Bionisches Auge – Hoffnung für blinde Menschen

 

Ein bionisches Auge ermöglicht Blinden und stark sehbehinderten Menschen die Wahrnehmung visueller Reize. Argus II ist die erste zugelassene Netzhautprothese, mit der diese Vision zur Realität wird. Das System aus Brille, Kamera und Elektroden übermittelt visuelle Signale an funktionsfähige Netzhautzellen.

 

Die wissenschaftliche Disziplin der Bionik beschäftigt sich damit, wie in der Natur vorkommende Strukturen und Vorgänge mithilfe technischer Geräte und Verfahren imitiert werden können. Seit jeher hat dieses Forschungsfeld eine besondere Bedeutung für die Medizin. So besteht die Hoffnung, in der Bionik Lösungen zu finden, die den Alltag von Menschen mit körperlichen Beeinträchtigungen erleichtern.

Eine dieser Lösungen wäre ein bionisches Auge – also eine technisch hergestellte Prothese, die blinden und sehbehinderten Menschen ihre Sehkraft zurückgibt. Lange Zeit war das eine utopische Vorstellung, doch heute sind die Wissenschaftler der Umsetzung näher als je zuvor. Hier erfährst du, wie weit die Forschung schon gekommen ist, welche Möglichkeiten bereits in der Praxis zum Einsatz kommen und was sie tatsächlich leisten können.

Argus II – die erste in den USA und Europa zugelassene Netzhautprothese

Einer der ersten bedeutenden Schritte war 2011 (EU) bzw. 2013 (USA) die Zulassung von Argus II, einer Netzhautprothese, die bei Patienten mit schweren Schädigungen der Netzhaut (Retina) eingesetzt wird. Die Schädigungen können erblich bedingt sein oder von Krankheiten wie einer Netzhautablösung oder einer Makuladegeneration ausgelöst werden. Bei schwerem Verlauf dieser Erkrankungen sterben die lichtempfindlichen Sinneszellen auf der Netzhaut ab, was zu einem erheblich eingeschränkten Sehvermögen und im schlimmsten Fall sogar zur Erblindung führt.

An dieser Stelle setzt das bionische Auge Argus II an. Es leitet optische Signale in Form von elektrischen Impulsen gezielt an die Bereiche der Netzhaut weiter, die noch gesund sind. Genauer gesagt, an die Ganglienzellen, die normalerweise dafür zuständig sind, die visuellen Informationen der Fotorezeptoren zu verarbeiten und an die entsprechen Hirnareale weiterzugeben.

Bei Argus II handelt es sich weniger um die naturgetreue Nachbildung des menschlichen Auges als vielmehr um ein ganzes System aus mehreren Komponenten, das die ausgefallenen Fotorezeptoren der Retina ersetzt. Das Argus-System besteht aus folgenden Teilen:

  • Brillengestell
  • kleine Kamera, die an der Brille befestigt ist
  • tragbarer Computer in Tablet-Größe
  • Netzhautimplantat

Die Kamera an der Brille leitet die Bilder im Gesichtsfeld an den Computer weiter, der sie in Schaltbefehle umwandelt, die wiederum die Elektroden des implantierten Chips drahtlos steuern. Die elektrischen Impulse der Elektroden werden anschließend von den Ganglienzellen als visuelle Informationen an das Gehirn gesendet.

So bahnbrechend diese Technologie auch ist, die visuellen Eindrücke sind nicht mit der Sehqualität von gesunden Augen zu vergleichen. Das Argus-Implantat kann mit der begrenzten Anzahl an Elektroden lediglich Umrisse, Kontraste, Licht und Schatten abbilden. Das mag zunächst ernüchternd klingen, für blinde und sehbehinderte Menschen ist es jedoch eine große Hilfe dabei, sich selbstständig und sicher in ihrer Umgebung zurechtzufinden.

Ein bionisches Auge aus dem 3D-Drucker?

Die Argus-II-Netzhautprothese wird allgemeinhin schon als bionisches Auge bezeichnet und vermarktet. Es kann allerdings nur bei Patienten eingesetzt werden, die aufgrund einer Netzhautschädigung erblindet sind. Die Idealvorstellung ist weiterhin, dass es ein bionisches Auge geben wird, das allen blinden Menschen das Sehen ermöglicht – unabhängig von der Ursache ihrer Erblindung.

Auf diesem Weg haben Forscher der University of Minnesota 2018 einen entscheidenden Erfolg erzielt. Damals wurde zum ersten Mal ein bionisches Auge mithilfe modernster 3D-Drucktechnologie hergestellt. Auf eine Halbkugel, die dem Glaskörper des menschlichen Auges nachempfunden ist, wurden Fotodioden aus Halbleitern gedruckt. Sie sind in der Lage, Lichtreize in elektrische Signale umzuwandeln und können so die Funktion des Auges simulieren.

Der Prototyp erreichte eine Effizienz von 25 Prozent, konnte also direkt ein Viertel des einfallenden Lichts in elektrische Impulse umwandeln. Theoretisch könnte ein bionisches Auge deutlich mehr als 100 Prozent der Sehkraft des menschlichen Auges erreichen. Die Herausforderung ist allerdings, Materialien und Verfahren zu finden, mit denen sich das umsetzen lässt und die gleichzeitig für die Fertigung von Implantaten geeignet sind.

Hightech für alle – die bionische Augenlinse

Eine weitere Vision, die vielleicht nicht mehr allzu weit in der Zukunft liegt, ist die Entwicklung einer bionischen Augenlinse, die Sehhilfen im Alltag überflüssig macht. In Kanada wurde 2015 eine bionische Linse vorgestellt, die in das Auge implantiert wird und die natürliche Augenlinse ersetzt. Auf diese Weise sollen Sehschwächen so korrigiert werden, dass Brillen oder Kontaktlinsen nicht mehr nötig sind und die natürliche Sehkraft des menschlichen Auges sogar noch übertroffen wird.

Wenn die bionische Augenlinse des kanadischen Unternehmens nach der klinischen Testphase zugelassen wird, könnte sie nicht nur Sehhilfen dauerhaft ersetzen, sondern auch für die Behandlung von Augenkrankheiten wie dem Grauen Star, bei dem die Augenlinse zunehmend trüber wird, eingesetzt werden.