Estimulación eléctrica con patrones espaciales para mejorar la resolución de prótesis retinianas

Las prótesis retinianas estimulan eléctricamente las neuronas para producir visión artificial en personas ciegas por enfermedades degenerativas de los fotorreceptores. La resolución espacial limitada de los dispositivos actuales resulta en una estimulación indiscriminada de células intercaladas de diferentes tipos, lo que dificulta la reproducción verídica de los patrones de actividad natural en la salida retiniana. Aquí investigamos el uso de patrones espaciales de inyección de corriente para aumentar la resolución espacial de la estimulación, utilizando grabaciones y estimulación de alta densidad con múltiples electrodos de células ganglionares identificadas en retina de macaco aislada. Como se mostró anteriormente, la corriente que pasa a través de un solo electrodo típicamente inducía un solo potencial de espiga en una célula ganglionar retiniana con una precisión temporal submilisegundos. La corriente que pasaba simultáneamente a través de pares de electrodos vecinos modificaba la probabilidad de activación en relación con la inyección a través de un solo electrodo. Esta modificación podría resumirse de manera precisa mediante un modelo lineal por partes de suma de corrientes, consistente con un modelo biofísico simple basado en múltiples sitios de activación. La generalizabilidad del modelo lineal por partes fue probada utilizando las respuestas medidas a la estimulación con dos electrodos para predecir respuestas a la estimulación con tres electrodos. Finalmente, el modelo proporcionó una predicción precisa de cuál entre un conjunto de patrones de estimulación espacial maximizaría la activación selectiva de una célula, mientras minimizaba la activación de una célula vecina. Los resultados demuestran que los patrones de estimulación multielectrodo ajustados basados en un modelo lineal por partes pueden ser útiles para aumentar la resolución espacial de las prótesis retinianas.