvanna aftast í heilanum.
Nethimnan varðveitir hinar ljósnæmu taugafrumur, svonefndar keilur og stafi, sem senda sjótauginni boð þegar þær verða greina ljós.
En blindir teljast líka allir þeir sem þrátt fyrir gleraugu eða linsur hafa aðeins við tíunda hluta af eðlilegri sjón eða enn minna.
Og til blindra telst líka það fólk sem þrátt fyrir ágæta sjón að öðru leyti, hefur mjög aðþrengt sjónsvið.
Sama gildir ef augun eru ekki nógu ljósnæm til að sjá neitt nema í mjög skærri birtu, eða þegar útlínur mást vegna þess að augun eru ekki fær um að greina skil, sem almennt virðast vel skýr.
Svonefnd starblinda eða augndrer, er ástæða blindunnar í um helmingi allra tilvika á heimsvísu, þótt þennan sjúkdóm sé nú tiltölulega auðvelt að lækna með því fjarlægja augasteininn og setja gervilinsu í stað hans.
Augndropar laga sjónskekkju
Í framtíðinni getur fólk sjálft lagfært fjarsýni eða nærsýni með augndropum. Fyrst er sérstakt mynstur stimplað á hornhimnuna með leysi sem settur er á snjallsímann. Svo eru afar smágerðir „nanódropar“ settir í augun. Þeir þrengja sér inn í hornhimnuna og valda því að hún brýtur ljósið á annan hátt.
Aðrir útbreiddir sjúkdómar leggjast á nethimnuna og þá hafa læknar ekki getað meðhöndlað fram að þessu.
Þetta gildir t.d. um skemmdir á gula blettinum, skarpasta hluta nethimnunnar, þar sem kölkun veldur örmyndun, ýmist vegna öldrunarsjúkdómsins AMD eða sykursýki, en þessir tveir sjúkdómar eru orsakavaldurinn í um 13% allra blindutilvika.
Arfgengir sjúkdómar á borð við retinitis pigmentosa geta einnig eyðilagt ljósnæmu frumurnar.
Það eru einmitt þessir sjúklingar, sem orðið hafa fyrir skemmdum á nethimnunni, sem nýja myndflagan Alpha AMS getur komið til hjálpar.
Flagan nýtir frískar frumur
Nýja myndflagan er afurð áframhaldandi þróunar á eldri útgáfu sem kom á markað 2011, Argus II.
Þeirri flögu fylgdi myndavél sem fest var í gleraugu og sendi upptökur af umhverfinu til flögunnar sem síðan kom þeim áfram til heilans.
Gleraugun Argus II veita blindum frumstæða sjón gegnum myndavél og flögu í nethimnunni.
Alpha AMS kemst af án upptökuvélar og notar sér einungis það ljós sem berst á eðlilegan hátt inn um augasteininn.
Myndflagan hefur líka mun hærri upplausn, 1.600 díla, en eldri útgáfan var einungis með 60 díla upplausn. Alpha AMS gefur hinum blinda því mun nákvæmari mynd af umhverfinu.
Og til viðbótar nýtir flagan þau taugafrumulög, sem enn virka. Í nethimnunni eru þrjú lög, hvert með sinni gerð af taugafrumum.
Ljósnæmu frumurnar, sem kallast keilur og stafir, eru í aftasta laginu og þar með lengst frá ljósinu. Myndflaga er sett í þetta lag.
Þegar ljós nær þessum ljósnæmu frumum senda þær boð til frumna í miðlaginu. Hér er unnið úr upplýsingunum af annarri gerð frumna, sem bera saman boð frá þeim frumum sem skemmst er á milli til að greina skil og skerpu og teikna þannig útlínur.
Sjónhrifin taka að verulegu leyti á sig mynd í þessu úrvinnslulagi himnunnar. Það er svo aðeins mikilsverðustu upplýsingarnar, um 0.06% af heildinni, sem berast áfram til heilans gegnum frumur í fremsta lagi nethimnunnar.
Myndflagan fær straum um leiðslu sem liggur gegnum augað og meðfram höfuðskelinni aftur fyrir eyrað, en þar er rafmagn frá rafhlöðu leitt gegnum höfuðkúpuna með segulaðsleiðslu. Til vinstri er eðlileg sjón en til hægri er sjónin í gegn um flöguna.
Í mörgum tilvikum eru þær frumur, sem vinna úr ljósboðunum, óskaddaðar.
Alpha AMS-flagan nýtir heilbrigðu frumurnar til að vinna úr boðunum frá ljósnæmu dílunum, áður en þau eru send áfram til sjóntaugarinnar, rétt eins og boðin kæmu frá keilum og stöfum og þetta bætir myndgæðin til muna.
⇔ Augað sér með rafrænni nethimnu
Alpha AMS er myndflaga, aðeins 0,07 mm á þykkt. Þegar hún er sett við hliðina á náttúrulegum, ljósnæmum frumum nethimnunnar, sendir hún sjónboð til heilans.
Flaga komið fyrir í nethimnunni
Þessi ljósnæma flaga hefur 40 x 40 díla og er sett aftast í nethimnuna, þar sem hún kemur í stað ljósnæmra frumna sem t.d. sjúkdómurinn retinis pigmentosa hefur eyðilagt.
Flaga breytir ljósorku í straum
Þegar ljós fellur á einhvern hinna 1.600 díla, umbreytir flagan orkunni í straum.
Taugarnar senda merki til heilans
Straumurinn virkjar þær taugar í nethimnunni, sem sjúkdómurinn hefur ekki eyðilagt. Þær senda boð til heilans sem skapar mynd á grundvelli þeirra.
Nethimnan í viðgerð
Þótt Alpha AMS-myndflagan flokkist sem hátækni, er hún vanþróuð í samamburði við heilbrigða nethimnu.
Vísindamenn hafa því lengi reynt að græða nethimnu úr látnum líffæragjafa í blint fólk sem misst hefur sjónina vegna sköddunar á nethimnunni.
Þær tilraunir hafa mistekist fram að þessu.
Mesti vandinn felst í því að í nethimnunni eru 125 milljón taugafrumur, sem tengjast í allar áttir og sameinast loks í milljón taugatengingar í sjálfri sjóntauginni.
Allar taugatengingar í nethimnu líffæragjafans þarf að tengja við sjóntaugina og það er einfaldlega óyfirstíganlegt verkefni.
Nýja linsan, Bionic Lens, kemur í stað augasteinsins og veitir skarpa sjón bæði úr fjarlægð og í nálægð.
Ný ofurlinsa veitir fulla skerpu bæði nær og fjær
Sjónin dofnar með aldrinum vegna þess að linsa augans, augasteinninn, glatar að hluta gagnsæi og teygjanleika. En kannski eru ekki nema tvö ár þar til við getum fengið ígrædda nýja gervilinsu, Bionic Lens, sem veitir fullkomna sjón alla ævi. Linsan tengir sig við augnvöðvana, en vegna þess að hún er mun sveigjanlegri en sú meðfædda, þurfa vöðvarnir minna átak til að ná fullri skerpu. Bionic Lens veitir ekki bara æskusjón, heldur skapar fulla skerpu bæði mjög nálægt og um langa fjarlægð. Og með sérstakri uppfærslu verður mögulegt að setja skjá beint í augað.
Læknar reyna þess vegna að beita öðrum aðferðum til að lækna skemmdar nethimnur.
T.d. má sprauta stofnfrumum í augað og láta þær um að endurbyggja nethimnuna frá grunni.
Stofnfrumur hafa einstæða hæfileika til að fjölga sér og þróast í sérhæfðar frumur allt eftir því hvers líkaminn þarfnast.
Þegar stofnfrumur eru komnar í augað þróa þær sig í keilur og stafi og mynda sjálfar nýjar tengingar við ytri lög nethimnunnar.
Aðferðin var fyrst reynd árið 2012 á tveimur sjúklingum sem urðu blindir vegna sjúkdómsins AMD, sem leggst á gula punktinn, macula, skarpasta svæðið á nethimnunni.
Steven Schwartz hjá Kaliforníuháskóla í Los Angeles ræktaði stofnfrumur á rannsóknastofu við sérstakar aðstæður, sem komu frumunum til að þróast í ljósnæmar nethimnufrumur.
Þeim var síðan sprautað inn á bak við nethimnuna og hjá báðum sjúklingunum batnaði sjónin til muna á næstu vikum.
Þýskaland braut Frakkland á bak aftur
Nákvæmt valdajafnvægi hélt stórveldum Evrópu í skefjum á 19. öld en þegar Vilhjálmur 1. Prússakonungur og forsætisráðherra hans Ottó von Bismarck sameinuðu þýsku ríkin endaði Þýskaland í stríði gegn Frakklandi árið 1870.
Bandvefsfrumur fá sérstaka næringu
Bandvefsfrumur teknar úr húð sjúklingsins og settar í petriskál með sérhannaðri næringarupplausn.
Bandvefsfrumum breytt í stofnfrumur
Sérstökum vaxtarefnum bætt við. Efnin koma frumunum til að umbreyta sér í stofnfrumugerðina iPSc.
Stofnfrumur mynda nethimnufrumur
Önnur efni endurforrita frumurnar þannig að þær mynda samfellt nethimnulag.
Nýja nethimnan kemur í stað þeirrar gömlu
Nýi nethimnubúturinn græddur í augað þar sem hann kemur í stað skaddaðs hluta nethimnunnar.
Fyrir meðferðina gat annar sjúklingur með naumindum séð hönd sem hreyfð var framan við augun.
En þegar stofnfrumurnar höfðu fengið að þróast í viku gat hann greint hve margir fingur voru útréttir og eftir mánuð var hann fær um að lesa stórt letur.
Stofnfrumumeðferðin hafði þannig veitt honum talsverða sjón á fáeinum vikum. Árið 2017 þróuðu vísindamenn hjá RIKEN-líffræðistofnuninni í Kobe í Japan aðferðina áfram þannig að unnt var að vinna stofnfrumur úr húð sjúklingsins sjálfs og nota þær til að rækta nýja nethimnu.
Genagræðsla er önnur aðferð sem þykir lofa góðu. Þessi aðferð er nothæf þegar blindan stafar af galla í einu tilteknu geni. Heilbrigt gen er þá sett í stað þess gallaða og því síðan komið inn í augað með hjálp veiru.
Genagræðsla skiptir út gölluðu geni í auganu
Ýmsa augnsjúkdóma, sem valda sköddun á nethimnu, má meðhöndla með genagræðslu, þar sem í frumur augans er grædd heilbrigð útgáfa af gallaða geninu.
Genið er flutt inn í frumurnar með veirum. Sjúkdómsvaldandi gen veirunnar sjálfrar eru fjarlægð og heilbrigðu sjóngeni bætt við.
Sjúklingar með „retinis pigmentosa“ fá t.d. genið RPE65, sem endurnýjar ljósnæmu frumurnar (keilur og stafi).
Árið 2017 kynnti augnlæknirinn Stephen Russel hjá Iowaháskóla í BNA niðurstöður tilraunar á 20 sjúklingum með meðfæddan galla á geninu RPE65. Gallinn olli því að ljósnæmu frumurnar í nethimnunni eyðilögðust.
Sjón þátttakenda í tilrauninni batnaði svo mikið að FDA, bandaríska heilbrigðisstofnunin, viðurkenndi aðferðina strax sama ár og nú er því unnt að bjóða öllum Bandaríkjamönnum með þennan genagalla þessa nýju meðferð.
Augnaígræðsla
Þótt vísindamenn hafi þróað margvíslegar rafrænar og lífrænar aðferðir til að bæta sjónina, eru engu að síður margir sem þessar nýjungar gagnast ekki.
Þetta gildir t.d. um fórnarlömb slysa, sem valdið hafa óbætanlegri sköddun á augum eða sjúklingum sem þjást af gláku, sem eyðileggur sjóntaugina.
Í slíkum tilvikum er eini möguleikinn fólginn í því að fá ígrætt auga úr látnum gjafa.
Þýskaland braut Frakkland á bak aftur
Nákvæmt valdajafnvægi hélt stórveldum Evrópu í skefjum á 19. öld en þegar Vilhjálmur 1. Prússakonungur og forsætisráðherra hans Ottó von Bismarck sameinuðu þýsku ríkin endaði Þýskaland í stríði gegn Frakklandi árið 1870.
Ný hornhimna af látnum gjafa
Hornhimnan er ysta gagnsæja lag augans. Hún þekur m.a. sjáaldrið og skaddist hún verður sjónin óskýr. Árlega eru framkvæmdar um 100.000 hornhimnuígræðslur. Miðhluti hornhimnunnar er skorinn af gjafaauganu með hringlaga skurðtæki. Samsvarandi stykki er skorið af hornhimnu líffæraþegans og gjafahimnan því næst saumuð á.
Óskýr augasteinn sogaður út
Læknar geta nú skipt út augasteininum, linsu augans, ef sjónin er óskýr vegna starblindu (augndrers) eða ef ljósbrotið hefur skekkst. Við hlið hornhimnunnar er lítið gat skorið á augað og augasteinninn sogaður út. Í staðinn er sett gervilinsa, t.d. úr sílikoni. Slíkar aðgerðir eru um 6 milljónir a ári.
Læknar nota nú þegar hornhimnur líffæragjafa til að bæta sköddun á hornhimnunni, fremst á auganu.
Slíkar aðgerðir eru nú um 100.000 á ári og þar með næstum jafnmargar og allar aðrar líffæraígræðslur samanlagt.
En að græða heilt auga í mann er margfalt veigameiri aðgerð.
Skipt um auga í heilu lagi
Tvö vandamál þarf að leysa áður en unnt verður að skipta um auga í heilu lagi, en það gæti tekist innan 10-20 ára.
Sjóntaugin tengd
Sjóntaug gjafaaugans þarf að tengja sjóntaug lífæraþegans til að heilinn nái skynboðum frá auganum. Þetta er mjög erfitt þar eð sjóntaugin er samsett úr meira en milljón taugum.
Æðar tengdar við æðakerfið
Æðar gjafaaugans þarf að tengja við æðakerfið til að nýja auganum berist súrefni og næring. Í dýratilraunum lifir gjafaaugað yfirleitt aðeins fáar vikur, en lifi augað lengur gætu æðarnar náð að gróa saman.
Vöðvar tengdir við taugakerfið
Vöðva gjafaaugans þarf að tengja taugakerfi lífæraþegans til að auga geti hreyft sig. Þetta vandamál ætti að leysast þegar augað lifir nógu lengi til að taugatengingar nái að skapast.
Skipt um auga í heilu lagi
Tvö vandamál þarf að leysa áður en unnt verður að skipta um auga í heilu lagi, en það gæti tekist innan 10-20 ára.
Sjóntaugin tengd
Sjóntaug gjafaaugans þarf að tengja sjóntaug lífæraþegans til að heilinn nái skynboðum frá auganum. Þetta er mjög erfitt þar eð sjóntaugin er samsett úr meira en milljón taugum.
Æðar tengdar við æðakerfið
Æðar gjafaaugans þarf að tengja við æðakerfið til að nýja auganum berist súrefni og næring. Í dýratilraunum lifir gjafaaugað yfirleitt aðeins fáar vikur, en lifi augað lengur gætu æðarnar náð að gróa saman.
Vöðvar tengdir við taugakerfið
Vöðva gjafaaugans þarf að tengja taugakerfi lífæraþegans til að auga geti hreyft sig. Þetta vandamál ætti að leysast þegar augað lifir nógu lengi til að taugatengingar nái að skapast.
Skurðlæknirinn Kia Washington hjá Pittsburgh-háskóla í BNA hefur gert augnaígræðslutilraunir á dýrum og niðurstaða hennar er sú að enn sem komið er, sé ógerlegt að flytja augað eitt og sér, heldur þurfi að taka sjóntaugina sjálfa með, alveg inn á milli heilahvelanna tveggja, að þeim stað þar sem sjóntaugar vinstra og hægra augans mætast.
Til þess þyrfti að taka stóran hluta andlitsins, bæði annað augað og eyrað ásamt hluta höfuðkúpunnar.
Þessi stórhuga skurðlæknir hefur gert þessar tilraunir á 22 rottum og af þeim lifðu 15 aðgerðina af.
Ein rottan hélt bæði lífi og ígrædda auganu í tvö ár, en rannsóknir sýndu hins vegar að engin taugaboð bárust frá nethimnunni um sjóntaugina.
Nú þarf hluti andlits of höfuðkúpu að fylgja með við augnaígræðslu. Aðgerðin hefur hingað til aðeins verið gerð á dýrum.
Kia Washington er engu að síður bjartsýn og bandaríska varnarmálaráðuneytið styrkir rannsóknir hennar, en þar á bæ vonast menn til að ígræðsla augna geti síðar meir bjargað sjón margra hermanna, sem lenda í slysum eða sprengingum.
Sjálf telur Kia Washington að fyrstu augnaígræðsluna verði unnt að framkvæma eftir áratug.
Og undir lok þriðja áratugar 21. aldarinnar má kannski gera ráð fyrir að flestu blindu fólki megi veita ýmist fulla sjón eða stórbætta sjón með myndflögum, genagræðslu, stofnfrumum eða augnaígræðslu.
