Resumen:

El desarrollo de la tecnología optogenética para la restauración de la visión en pacientes ciegos ha ganado una atención significativa en los últimos años. El Sistema Cerebral Optogenético (OBServ) es un dispositivo nanofotónico implantable integrado que tiene como objetivo restaurar la visión foveal en los ciegos imitando patrones de entrada visual naturalistas. Al transducir las neuronas del núcleo geniculado lateral (LGN) con proteínas sensibles a la luz, el sistema puede estimular optogenéticamente estas entradas puramente glutamatérgicas sin la coactivación no deseada de las neuronas inhibidoras, lo que da como resultado una sensibilidad al contraste máxima. Este sistema está diseñado para funcionar activando de manera óptima las aferencias LGN transducidas optogenéticamente que ingresan a la corteza visual primaria (V1), impulsadas por una matriz de detector-emisor neurofotónico coplanar totalmente implantable, que lee la actividad de las células corticales transducidas con genes de bioluminiscencia codificados genéticamente. Al apuntar a los botones sinápticos del LGN localizados espacialmente que han sido mapeados e identificados por su función específica, se puede restaurar la visión naturalista al proporcionar un patrón de estimulación que imita la entrada visual natural. Aquí mostramos evidencia que sugiere que el mapeo de los campos ON/OFF se puede lograr parcialmente utilizando la estimulación de campo completo del campo del botón del LGN, para dar como resultado franjas interdigitadas de activación V1 derivadas del antagonismo mutuo de los submódulos ON/OFF compartidos por la misma hipercolumna: la estimulación de campo completo se suprime a lo largo del borde de las columnas ON y OFF que interactúan entre sí en las capas superiores de la corteza (es decir, porque ocupan la misma hipercolumna), mientras que las franjas completamente activadas indican las zonas fronterizas entre las columnas ON/OFF de las hipercolumnas vecinas.

OBServ apuntará a submódulos específicos dentro de las hipercolumnas objetivo para tener en cuenta la actividad cortical que cambia rápidamente y obtener el control con un mecanismo de lectura cortical en tiempo real. Esto se logra mediante la lectura de una matriz multicolor de respuestas de calcio bioluminiscente transducidas y codificadas genéticamente en las neuronas V1, que pueden lograr una resolución de una sola célula. OBServ rastreará los movimientos oculares en los pacientes ciegos para tener en cuenta los efectos oculomotores ajustando la estimulación contemporánea de los botones LGN para imitar los efectos de los movimientos oculares. Esta tecnología protésica no cruza la piamadre del cerebro y promete restaurar la visión en los ciegos con la mayor agudeza posible, con la máxima sensibilidad al contraste.