ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการฝังลูกตาเทียม (Bionic Eye)

จากสถิติที่ผ่านมา ประชากรสหรัฐฯ มากกว่า 100,000 คน ทนทุกข์ทรมานจากโรค Retinitis Pigmentosa ซึ่งโรค ดังกล่าวเกิดขึ้นจากความผิดปกติทางพันธุกรรมที่ก่อให้เกิดการเสื่อมของจอประสาทตา และเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดอาการตาบอด ในเด็ก ล่าสุด นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาไมโครชิป (Microships) ที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการมองเห็นของผู้ป่่วยจากโรค ดังกล่าวได้แล้ว โดยทดลองฝังไมโครชิปลงในตาของผู้ป่่วยจำนวน 21 คน เพื่อทำการทดสอบประสิทธิภาพและวิเคราะห์ผลการ ปฏิบัติงานของไมโครชิปดังกล่าว ก่อนที่จะจัดจำหน่ายภายในปีหน้า

มาทำความเข้าใจกันก่อนว่าดวงตาทำงานอย่างไร?
เมื่อแสงผ่านรูม่านตา (Pupil) และกระทบกับจอประสาทตา (Retina) ซึ่งประกอบด้วยตัวรับแสง (Photoreceptors) สองชนิด คือ เซลล์รูปแท่ง (Rods) และเซลล์รูปกรวย (Cones) อยู่รวมกันมากกว่า 130 ล้านเซลล์ เมื่อแสงกระทบกับจอประสาทตาทำให้เกิดการ เปลี่ยนแปลงส่วนประกอบทางเคมีของรงควัตถุสี (Pigment) ทำให้เกิดการสร้างสัญญาณประสาทขึ้น และนำส่งสัญญาณดังกล่าวผ่าน เซลล์ประสาท 1.2 ล้านเซลล์ เพื่อส่งต่อไปยังสมองส่วนท้ายทอย (Visual cortex) และประมวลผลออกมาเป็นภาพในที่สุด

แล้วลูกตาเทียมทำงานอย่างไร?
ในกรณีที่จอประสาทตาได้รับความเสียหาย ทำให้ตัวรับแสงไม่ สามารถแปลงแสงให้กลายเป็นสัญญาณประสาทได้ จึงทำให้ผู้ป่่วยโรคจอ ประสาทตาเสื่อมสูญเสียความสามารถในการมองเห็น ซึ่งเซลล์รับแสง (Photo cell) ที่อยู่ในลูกตาเทียมสามารถช่วยแก้ไขสาเหตุดังกล่าวได้โดยมีขั้นตอน ดังต่อไปนี้

1. การฝังไมโครชิป
การฝังไมโครชิปลงในลูกตาของผู้ป่่วยนั้น จะใช้ระยะเวลาในการ ผ่าตัดประมาณ 6 ชั่วโมงซึ่งศัลยแพทย์จะฝังไมโครชิปขนาด 3x3 มิลลิเมตร บริเวณชั้นเนื้อเยื่อของจอประสาทตา ซึ่งอยู่ในชั้นเดียวกันกับตัวรับแสง (เซลล์ รูปแท่งและเซลล์รูปกรวย) ไมโครชิปดังกล่าว มีความไวต่อแสง เนื่องจากมี จุดรับแสง (Light Sensor) ที่มีเซลล์รับแสง อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ขยายสัญญาณ ไฟฟ้า (Amplifer) และขั้วไฟฟ้า (Electrode) ประกอบอยู่ถึง 1,500 จุด

2. การจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับไมโครชิป
การจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับไมโครชิป เริ่มจากการใช้แบตเตอรี่ภายนอกที่ ติดอยู่กับผู้ป่่วยเป็นตัวจ่ายกระแสไฟฟ้า แบตเตอรี่ดังกล่าวจะส่งกระแสไฟฟ้าในรูป แบบไร้สายโดยผ่านแผ่นขดลวด (Meta Coil) ที่ติดอยู่บริเวณหลังใบหูของผู้ป่่วย Meta Coil จะเชื่อมต่อกับสายเคเบิล (Cable) ที่ทำหน้าที่ส่งกระแสไฟฟ้าไปยัง ไมโครชิปที่ฝังอยู่บริเวณ Retina นั่นเอง

3. การเปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า
เมื่อแสงกระทบกับลูกตาและผ่านไปยัง Retina จนกระทบกับ Photocell ที่อยู่บนไมโครชิป จากนั้น Amplifier จะเปลี่ยนพลังงานแสงให้กลายเป็นพลังงาน ไฟฟ้าที่มีความถี่ประมาณ 5-10 เฮิร์ต (Hertz) (ประมาณ 1 ใน 10 ของการรับส่ง ข้อมูลจากดวงตาของคนปกติในเวลากลางวัน)

4. การประมวลผลเป็นภาพ
หลังจากเสร็จสิ้นกระบวนการเปลี่ยนพลังงานแสงไปเป็นพลังงานไฟฟ้าแล้วนั้น ไมโครชิปจะส่งกระแสไฟฟ้าในรูปแบบ สัญญาณประสาทที่ได้ไปยังเส้นประสาทตาสู่สมองเพื่อประมวลผลเป็นภาพต่อไป
จะเห็นได้ว่า ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในปัจจุบันมีความก้าวหน้า และมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ทั้งนี้ ผลงานวิจัยและ พัฒนาดังกล่าว จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ และฟื้นฟูการมองเห็นต่อไปในอนาคต

ที่มา: Popular Science, April 2011