ইন্দ্রিয়তন্ত্র/স্নায়ুসংবেদী ইমপ্লান্ট/রেটিনাল ইমপ্লান্ট
রেটিনাল ইমপ্ল্যান্টস
সম্পাদনা২০শ শতকের শেষ দিক থেকে, কৃত্রিম চোখের প্রস্থেটিক্সের মাধ্যমে অন্ধ মানুষের দৃষ্টি পুনরুদ্ধার করা বিশ্বব্যাপী অনেক গবেষণা গ্রুপ ও কিছু ব্যক্তিগত কোম্পানির প্রধান লক্ষ্য হয়ে দাঁড়িয়েছে। কক্লিয়ার ইমপ্ল্যান্টের মতো এর মূল ধারণা হলো মানব রেটিনায় ক্ষতিগ্রস্ত বা বিকৃত ফটোরিসেপ্টরগুলোকে বাইপাস করে ভিজ্যুয়াল স্নায়ুতন্ত্রকে বৈদ্যুতিক পালস দিয়ে উদ্দীপিত করা। এই অধ্যায়ে আমরা রেটিনাল ইমপ্ল্যান্টের মৌলিক কার্যকারিতা এবং বর্তমানে যেসব পদ্ধতি অনুসন্ধান ও উন্নয়নাধীন রয়েছে সেগুলো বর্ণনা করব। রেটিনাল ইমপ্ল্যান্টের দুইটি সবচেয়ে প্রচলিত পদ্ধতি হলো “এপিরেটিনাল” এবং “সাবরেটিনাল” ইমপ্ল্যান্ট। এগুলো যথাক্রমে রেটিনার উপরে বা পেছনে অবস্থিত চোখের প্রস্থেটিক্স নির্দেশ করে। আমরা রেটিনার বাইরের কোনো দৃষ্টিপুণঃস্থাপনের পদ্ধতি যেমন ভিজ্যুয়াল ইনপুট থেকে জিহ্বাকে উদ্দীপিত করার ব্রেইনপোর্ট ভিশন সিস্টেম, অপটিক নার্ভের চারপাশের কাফ ইলেক্ট্রোড, অথবা প্রাইমারি ভিজ্যুয়াল কর্টেক্সে স্টিমুলেশন ইমপ্ল্যান্ট এখানে আলোচনা করব না।
রেটিনার গঠন এবং কার্যকারিতা
সম্পাদনাচিত্র ১ মানব রেটিনার স্নায়বিক গঠনকে চিত্রায়িত করে। আমরা তিনটি কোষ স্তর পার্থক্য করতে পারি। প্রথমটি চোখের লেন্স থেকে সবচেয়ে দূরে অবস্থিত। এটি হলো ফটোরিসেপ্টর (রড এবং কন) যাদের কাজ হলো আসা আলোকে বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তর করা। এরপর ঐ সংকেত মধ্যবর্তী স্তরে প্রেরণ করা হয়। এই স্তর প্রধানত বায়পোলার কোষ দিয়ে গঠিত। এই বায়পোলার কোষগুলো ফটোরিসেপ্টরের সাথে যুক্ত এবং হরাইজন্টাল ও অ্যামাক্রিন কোষের মতো কোষের ধরনগুলোর সাথে যোগাযোগ রেখে বৈদ্যুতিক সংকেত রেটিনাল গ্যাংলিয়ন কোষে (RGC) পাঠায়। বায়পোলার কোষের কার্যকারিতা, বিশেষ করে ON- এবং OFF-বায়পোলার কোষে বিভাজন নিয়ে বিস্তারিত বর্ণনা ভিজ্যুয়াল সিস্টেমস অধ্যায়ে পাওয়া যাবে। সর্বোপরি, RGC কোষগুলো হরাইজন্টাল কোষ থেকে বৈদ্যুতিক পালস গ্রহণ করে অপটিক নার্ভের মাধ্যমে থ্যালামাসে প্রেরণ করে এবং সেখান থেকে সংকেত প্রাইমারি ভিজ্যুয়াল কর্টেক্সে পৌঁছায়। মানব রেটিনার সিগন্যাল প্রক্রিয়াকরণে কিছু গুরুত্বপূর্ণ দিক উল্লেখযোগ্য: প্রথমত, বায়পোলার, হরাইজন্টাল এবং অ্যামাক্রিন কোষগুলি গ্রেডেড পোটেনশিয়াল তৈরি করে, যেখানে RGC গুলো অ্যাকশন পোটেনশিয়াল উৎপাদন করে। দ্বিতীয়ত, রেটিনায় প্রতিটি কোষের ঘনত্ব সমান নয়। ফোভিয়াতে রড এবং কনের ঘনত্ব খুবই বেশি, যেখানে খুব কম ফটোরিসেপ্টর মধ্যবর্তী স্তরের মাধ্যমে RGC-র সাথে যুক্ত। বিপরীতে, রেটিনার প্রান্তীয় অঞ্চলে ফটোরিসেপ্টরের ঘনত্ব কম এবং অনেকগুলো ফটোরিসেপ্টর একক RGC-র সাথে যুক্ত। এর ফলে RGC এর রিসেপ্টিভ ফিল্ডও বহিরাগত রেটিনায় দ্রুত বৃদ্ধি পায়, কারণ সেখানে কম ফটোরিসেপ্টর ঘনত্ব এবং একাধিক ফটোরিসেপ্টর একই RGC-র সাথে সংযুক্ত।
ইমপ্ল্যান্ট ব্যবহারের ক্ষেত্র: রেটিনাল ক্ষয়জনিত রোগ
সম্পাদনাএই উইকিতে পূর্বে উল্লেখ করা হয়েছে, রেটিনা হলো চোখের পেছনে অবস্থিত আলো সংবেদনশীল টিস্যু, যা বিভিন্ন স্তরের কোষ দিয়ে গঠিত। রেটিনা মূলত নিউরাল ভিজ্যুয়াল প্রক্রিয়াকরণে জড়িত, সংকেত ফটোরিসেপ্টর থেকে শুরু হয়ে গ্যাংলিয়ন কোষের অ্যাক্সনের মাধ্যমে মস্তিষ্কে পৌঁছায়। যখন এই স্তরবদ্ধ টিস্যুটি ক্ষয়প্রাপ্ত হয়, স্থায়ী দৃষ্টি ক্ষতি ঘটতে পারে [১]। সাধারণত রেটিনাল ক্ষয়জনিত রোগ যেমন বয়সসংক্রান্ত ম্যাকুলার ডিজেনারেশন (AMD) এবং রেটিনাইটিস পিগমেন্টোসা (RP) এর ফলে এই সমস্যা হয়, যা ক্রমাগত দৃষ্টিশক্তি কমে যাওয়ার কারণ হয়। এই দুই রেটিনাল রোগের জন্য বর্তমানে কোন চিকিৎসা নেই এবং আধুনিক থেরাপিগুলো শুধুমাত্র রোগের অগ্রগতি ধীর করে। তাই রোগীর দৃষ্টি পুনরুদ্ধারের জন্য বিভিন্ন কৌশল অনুসন্ধান করা হচ্ছে। রেটিনাল প্রোথেসিস প্রযুক্তি তারই একটি উপায়, যা বেঁচে থাকা রেটিনা টিস্যুকে উদ্দীপিত করে দৃষ্টি পুনরুদ্ধারে সহায়তা করে, যা পরবর্তী অধ্যায়ে বর্ণনা করা হবে [২]।
বয়সসংক্রান্ত ম্যাকুলার ডিজেনারেশন (AMD)
সম্পাদনা
এই মানুসারে ম্যাকুলার ডিজেনারেশন হলো একটি রেটিনাল ক্ষয়জনিত রোগ যা প্রধানত প্রবীণ ব্যক্তিদের মধ্যে শুরু হয়। AMD-তে ম্যাকুলার কন ফটোরিসেপ্টরের ক্রমাগত ক্ষয় ঘটে, যার ফলে ভিজ্যুয়াল ফিল্ডের কেন্দ্রে অস্পষ্টতা দেখা দেয়। এটি এমন পর্যায়ে পৌঁছাতে পারে যেখানে ব্যক্তি কেন্দ্রীয় দৃষ্টিতে সম্পূর্ণ অন্ধ হয়ে যায়, যাকে ব্লাইন্ড স্পট বলা হয়। যদিও AMD এক বা উভয় চোখেই প্রভাব ফেলতে পারে, এটি সম্পূর্ণ অন্ধত্বের দিকে সাধারণত নিয়ে যায় না কারণ রোগীর পার্শ্বীয় দৃষ্টি সচল থাকে। AMD-এর প্রধান দুই ধরনের রূপ আছে: ড্রাই এবং ওয়েট। ড্রাই AMD রোগের বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই ঘটে এবং এটি ছোট হলুদ রঙের সঞ্চয় (ড্রুসেন) দ্বারা চিহ্নিত, যা ম্যাকুলায় রেটিনাল পিগমেন্ট এপিথেলিয়াম ও কোরয়েডের মধ্যে থাকে। ড্রাই AMD এর অগ্রগতি প্রথমদিকে ধীর এবং লক্ষণ খুব কম থাকে, তবে রেটিনার এট্রফি শুরু হলে তা দ্রুত বাড়ে। ওয়েট AMD-তে কোরয়েড নিউভাসকুলারাইজেশন ঘটে, যা অস্বাভাবিক রক্তনালী বৃদ্ধির কারণে রক্ত, প্রোটিন ফোঁটা পড়া ও দাগ তৈরি হয়, যার ফলে কনগুলো স্থায়ীভাবে ক্ষতিগ্রস্ত হয় এবং দৃষ্টি ক্ষতি হয়। ওয়েট AMD-র অগ্রগতি এবং দৃষ্টি ক্ষতি ড্রাই AMD থেকে অনেক দ্রুত [৩]।
রেটিনাইটিস পিগমেন্টোসা (RP)
সম্পাদনা
রেটিনাইটিস পিগমেন্টোসা একটি বংশগত পতনশীল চোখের রোগ যা রড ফটোরিসেপ্টর কোষের সাথে যুক্ত এবং যা তরুণ বয়সে শুরু হয়। এই রোগে রড ধীরে ধীরে ক্ষয়প্রাপ্ত হয় এবং শেষ পর্যন্ত পার্শ্ববর্তী দৃশ্য ক্ষেত্র ও রাতের দৃষ্টি হারিয়ে ফেলা হয়। এই ক্ষয় প্রথমে বাইরের অংশে ঘটে এবং ধীরে ধীরে ভিতরের দিকে বৃদ্ধি পায়, যার ফলে রোগীর চোখে “টানেল দৃষ্টি” প্রভাব দেখা দেয়। দৃশ্যগত প্রতিবন্ধকতা দুই চোখেই সমান্তরাল হয়। AMD থেকে আলাদা, এই চোখের রোগটি পার্শ্ববর্তী অংশের বাইরেও বিস্তার লাভ করে এবং কোণ ফটোরিসেপ্টর কোষের ধ্বংসের মাধ্যমে কেন্দ্রিয় দৃশ্য ক্ষেত্রকেও প্রভাবিত করতে পারে। এতে রোগী ক্রমাগত দৃষ্টি হারায় যা শেষ পর্যন্ত সম্পূর্ণ অন্ধত্বের দিকে নিয়ে যেতে পারে, যদিও এটি বিরল। রেটিনাইটিস পিগমেন্টোসা জেনেটিক্যালি উত্তরাধিকার সূত্রে পাওয়া যায় এবং বিভিন্ন জিন মিউটেশন RP ফেনোটাইপ সৃষ্টি করতে পারে, যার ফলে বিভিন্ন উত্তরাধিকার প্যাটার্ন দেখা যায়। তবে যখন উত্তরাধিকার প্যাটার্ন অটোসোমাল ডোমিন্যান্ট হয়, তখন বেশিরভাগ ক্ষেত্রে রোডোপসিন জিনের মিউটেশন যুক্ত থাকে। এই মিউটেশন রড-অপসিনের কাজ ব্যাহত করে, যা ফটোট্রান্সডাকশন প্রক্রিয়ায় একটি অপরিহার্য প্রোটিন। বর্তমানে রেটিনাইটিস পিগমেন্টোসার জন্য কোন চিকিৎসা নেই । তবে ২০০৮ সালে শিগেরু সাতো ও তার সহকর্মীরা একটি এক্সট্রাসেলুলার ম্যাট্রিক্স সদৃশ রেটিনাল প্রোটিন, পিকাচুরিন, আবিষ্কার করেন, যা ফটোরিসেপ্টর কোষ ও বাইলপোলার কোষের মধ্যে ইন্টারঅ্যাকশনের মাধ্যমে সম্ভাব্য রোগ নিরাময়ে ভূমিকা রাখতে পারে [৪]।
রেটিনা উদ্দীপনার জন্য মাইক্রোইলেকট্রোড অ্যারে
সম্পাদনা
উপরোক্ত বিষয় অনুসারে, ম্যাকুলার ডিজেনারেশন এবং রেটিনাইটিস পিগমেন্টোসা থেকে সৃষ্ট ক্রমবর্ধমান দৃষ্টিশক্তি ক্ষতির জন্য কোন নির্দিষ্ট চিকিৎসা নেই। তবে এই দুই রোগেই, যথেষ্ট ফটোরিসেপ্টর কোষ ক্ষতিগ্রস্ত হলেও, অভ্যন্তরীণ রেটিনার নিউরনগুলো কয়েক বছর বেঁচে থাকে। এই অবশিষ্ট স্বাভাবিক কাজ করা রেটিনা কোষগুলোর কৃত্রিম উদ্দীপনার জন্য ইলেকট্রোড ব্যবহার করে দৃষ্টিশক্তি পুনরুদ্ধারের সুযোগ তৈরি হয়। মাইক্রোইলেকট্রোড অ্যারে ইলেকট্রোড ব্যবহার করে রেটিনাকে বাইরের দিকে উদ্দীপিত করে, যেখানে ইলেকট্রোড এবং রেটিনার আশেপাশে থাকা স্যালাইনের মধ্যে একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ইন্টারফেস তৈরি হয়। কারেন্ট অ্যারে-রেটিনা ইন্টারফেসে প্রবাহিত হয় এবং নিউরনের মেমব্রেনের ডিপোলারাইজেশন ঘটিয়ে অ্যাকশন পটেনশিয়াল সৃষ্টিতে সহায়তা করে। এই উদ্দীপনা ক্যাথোডিক বা এনোডিক হতে পারে। ক্যাথোডিক উদ্দীপনায়, মেমব্রেনের বাইরের অংশে ঋণাত্মক চার্জ সঞ্চিত হয় যা ভিতরের দিকে ধনাত্মক চার্জ টেনে আনে, ফলে মেমব্রেনের নিকটে সবচেয়ে শক্তিশালী ডিপোলারাইজেশন হয়। এনোডিক উদ্দীপনায়, ইলেকট্রোডের নিকটবর্তী অংশ হাইপারপোলারাইজড হয় এবং দূরের অংশে ডিপোলারাইজেশন ঘটে। তাই ক্যাথোডিক উদ্দীপনা সাধারণত বেশি কার্যকরী ধরা হয় কারণ এটি কম কারেন্ট প্রয়োগে কাজ করে। উদ্দীপনার ফেজ ছাড়াও, ওয়েভফর্ম (যেমন মনোফেসিক, বাইফেসিক) নিরাপত্তার ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ। উদাহরণস্বরূপ, বানরদের ওপর গবেষণায় দেখা গেছে শুধুমাত্র এনোডিক ফেজ বিশিষ্ট মনোফেসিক কারেন্ট কোষের ক্ষতি করতে পারে। তাই রেটিনা উদ্দীপক যন্ত্রে চার্জ-সমতুল্য বাইফেসিক ওয়েভফর্ম ব্যবহৃত হয়, যা ক্যাথোডিক ফেজে উদ্দীপনা দেয় এবং এনোডিক ফেজে চার্জ নিষ্কাশন করে। এই ক্ষমতা থাকার কারণে রেটিনা প্রোস্থেটিক ডিভাইস রেটিনার পেছনে প্রতিস্থাপিত হতে পারে, যা সাবরেটিনাল ইমপ্ল্যান্ট নামে পরিচিত। এতে ইলেকট্রোড ক্ষতিগ্রস্ত ফটোরিসেপ্টর এবং বাইলপোলার কোষের খুব কাছাকাছি থাকে, যাদের উদ্দীপনাই লক্ষ্য। ইলেকট্রোড যদি রেটিনার রক্তসরবরাহকারী কোষরচোইড পেঁচিয়ে প্রবেশ করে, তবে সেগুলোকে সুপ্রাকোরয়েডাল ইমপ্ল্যান্ট বলা হয়। অথবা ইমপ্ল্যান্ট রেটিনার উপরের দিকে, গ্যাংলিয়ন কোষ স্তরের নিকটে স্থাপন করা হতে পারে, যা গ্যাংলিয়ন কোষকে উদ্দীপিত করার লক্ষ্য নিয়ে থা
কে। এগুলোকে এপিরেটিনাল ইমপ্ল্যান্ট বলা হয়। উভয় পদ্ধতির গবেষণা চলছে এবং উভয়েরই সুবিধা-অসুবিধা রয়েছে। নিচে উভয়ের জন্য কিছু প্রধান চ্যালেঞ্জ বর্ণনা করা হলো ।
চ্যালেঞ্জসমূহ
সম্পাদনাইলেকট্রোড প্রযুক্তির চ্যালেঞ্জ
সম্পাদনারেটিনা ইমপ্ল্যান্টের জন্য একটি বড় চ্যালেঞ্জ হল মানুষের রেটিনায় অত্যন্ত উচ্চ স্থানিক ঘনত্বের স্নায়বিক কোষের উপস্থিতি। মানুষের রেটিনায় প্রায় ১২৫ মিলিয়ন ফটোরিসেপ্টর (রড ও কোণ) এবং ১.৫ মিলিয়ন গ্যাংলিয়ন কোষ থাকে, যেখানে মানুষের কোকলিয়াতে প্রায় মাত্র ১৫,০০০ হেয়ার সেল থাকে [৫] [৬]। ফোভিয়াতে, যেখানে সর্বোচ্চ দৃশ্যমান সূক্ষ্মতা থাকে, এক বর্গমিমি এলাকায় প্রায় ১,৫০,০০০ কোণ কোষ অবস্থান করে। যদিও মোট গ্যাংলিয়ন কোষের সংখ্যা ফটোরিসেপ্টরের তুলনায় অনেক কম, ফোভিয়াল অঞ্চলে তাদের ঘনত্ব কোণ কোষের সমান কাছাকাছি, যা কৃত্রিম ইলেকট্রোড দিয়ে যথেষ্ট উচ্চ স্থানিক রেজোলিউশনে স্নায়বিক কোষগুলো ঠিকমতো লক্ষ্য করার ক্ষেত্রে বিশাল চ্যালেঞ্জ তৈরি করে। প্রায় সকল আধুনিক রেটিনা ইমপ্ল্যান্ট গবেষণায় মাইক্রো-ইলেকট্রোড অ্যারে (MEA) ব্যবহার করা হয়। উচ্চ রেজোলিউশনের MEA গুলোর ইলেকট্রোডের মধ্যে গড় ব্যবধান প্রায় ৫০ মাইক্রোমিটার, যার ফলে এক বর্গমিলিমিটারে প্রায় ৪০০ ইলেকট্রোড থাকে। সুতরাং, ফোভিয়াল অঞ্চলে ফটোরিসেপ্টর বা গ্যাংলিয়ন কোষের সাথে একেকটি ইলেকট্রোড একত্রে মেলানো বর্তমান প্রযুক্তিতে অসম্ভব। তবে, রেটিনার বাইরের অংশে ফটোরিসেপ্টর ও গ্যাংলিয়ন কোষ উভয়ের স্থানিক ঘনত্ব দ্রুত হ্রাস পায়, যা একেকটি ইলেকট্রোডকে পার্শ্ববর্তী স্নায়বিক কোষ উদ্দীপিত করার ক্ষেত্রে সম্ভব করে তোলে [৭]। আরেকটি চ্যালেঞ্জ হল নিরাপদ মাত্রার মধ্যে ইলেকট্রোড পরিচালনা করা। ০.১ মিলি-কুলম্ব/সেন্টিমিটার² এর বেশি চার্জ ঘনত্ব স্নায়বিক টিস্যুকে ক্ষতিগ্রস্ত করতে পারে । সাধারণত, উদ্দীপক ইলেকট্রোড থেকে যত দূরে কোষ থাকে, উদ্দীপনার জন্য তত বেশি কারেন্ট দরকার হয়। এছাড়াও, উদ্দীপনার সীমা যত কম, ইলেকট্রোড তত ছোট করা সম্ভব এবং MEA তে ইলেকট্রোডগুলি আরও সংক্ষিপ্তভাবে স্থাপন করা যায়, যা স্থানিক উদ্দীপনা রেজোলিউশন বাড়ায়। উদ্দীপনার সীমা হলো এমন ন্যূনতম উদ্দীপনা শক্তি যা কমপক্ষে ৫০% উদ্দীপনা পালসের মাধ্যমে স্নায়বিক সাড়া সৃষ্টি করে। এই কারণে, রেটিনা ইমপ্ল্যান্ট ডিজাইনে প্রধান লক্ষ্য হল যত কম কারেন্ট ব্যবহার করে নির্ভরযোগ্য উদ্দীপনা (যেমন গ্যাংলিয়ন কোষে অ্যাকশন পটেনশিয়াল সৃষ্টিতে) নিশ্চিত করা। এটি অর্জন করা যায় ইলেকট্রোডকে স্নায়বিক কোষের সবচেয়ে সংবেদনশীল অংশের খুব কাছাকাছি স্থাপন করে বা কোষের প্রক্ষেপণ, যেমন ডেনড্রাইট ও/অথবা অ্যাক্সন, ইলেকট্রোডের উপরে গজিয়ে উঠতে দেয়, যাতে কোষের শরীর দূরে থাকলেও কম কারেন্টে উদ্দীপনা সম্ভব হয়। আরেকটি বিষয় হল, রেটিনার সাথে সংযুক্ত ইমপ্ল্যান্ট চোখের গতি অনুসরণ করে। যদিও এটির কিছু সুবিধা রয়েছে, তবে ইমপ্ল্যান্টের সঙ্গে যুক্ত যেকোন সংযোগ যেমন প্যারামিটার সামঞ্জস্য, ডেটা রিডআউট বা বাহ্যিক শক্তি সরবরাহের জন্য সংযোগকারী তার খুব বেশি যান্ত্রিক চাপের সম্মুখীন হয় কারণ আমরা প্রতি সেকেন্ডে প্রায় তিনবার চোখ ঘোরাই। জীবনব্যাপী কাজ করার জন্য ডিভাইসের স্থায়িত্ব রক্ষায় এটি একটি বড় চ্যালেঞ্জ।
বায়োকমপ্যাটিবিলিটি চ্যালেঞ্জসমূহ
সম্পাদনাবৈদ্যুতিক চ্যালেঞ্জের পাশাপাশি, রেটিনাল ইমপ্লান্টের আরেকটি প্রধান চ্যালেঞ্জ হলো এর জীববৈজ্ঞানিক টিস্যুর সাথে সংস্পর্শ। যখন একটি বিদেশি বস্তু, যেমন ইমপ্লান্ট, শারীরবৃত্তীয় পদার্থের সাথে সংস্পর্শে আসে, তখন একটি ইমিউন প্রতিক্রিয়া শুরু হয়। এই প্রতিক্রিয়া সাধারণত প্রদাহ বা বস্তুটিকে পৃথক করার মাধ্যমে ঘটে, যা প্রায়ই টিস্যুগুলোর দাগ সৃষ্টি করে। এটি বিশেষ করে রেটিনাল ইমপ্লান্টের ক্ষেত্রে সমস্যা সৃষ্টি করে কারণ প্রস্থেটিকটি টিস্যুর মধ্য দিয়ে প্রবেশ করিয়ে উপযুক্ত স্থানে বসাতে হয়। যদি ব্যবহৃত উপাদান খুব তীক্ষ্ণ হয় বা সাবধানে বসানো না হয়, তাহলে টিস্যুর আঘাত ঘটতে পারে, যা ইমিউন প্রতিক্রিয়াকে আরও বাড়িয়ে তোলে। উপরন্তু, এই প্রতিক্রিয়াগুলো সময়ের সাথে সাথে বৈদ্যুতিক সিগন্যালের ক্ষতি ঘটাতে পারে, কারণ ইমিউন সিস্টেম স্টিমুলেটেড এলাকাকে "ইনক্যাপসুলেট" করতে পারে, ফলে দীর্ঘমেয়াদি ইমপ্লান্টের জন্য সমস্যা হয়। এখন পর্যন্ত, একটি এপিরেটিনাল ইমপ্লান্ট, আর্জুস II, বায়োকমপ্যাটিবিলিটি সমস্যাগুলো কাটিয়ে উঠতে সক্ষম হয়েছে, যার মাধ্যমে রোগীর চোখে ৩ বছর ধরে কাজ করেছে। এই ইমপ্লান্ট সিলিকনের ব্যবহার করে, যা দীর্ঘমেয়াদি বায়োকমপ্যাটিবিলিটির জন্য ভালো, তবে এটি একটি কঠিন সাবস্ট্রেট যা ডিভাইসের কাঠামো সহজে পরিবর্তন করতে দেয় না। অন্যান্য উপকরণ যেমন পলিআইমাইড এবং সোনা রেটিনাল ইমপ্লান্টের কার্যকারিতা এবং বায়োকমপ্যাটিবিলিটির জন্য পরীক্ষা করা হয়েছে। পলিআইমাইড ভবিষ্যতের ইমপ্লান্টের জন্য একটি প্রতিশ্রুতিপূর্ণ পলিমার, কারণ এই উপাদান থেকে তৈরি ইমপ্লান্ট মানব চোখে স্বল্প-মেয়াদি পরীক্ষায় কার্যকর প্রমাণিত হয়েছে। এই ধরনের উপাদান উচ্চ বায়োকমপ্যাটিবিলিটি, নমনীয়তা এবং কম খরচের জন্য সুবিধাজনক। রেটিনাল ইমপ্লান্টের জন্য উপযোগী উপকরণের অপ্টিমাইজেশন চলমান রয়েছে, কারণ প্রযুক্তিগত উন্নতি আরও জটিল মাইক্রোইলেকট্রোড অ্যারে তৈরি করছে যা সর্বাধিক কার্যকারিতার জন্য বিভিন্ন সাবস্ট্রেট প্রয়োজন। [৮] [৯]।
সাবরেটিনাল ইমপ্লান্টস
সম্পাদনাযেমন নাম থেকে বোঝা যায়, সাবরেটিনাল ইমপ্লান্ট হলো রেটিনার পিছনে অবস্থিত ভিজ্যুয়াল প্রস্থেটিক। সুতরাং, ইমপ্লান্টটি ক্ষতিগ্রস্থ ফটোরিসেপ্টরদের সবচেয়ে কাছাকাছি থাকে, যার লক্ষ্য হলো রড এবং কনকে বাইপাস করে পরবর্তী নার্ভ লেয়ার, অর্থাৎ বাইপোলার কোষগুলোকে উদ্দীপিত করা। এই পদ্ধতির প্রধান সুবিধা হলো ফটোরিসেপ্টর এবং বাইপোলার কোষের মধ্যে অপেক্ষাকৃত কম ভিজ্যুয়াল সিগন্যাল প্রক্রিয়াকরণ ঘটে যা ইমপ্লান্ট দ্বারা অনুকরণ করা দরকার। অর্থাৎ, যেমন একটি ভিডিও ক্যামেরা দ্বারা ধরা কাঁচা ভিজ্যুয়াল তথ্য সরাসরি বা তুলনামূলক কম জটিল প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে বাইপোলার কোষ উদ্দীপকের জন্য প্রেরণ করা যেতে পারে, ফলে সিগন্যাল প্রক্রিয়াকরণ সহজ হয়। তবে, এই পদ্ধতির কিছু গুরুতর অসুবিধাও আছে। মানুষের রেটিনায় ফটোরিসেপ্টরদের উচ্চ স্থানীয় ঘনত্ব একটি বড় চ্যালেঞ্জ, যা উচ্চ উদ্দীপক রেজোলিউশনের মাইক্রোইলেকট্রোড অ্যারে (MEA) ডিজাইন এবং উন্নয়নে প্রতিবন্ধকতা সৃষ্টি করে, এবং ইলেকট্রোডের মধ্যে স্থান কমাতে সমস্যা হয়। তদুপরি, নার্ভ লেয়ারগুলো জেড-দিকনির্দেশে স্তরবদ্ধ (x-y প্লেন রেটিনার বক্রতার সাথে স্পর্শকাতর), ফলে বাইপোলার কোষের কাছাকাছি ইলেকট্রোড বসানো আরও কঠিন হয়ে পড়ে। রেটিনার পিছনে MAE অবস্থান করলে ইলেকট্রোড এবং টার্গেট কোষের মধ্যে একটি উল্লেখযোগ্য স্থানীয় দূরত্ব থাকে যা অতিক্রম করতে হয়। উপরে উল্লেখিত হিসাবে, ইলেকট্রোড থেকে টার্গেট কোষ দূর হলে উচ্চ কারেন্ট প্রয়োজন হয়, যা ইলেকট্রোডের আকার বাড়ায়, একক ইলেকট্রোডের উদ্দীপন এলাকা বড়ায়, এবং পাশাপাশি থাকা ইলেকট্রোডের মধ্যে দূরত্ব বাড়ায়। এর ফলে উদ্দীপন রেজোলিউশন কমে যায় এবং উচ্চ চার্জ ঘনত্বের কারণে টিস্যুর ক্ষতির ঝুঁকি বাড়ে। দূরত্ব সমস্যার সমাধানে একটি উপায় হলো কোষগুলোকে তাদের প্রজেকশন, যেমন ডেনড্রাইট বা অ্যানাক্সন, দীর্ঘ দূরত্ব পার করে সরাসরি ইলেকট্রোডের উপরে বাড়তে প্ররোচিত করা। ২০১০ সালের শেষের দিকে, জার্মান এক গবেষণা দল এবং “রেটিনা ইমপ্লান্ট AG” নামের ব্যক্তিগত জার্মান কোম্পানির সহযোগিতায় মানুষের উপর সাবরেটিনাল ইমপ্লান্টের পরীক্ষা সম্পর্কিত ফলাফল প্রকাশ পেয়েছিল [১০]। একটি ৩x৩ মিমি মাইক্রো-ফোটোডায়োড অ্যারে (MPDA) ছিল, যা ১৫০০ পিক্সেল নিয়ে গঠিত, যেখানে প্রতিটি পিক্সেল একটি আলাদা লাইট-সেন্সিং ফোটোডায়োড এবং ইলেকট্রোড নিয়ে গঠিত, এবং তা তিন জন ম্যাকুলার ডিজেনারেশনে অন্ধত্বে আক্রান্ত রোগীর রেটিনার পিছনে প্রতিস্থাপন করা হয়েছিল। পিক্সেলগুলো প্রায় ৭০ মাইক্রোমিটার দূরে ছিল, যা আনুমানিক ১৬০ ইলেকট্রোড প্রতি বর্গমিমি স্থানীয় রেজোলিউশন প্রদান করেছিল — বা লেখকের ভাষ্য অনুযায়ী, প্রতি ইলেকট্রোডের জন্য ১৫ আর্কমিন ভিজ্যুয়াল কন অ্যাঙ্গেল। উল্লেখ্য, বাহ্যিক ভিডিও ক্যামেরা ব্যবহার করে ভিজ্যুয়াল ইনপুট তৈরি করা ইমপ্লান্টের বিপরীতে, MPDA এর প্রতিটি পিক্সেল নিজেই একটি লাইট-সেন্সিং ফোটোডায়োড ধারণ করে, যা চোখের মাধ্যমে আসা আলো থেকে নিজস্ব ইলেকট্রিক কারেন্ট তৈরি করে। ফলে প্রতিটি MPDA পিক্সেল সম্পূর্ণ কার্যকারিতায় একটি ফটোরিসেপ্টর কোষের সমতুল্য। এর একটি বড় সুবিধা হলো: MPDA রেটিনার পেছনে স্থির থাকায়, এটি চোখের চলাচলের সাথে স্বয়ংক্রিয়ভাবে সামঞ্জস্য করে। যেহেতু MPDA নিজেই ভিজ্যুয়াল ইনপুট গ্রহণ করে ইলেকট্রোড উদ্দীপনার জন্য কারেন্ট তৈরি করে, তাই মাথা বা চোখের চলাচল স্বাভাবিকভাবে পরিচালিত হয় এবং কোনো কৃত্রিম প্রক্রিয়াকরণের প্রয়োজন পড়ে না। একজন রোগীর ক্ষেত্রে MPDA সরাসরি ম্যাকুলার নিচে বসানো হয়েছিল, যার ফলে পরীক্ষামূলক ফলাফল অন্য দুই রোগীর তুলনায় অনেক উন্নত হয়েছিল, যাদের MPDA রেটিনার কেন্দ্র থেকে দূরে বসানো হয়েছিল। ম্যাকুলার নিচে বসানো রোগী অক্ষর চিনতে (৫-৮ সেমি বড়) এবং শব্দ পড়তে সক্ষম হয়েছিল, পাশাপাশি বিভিন্ন অভিমুখের ব্ল্যাক-হোয়াইট প্যাটার্ন আলাদা করতে পেরেছিল । MPDA ইমপ্লান্টের পরীক্ষামূলক ফলাফল আরেকটি ভিজ্যুয়াল ফেনোমেনন নিয়ে আলো ফেলেছে, যা MPDA পদ্ধতির আরেকটি সুবিধা প্রদর্শন করে, যা বাহ্যিক ইমেজিং ডিভাইস ব্যবহার করে ইমপ্লান্টের তুলনায়: রেটিনাল কোষের পুনরাবৃত্ত উদ্দীপনা দ্রুত প্রতিক্রিয়া হ্রাস ঘটায়, অর্থাৎ রেটিনাল নিউরোন একটানা সংক্ষিপ্ত সময়ের মধ্যে উদ্দীপিত হলে তাদের সংবেদনশীলতা কমে যায়। এর ফলে, একটি MEA রেটিনায় বা তার পেছনে স্থির থাকলে, তা দ্বারা তৈরি চিত্র দ্রুত ম্লান হয়ে যায়, যদিও ইলেকট্রোডের বৈদ্যুতিক উদ্দীপনা অপরিবর্তিত থাকে। কারণ, একই কোষগুলো বারবার উদ্দীপিত হলে তাদের সংবেদনশীলতা কমে যায়। তবে এই প্রক্রিয়া প্রত্যাবর্তনযোগ্য, এবং উদ্দীপনা বন্ধ হলে কোষ তাদের প্রাথমিক সংবেদনশীলতা পুনরুদ্ধার করে। তাহলে একটি স্বাভাবিক দৃষ্টিশক্তি কীভাবে এই সমস্যার সমাধান করে? কেন সুস্থ মানুষেরা দীর্ঘসময় ধরে কোনো বস্তুকে ফোকাস করলেও তা ম্লান হয়ে যায় না? যেমনটি [১১] এ উল্লেখ আছে, মানুষের চোখ ছোট ছোট অবিচ্ছিন্ন অচেতন চোখের আন্দোলন করে, ফলে একই ভিজ্যুয়াল ইনপুট সময়ের সাথে রেটিনার আলাদা আলাদা স্থানে পড়ে, এমনকি আমরা যখন চোখকে নির্দিষ্ট কিছুতে স্থির রাখি। এটি কোষের ম্লান হওয়া প্রতিক্রিয়া প্রতিরোধ করে। MPDA ইমপ্লান্টে যেহেতু ফটোরিসেপ্টর ও ইলেকট্রোড উভয় ভূমিকা রয়েছে, তাই প্রাকৃতিক ছোট চোখের আন্দোলন এই প্রভাবকে সরাসরি মোকাবেলা করতে সাহায্য করে। অন্যদিকে, বাহ্যিক ভিডিও ক্যামেরা ব্যবহার করে তৈরি ভিজ্যুয়াল ইনপুট পদ্ধতিগুলো এই সমস্যায় পড়ে; কারণ ক্যামেরার কৃত্রিম ঝাঁকুনি চোখের চলাচলের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ না হলে, মস্তিষ্ক ঝিমঝিম বা ঝাপসা দৃশ্য হিসেবে তা ব্যাখ্যা করতে পারে, যা দীর্ঘমেয়াদী স্থির চিত্র প্রদর্শনে ব্যর্থ হয়।
এপিরেটিনাল ইমপ্লান্টস
সম্পাদনাএপিরেটিনাল ইমপ্লান্টস রেটিনার উপরিভাগে অবস্থিত এবং তাই রেটিনা গ্যাংগ্লিয়ন কোষ (RGCs) এর সবচেয়ে কাছাকাছি থাকে। এই কারণে, এপিরেটিনাল ইমপ্লান্টস সরাসরি RGCs কে উদ্দীপিত করার লক্ষ্য রাখে, যা ক্ষতিগ্রস্ত ফোটোরিসেপ্টর এবং মধ্যবর্তী নিউরাল ভিজ্যুয়াল প্রক্রিয়াকরণ যেমন বাইপোলার, হরাইজন্টাল ও আমক্রিন কোষকে বাইপাস করে। এর কিছু সুবিধা রয়েছে: প্রথমত, এপিরেটিনাল ইমপ্লান্টের জন্য সার্জিক্যাল প্রক্রিয়া সাবরেটিনালের তুলনায় অনেক কম ঝুঁকিপূর্ণ, কারণ প্রোথেসিসকে চোখের পিছন থেকে প্রতিস্থাপন করতে হয় না। এছাড়াও, RGCs এর সংখ্যা ফোটোরিসেপ্টর বা বাইপোলার কোষের চেয়ে অনেক কম, যার ফলে ইলেকট্রোডের মধ্যে দূরত্ব বাড়িয়ে বা ইলেকট্রোড ঘনত্ব বাড়িয়ে (বিশেষ করে রেটিনার প্রান্তীয় অংশে) কোষগুলোকে উদ্দীপিত করার ক্ষেত্রে বেশি নমনীয়তা ও নির্ভুলতা অর্জন করা যায়। ম্যাকাক রেটিনায় পারিফেরাল প্যারাসল কোষের এপিরেটিনাল উদ্দীপনা নিয়ে একটি গবেষণা সংখ্যাগত বিশদ প্রদান করেছে । প্যারাসল কোষ RGCs এর একটি ধরন, যা রেটিনায় দ্বিতীয় সর্বাধিক ঘনত্ব সম্পন্ন ভিজ্যুয়াল পথ গঠন করে। এদের প্রধান কাজ হলো ভিজ্যুয়াল ফিল্ডে বস্তুর গতি সংরক্ষণ করা। পরীক্ষা গুলো ইন ভিট্রো, ম্যাকাক রেটিনা টিস্যুকে ৬১ ইলেকট্রোড MAE (ইলেকট্রোডের মধ্যে ৬০ মাইক্রোমিটার) এর উপরে রেখে সম্পন্ন করা হয়। ২৫টি পৃথক প্যারাসল কোষ চিহ্নিত এবং বৈদ্যুতিকভাবে উদ্দীপিত করা হয়, যেখানে উদ্দীপনা থ্রেশহোল্ড এবং সর্বোত্তম উদ্দীপনা অবস্থান পরিমাপ করা হয়। থ্রেশহোল্ড কারেন্ট হলো সর্বনিম্ন কারেন্ট যা লক্ষ্য কোষে ৫০% স্টিমুলাস পালসে স্পাইক তৈরি করে (পালসের সময়কাল: ৫০ মিলিসেকেন্ড), যা ধাপে ধাপে কারেন্ট বাড়িয়ে নির্ধারিত হয়। দুটি বিষয় লক্ষণীয়: প্রথমত, প্যারাসল কোষ RGC হওয়ায় অ্যাকশন পটেনশিয়াল প্রদর্শন করে, যেখানে বাইপোলার কোষ গ্রেডেড পটেনশিয়ালে কাজ করে। দ্বিতীয়ত, MAE এর ইলেকট্রোডগুলো উদ্দীপনা পালস দেওয়া এবং লক্ষ্য কোষ থেকে স্পাইক রেকর্ডিং দুইয়ের জন্য ব্যবহার করা হয়। ২৫টি প্যারাসল কোষ ৬১ ইলেকট্রোড MAE এর উপর ছিল, যেখানে ইলেকট্রোড ঘনত্ব প্যারাসল কোষের ঘনত্বের চেয়ে অনেক বেশি, ফলে একক প্যারাসল কোষের রিসেপ্টিভ ফিল্ডের মধ্যে একাধিক ইলেকট্রোড ছিল। উদ্দীপনা থ্রেশহোল্ড পরিমাপের পাশাপাশি সর্বোত্তম উদ্দীপনার অবস্থানও নির্ধারিত হয়, যা হলো লক্ষ্য কোষের তুলনায় উদ্দীপক ইলেকট্রোডের সেই অবস্থান যেখানে সর্বনিম্ন থ্রেশহোল্ড পাওয়া যায়। আশ্চর্যের বিষয়, এটি কোষের সোমার উপর ছিল না, বরং অ্যাক্সনের পথে প্রায় ১৩ মাইক্রোমিটার দূরে পাওয়া গেছে। এরপর থ্রেশহোল্ড কারেন্টগুলি যেমন ইলেকট্রোড থেকে সোমা দূরত্ব বাড়ে তেমনি গুণগতভাবে বাড়তে থাকে। গবেষণায় দেখা গেছে, সব উদ্দীপনা থ্রেশহোল্ড নিরাপত্তা সীমার (প্রায় ০.০৫ mC/cm², যেখানে ০.১ mC/cm² হলো ন্যূনতম নিরাপত্তা সীমা) অনেক নিচে ছিল, এবং কোষের প্রতিক্রিয়া দ্রুত (গড় ০.২ মিলিসেকেন্ড বিলম্ব) এবং যথেষ্ট নির্ভুল ছিল (বিলম্বের পরিবর্তনশীলতা কম)। উচ্চ ইলেকট্রোড ঘনত্ব লক্ষ্য কোষের নির্ভুল উদ্দীপনা নিশ্চিত করলেও পার্শ্ববর্তী কোষকে স্পাইক উৎপাদনে বাধা দেয়।
বিকল্প প্রযুক্তিগত পদ্ধতির সংক্ষিপ্ত বিবরণ
সম্পাদনাএই অংশে আমরা বর্তমানে গবেষণাধীন কিছু বিকল্প পদ্ধতি এবং প্রযুক্তির সংক্ষিপ্ত বিবরণ দেব।
ন্যানোটিউব ইলেকট্রোড
সম্পাদনাক্লাসিক MAE গুলোতে ইলেকট্রোড টাইটেনিয়াম নাইট্রাইড বা ইন্ডিয়াম টিন অক্সাইড দিয়ে তৈরি, যা দীর্ঘমেয়াদে বায়োকমপ্যাটিবিলিটির বড় সমস্যা তৈরি করে । কার্বন ন্যানোটিউব (CNT) একটি প্রতিশ্রুতিবদ্ধ বিকল্প যা কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য নিয়ে আসে। প্রথমত, সেগুলো সম্পূর্ণ বায়োকমপ্যাটিবল কারণ সেগুলো বিশুদ্ধ কার্বন দিয়ে তৈরি। দ্বিতীয়ত, তাদের দৃঢ়তা দীর্ঘমেয়াদী ইমপ্লান্টেশনের জন্য উপযোগী। তৃতীয়ত, ভাল বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা ইলেকট্রোড হিসেবে কার্যকর। এবং সর্বশেষে, তাদের খুবই ছিদ্রযুক্ত প্রকৃতি বড় যোগাযোগ ক্ষেত্র তৈরি করে, যা নিউরনগুলোকে CNT এর উপর বাড়তে সাহায্য করে, ফলে নিউরন-ইলেকট্রোড সংযোগ উন্নত হয় এবং কোষ উদ্দীপনা জন্য প্রয়োজনীয় কারেন্ট কমে যায়। তবে, CNT ইলেকট্রোড সম্প্রতি আবির্ভূত হওয়ায় এখনো খুব কম বৈজ্ঞানিক ফলাফল পাওয়া গেছে।
ওয়্যারলেস ইমপ্লান্ট পদ্ধতি
সম্পাদনারেটিনা ইমপ্লান্টের সবচেয়ে বড় প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ হলো MEA কে বাইরের উৎস থেকে বিদ্যুৎ ও সংকেত সরবরাহের জন্য ব্যবহৃত কেবিলিং। কেবিলিংয়ের মেকানিক্যাল চাপ দীর্ঘমেয়াদী স্থায়িত্বে প্রভাব ফেলে, যা উপাদান ব্যবহারে বড় চ্যালেঞ্জ। ওয়্যারলেস প্রযুক্তি এই সমস্যা এড়াতে পারে। চোখের মধ্য দিয়ে আসা আলোই যথেষ্ট শক্তি নয় কোষ উদ্দীপনার জন্য, তাই অতিরিক্ত শক্তি সরবরাহ দরকার। স্ট্যানফোর্ড স্কুল অব মেডিসিনের একটি পদ্ধতিতে ইনফ্রারেড LCD ডিসপ্লে ব্যবহার করে ভিডিও ক্যামেরার মাধ্যমে দৃশ্য গগলসে প্রক্ষেপণ করা হয়, যা IR পালস রেটিনার উপর অবস্থিত চিপে পাঠায়। চিপটি একটি ফটোভোলটাইক রিচার্জেবল ব্যাটারি ব্যবহার করে IR আলোকে শক্তিশালী উদ্দীপনা পালসে রূপান্তর করে। সাবরেটিনাল পদ্ধতির মত, চোখের ন্যাচারাল ফোকাস বজায় থাকে কারণ চোখ স্বাধীনভাবে চলতে পারে, ফলে গগলসের IR চিত্রের বিভিন্ন অংশ চোখের বিভিন্ন স্থানে প্রক্ষেপিত হয়। ইনফ্রারেড আলো ব্যবহার না করে, বাহ্যিক যন্ত্র থেকে ইলেকট্রিক শক্তি এবং ডেটা ইন্ডাক্টিভ কয়েলের মাধ্যমে প্রেরণ করাও সম্ভব। এই প্রযুক্তি EPIRET3 রেটিনা ইমপ্লান্টে সফলভাবে ব্যবহার ও পরীক্ষা হয়েছে । তবে এই পরীক্ষাগুলো প্রুফ-অফ-কনসেপ্ট মাত্র ছিল, যেখানে শুধুমাত্র রোগীর ইলেকট্রোডে উদ্দীপনা পেয়ে ভিজ্যুয়াল সিগন্যাল অনুভব করার সক্ষমতা যাচাই করা হয়েছিল।
দিকনির্দেশিত স্নায়বিক বৃদ্ধি
সম্পাদনাএকটি খুবই সুনির্দিষ্ট স্নায়বিক উদ্দীপনা খুব কম কারেন্টে এবং দীর্ঘ দূরত্বে দেওয়ার উপায় হলো স্নায়ুগুলোকে তাদের শাখাগুলো ইলেকট্রোডের উপরে বৃদ্ধি পেতে উৎসাহিত করা। রেটিনাল টিস্যুর উপরে সঠিক রাসায়নিক দ্রবণ প্রয়োগ করে স্নায়বৃদ্ধি উৎসাহিত করা যায়। এটি অর্জন করা হয় এমইএ (MEA) এর পৃষ্ঠের উপর লামিনিনের একটি স্তর প্রয়োগ করে। স্নায়ুর পথগুলো নিয়ন্ত্রণ করার জন্য লামিনিন এমইএর পৃষ্ঠে সাদৃশ্যভাবে নয় বরং সরু পথের আকারে প্রয়োগ করা হয়, যা স্নায়ুগুলোর সংযোগের প্যাটার্ন অনুযায়ী গঠিত হয়। এই পদ্ধতিকে “মাইক্রোকন্টাক্ট প্রিন্টিং” বলা হয়। ফিগার ৫-এ লামিনিনের পথগুলোর চিত্র দেখানো হয়েছে। এই পদ্ধতিতে সফল দিকনির্দেশিত স্নায়ুবৃদ্ধি ক্লাসিক ইলেকট্রোড উদ্দীপনার তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম কারেন্ট প্রয়োগ করে স্নায়বিক প্রতিক্রিয়া নির্ভরযোগ্যভাবে উদ্দীপিত করতে সক্ষম হয়েছে [১২]। তদুপরি, উদ্দীপনা থ্রেশহোল্ড এখন ইলেকট্রোড-সোমা দূরত্বের সাথে বর্গাঙ্কীয় বৃদ্ধি অনুসরণ করে না, বরং ২০০ মাইক্রোমিটার বা তার বেশি দীর্ঘ দূরত্বেও একই নিম্ন স্তরে স্থিত থাকে।
রেটিনাল কার্যকারিতার চরিত্রায়নের জন্য মাইক্রোইলেকট্রোড অ্যারে: সিএমওএস ভিত্তিক প্রযুক্তি
সম্পাদনারেটিনাল ইমপ্লান্টগুলোর চ্যালেঞ্জ সেকশনে পূর্বে ব্যাখ্যা করা হয়েছে, অনেক মাইক্রোইলেকট্রোড অ্যারে বড় পিচ এবং কম ইলেকট্রোড থাকার কারণে স্নায়ুতে সুনির্দিষ্টতা এবং লক্ষ্য নির্ধারণে সীমাবদ্ধ। এটি স্নায়বিক নেটওয়ার্কের গতিবিদ্যা এবং কার্যকারিতা দেখতে বাধা দেয়। বিশেষ করে, এক্সোনাল গতি এবং এক্সোনাল তথ্য প্রক্রিয়াকরণের মতো অনেক কোষীয় বিস্তারিত কম ঘনত্বের অ্যারেতে হারিয়ে যায়। সম্প্রতি, গবেষকরা কমপ্লিমেন্টারি-অক্সাইড-সেমিকন্ডাক্টর (CMOS) প্রযুক্তির সুবিধা নিয়ে উচ্চ ঘনত্বের মাইক্রোইলেকট্রোড অ্যারে তৈরি করেছেন, যা উচ্চ স্থানীয় রেজোলিউশন এবং প্লাটিনাম ব্ল্যাক ডিপোজিশনের মাধ্যমে উচ্চ সিগন্যাল-টু-নয়েজ রেশিও প্রদান করে। এই ধরনের অ্যারেতে ৩.৮৫ x ২.১০ মিমি² সাইজের সেন্সিং অ্যারেতে ২৬৪০০ মাইক্রোইলেকট্রোড থাকতে পারে। ১৭.৫ μm পিচ সহ, ইলেকট্রোড ঘনত্ব ৩২৬৫ ইলেকট্রোড প্রতি μm² এবং ১০২৪ রিডআউট চ্যানেল সহ [১৩]। ইলেকট্রোডের নিচে থাকা অনেক সুইচের মাধ্যমে বিভিন্ন ইলেকট্রোড কনফিগারেশন ব্যবহার করে স্নায়ু জনসংখ্যার মূল্যায়ন করা যায়। এই সংবেদনশীল ও ঘন মাইক্রোইলেকট্রোড চিপ ব্যবহার করে একক কোষ শনাক্তকরণ, নেটওয়ার্ক স্তরের বিশ্লেষণ এবং এক্সোনাল তথ্য রেকর্ডিং করা সম্ভব। এই প্রযুক্তি বিদ্যুৎচিকিৎসাগত ফেনোটাইপ “বায়োমার্কার” নির্ধারণের দ্বার খুলে দেয় রোগ মডেলিং এবং টিস্যুর কার্যকারিতা নির্ধারণে, কারণ একটি বিচ্ছিন্ন রেটিনা প্লেট করে মাইক্রোইলেকট্রোড অ্যারেতে রেকর্ডিং করা যায় [১৪]।
রেটিনাল রেকর্ডিং
সম্পাদনাআলো সংকেত রেটিনায় ব্যাখ্যা করা হয় এবং এই তথ্য গ্যাংগ্লিয়ন স্তরের স্নায়ুগুলোর মধ্যে সংরক্ষিত থাকে, যাদের রেটিনাল গ্যাংগ্লিয়ন সেল (RGC) বলা হয়। এই কোষগুলি অ্যাকশন পটেনশিয়ালের মাধ্যমে তথ্য পাঠায় যা মাইক্রোইলেকট্রোড অ্যারে দ্বারা রেকর্ড করা যায়, রেটিনাল সার্কিটরি, বিকাশ এবং ভিজ্যুয়াল সিনের এনকোডিং বোঝার জন্য। এই ইন ভিট্রো পরীক্ষাগুলি সাধারণত রেটিনাকে তার স্বাভাবিক টিস্যু থেকে বিচ্ছিন্ন করে, রেটিনাল গ্যাংগ্লিয়ন সেল নিচের দিকে মুখ করে অ্যারেতে প্লেট করে এবং আলো উদ্দীপনা ব্যবহার করে রেকর্ড করা হয়। পরে ডেটা স্পাইক সর্টিং বিশ্লেষণ করা হয়, যা পরবর্তীতে ব্যাখ্যা করা হবে। ফটোরিসেপ্টর প্রতিক্রিয়া নির্ধারণ এবং কার্যকারিতা মূল্যায়নের জন্য ড্রাগ ব্লকার এবং বিভিন্ন আলোর উদ্দীপনা ব্যবহার করা যেতে পারে। আরও গবেষকরা রেটিনাল মিউটেশনগুলোর RGC স্পাইকিং আচরণের প্রভাব মূল্যায়ন করে বিদ্যুৎচিকিৎসাগত বায়োমার্কার নির্ধারণ করতে পারেন। এক পরীক্ষায়, গবেষকরা ওয়াইল্ড টাইপ মাউস রেটিনা এবং FRMD7 নকআউট মাউস ব্যবহার করে মাইক্রোইলেকট্রোড অ্যারে ব্যবহার করেন। FRMD7 হলো একটি মিউটেশন যা প্রভাবিত ব্যক্তিদের দ্রুত দৃষ্টিপথ-নির্ভর চোখের গতি সম্পর্কিত। মাইক্রোইলেকট্রোড অ্যারে রেকর্ডিং সেশন থেকে ডেটা নির্দেশ করে যে রেটিনায় অনুভূমিক দিকনির্দেশিত কোষের প্রতিক্রিয়া হারিয়েছে। ওয়াইল্ড টাইপ মাউসদের অনুভূমিক বা উল্লম্ব দিকনির্দেশিত কোষের প্রতিক্রিয়া হারায়নি। এই ফলাফল মাইক্রোইলেকট্রোড অ্যারে প্রযুক্তি ব্যবহার করে ভবিষ্যতে রেটিনাল রোগের বিদ্যুৎচিকিৎসাগত বায়োমার্কার নির্ধারণের সম্ভাবনা দেখায় [১৫]।
স্পাইক সর্টিং
সম্পাদনাসর্বশেষ মাইক্রোইলেকট্রোড প্রযুক্তির মাধ্যমে হাজার হাজার ইলেকট্রোড থেকে একসাথে প্রচুর পরিমাণে বৈদ্যুতিক তথ্য বিশ্লেষণ করা যায় যা স্নায়বিক তথ্য প্রকাশ করে। স্নায়ুবিজ্ঞানে মাইক্রোইলেকট্রোড অ্যারে ব্যবহার করলে, নিউরনের (অ্যাকশন পটেনশিয়াল) বৈদ্যুতিক সংকেত বাহ্যিকভাবে রেকর্ড করা হয়। অর্থাৎ এই রেকর্ডিংয়ে সংকেতটি প্যাচ ক্ল্যাম্পের বিপরীত; অ্যাকশন পটেনশিয়ালের অ্যাম্প্লিটিউড নেতিবাচক হয়। এই বাহ্যিক সংকেত শুধুমাত্র অ্যাকশন পটেনশিয়াল নয়, সাইনাপটিক প্রক্রিয়ার (লোকাল ফিল্ড পটেনশিয়াল) তথ্যও বহন করে, যা ফিল্টারিং ও বিশ্লেষণের মাধ্যমে শনাক্ত করা যায়। এই বৈদ্যুতিক তথ্য একক নিউরনের সাথে যুক্ত করার প্রক্রিয়াটিকে স্পাইক সর্টিং বলা হয়।
মাইক্রোইলেকট্রোড রেকর্ডিংয়ে প্রধানত স্পাইক-ট্রেন বিশ্লেষণ করা হয়। নিউরন তার স্পাইকিং কার্যকলাপ দ্বারা শনাক্ত করা যায়, কারণ প্রতিটি ইভেন্টের সময় নির্ভর করে নিউরনের আকার, গঠন এবং ইলেকট্রোডের আপেক্ষিক অবস্থানের ওপর। হাজার হাজার নিউরন থেকে রেকর্ডিং করার সময় স্পাইক সর্টিং খুব চ্যালেঞ্জিং হয়, যা ককটেল পার্টি ফেনোমেনন হিসেবে পরিচিত। একাধিক নিউরন নিকটবর্তী অবস্থায় থাকা কারণে একটি ইলেকট্রোড একাধিক নিউরনের সংকেত গ্রহণ করতে পারে। তাই স্পাইক সর্টিং একক নিউরনের বৈদ্যুতিক “কথোপকথন” শনাক্ত করে যা অনেক ব্যাকগ্রাউন্ড “কথোপকথন”-এর মধ্যে ঘটে। স্পাইক সর্টিং একটি বহু ধাপের প্রক্রিয়া যা কাঁচা তথ্য নিয়ে প্রতিটি স্পাইক একক নিউরনের সাথে যুক্ত করে।
স্পাইক সর্টিং প্রক্রিয়ার সাধারণ ধাপগুলো হলো: কাঁচা ডেটা প্রি-প্রসেসিং → স্পাইক সনাক্তকরণ → স্পাইক নির্যাস এবং সঙ্গতি → বৈশিষ্ট্য নির্যাস → ক্লাস্টারিং → শ্রেণীবিন্যাস। এই কর্মপ্রবাহে স্পাইক সর্টিং অ্যালগরিদম প্রথমে কাঁচা ডেটা থেকে কম ফ্রিকোয়েন্সির শব্দ ফিল্টার করে প্রি-প্রসেস করে। তারপর একটি ভোল্টেজ থ্রেশহোল্ড ব্যবহার করে স্পাইক সনাক্ত করে। এরপর একক স্পাইক তরঙ্গরেখাগুলো নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যের সঙ্গে সঙ্গতিপূর্ণ করতে সামঞ্জস্য করা হয়। তারপরে প্রধান উপাদান বিশ্লেষণ (PCA) বা ওয়েভলেট ব্যবহার করে প্রতিটি তরঙ্গরেখার বৈশিষ্ট্য নির্যাস করা হয়, যা ডেটার মাত্রা হ্রাস করে দরকারি তথ্য সংরক্ষণ করে। স্পাইকগুলো পরে ক্লাস্টারিং করা হয় যাতে প্রতিটি নিউরনের জন্য একটি টেমপ্লেট তৈরি হয়। প্রতিটি নিউরনের ডেটা এইভাবে শ্রেণীবদ্ধ হয়। স্পাইক সর্টিং এর জন্য কোন “একটি মাত্র পদ্ধতি” নেই, কারণ বিভিন্ন কোষ, প্রজাতি এবং রেকর্ডিং ধরণের জন্য পদ্ধতি সামঞ্জস্য করতে হয়। তবে একবার ডেটা স্পাইক সর্টেড হলে, ইন্টারস্পাইক ইন্টারভ্যাল, রিফ্র্যাক্টরি পিরিয়ড এবং একক নিউরনের ডেটা তুলনা করার মতো অনেক তথ্য পাওয়া যায় [১৬]।
তথ্যসূত্র
সম্পাদনা- ↑ Larry Squire; ও অন্যান্য (২০১২)। Fundamental Neuroscience 4th edition।
- ↑ Lan Yue, James D. Weiland, Botond Roska, Mark S. Humayun (২০১৬)। "Retinal stimulation strategies to restore vision: Fundamentals and Systems"।}
- ↑ Jackson, G.R., Owsley, C., Curcio, C.A (২০০২)। "Photoreceptor degeneration and dysfunction in aging and age-related maculopathy."।}
- ↑ Shigeru Sato, Yoshihiro Omori; ও অন্যান্য (২০০৮)। "Pikachurin, a dystroglycan ligand, is essential for photoreceptor ribbon synapse formation"।}
- ↑ Jost B. Jonas, UlrikeSchneider, Gottfried O.H. Naumann (১৯৯২)। "Count and density of human retinal photoreceptors"। Springer।
- ↑ Ashmore Jonathan (২০০৮)। "Cochlear Outer Hair Cell Motility"। American Physiological Society।}
- ↑ Chris Sekirnjak, PawelHottowy, Alexander Sher, Wladyslaw Dabrowski, Alan M. Litke, E.J. Chichilnisky (২০০৮)। "High-Resolution Electrical Stimulation of Primate Retina for Epiretinal Implant Design"। Society of Neuroscience।}
- ↑ Jong-Mo Seo; ও অন্যান্য (২০০৪)। "Biocompatibility of polyimide microelectrode array for retinal stimulation"।}
- ↑ Eui Tae Kim; ও অন্যান্য (২০০৯)। "Feasibility of Microelectrode Array (MEA) Based on Silicone-Polyimide hybrid for retina prosthesis"।}
- ↑ Eui Ta Eberhart Zrenner, KarlUlrich Bartz-Schmidt, Heval Benav, Dorothea Besch, Anna Bruckmann, Veit-Peter Gabel, Florian Gekeler, Udo Greppmaier, Alex Harscher, Steffen Kibbel, Johannes Koch, Akos Kusnyerik, tobias Peters, Katarina Stingl, Helmut Sachs et al.e Kim; ও অন্যান্য (২০১০)। "Subretinal electronic chips allow blind patients to read letters and combine them to words"।}
- ↑ Pritchard Roy। "Stabilized Images on the Retina"।}
- ↑ Neville Z. Mehenti, GrehS. Tsien, Theodore Leng, Harvey A. Fishman, Stacey F. Bent (২০০৬)। "A model retinal interface based on directed neuronal growth for single cell stimulation"। Springer।}
- ↑ Jan Muller; ও অন্যান্য (২০১৫)। "High-resolution CMOS MEA platform to study neurons at subcellular, cellular, and network levels"।}
- ↑ Fiscella M; ও অন্যান্য (২০১২)। "Recording from defined populations of retinal ganglion cells using a high-density cmos-integrated microelectrode array with real-time switchable electrode selection"।}
- ↑ Fiscella M, Yonehara K, Drinnenberg A, Franke F, Müller J, Roska B and Hierlemann A (২০১৬)। "Screening Transgenic Mouse Models of Human Eye Diseases with CMOS High-Density Microelectrode Arrays"।}
- ↑ Gaute T Einevoll, Felix Franke, Espen Hagen, Christophe Pouzat, and Kenneth D Harris (২০১২)। "Towards reliable spike-train recordings from thousands of neurons with multielectrodes"।}