Ученые разрабатывают искусственное зрение

Искусственное зрение

Ученые разрабатывают искусственное зрение

21.03.2001 Барбара Форстер

Искусственное зрение все больше становится реальностью как в науке, так и медицине — сочинители фантастических романов о таком и не помышляли.

Летом прошлого года первые изготовленные из кремния искусственные сетчатки были имплантированы трем слепым пациентам.

Все трое страдали почти полной потерей зрения, вызванной retinitis pigmentosa (RP), — болезнью глаз, повреждающей ночное и периферийное зрение. Они выписались из больницы на следующий после операции день.

Имплантант ASR в подсетчаточной области (а) и солнечные элементы на имплантированной микросхеме (б) под увеличением

Изобрели искусственную кремниевую сетчатку (ASR, от artificial silicon retina) основатели компании Optobionics братья Винсент и Алан Чоу. ASR представляет собой микросхему диаметром 2 мм и толщиной меньше человеческого волоса. На кремниевой пластине размещается порядка 3500 микроскопических солнечных элементов, которые преобразуют свет в электрические импульсы.

Микросхема, созданная для замены поврежденных фоторецепторов — светочувствительных элементов глаза, преобразующих в здоровом глазу свет в электрический сигналы, — работает от внешнего света, у нее нет батареек или проводов.

Искусственная кремниевая сетчатка хирургическим способом имплантируется под сетчаткой пациента, в так называемом подсетчаточном пространстве, и генерирует визуальные сигналы, сходные с сигналами, производимыми биологическим фоторецепторным слоем.

В действительности ASR работает с фоторецепторами, еще не утратившими возможность функционировать. «Если микросхема сможет с ними взаимодействовать в течение некоторого продолжительного времени, значит, мы движемся к цели верной дорогой», — уверен Алан Чоу.

Люди, страдающие retinitis pigmentosa, постепенно утрачивают фоторецепторы. Вообще же это собирательное название многих заболеваний глаз, в результате которых происходит разрушение фоторецепторного слоя.

Возрастное возникновение пятен на роговице (AMD, от age-related macular degeneration), по мнению братьев Чоу, также поддается коррекции с помощью искусственной кремниевой сетчатки. Пятна на роговице являются следствием старения организма, но точная причина пока не известна. От подобных болезней страдают более 30 млн. населения планеты, они часто приводят к неизлечимой слепоте.

На сегодняшний день ASR не в состоянии справиться с глаукомой, связанной с повреждением нерва, и не помогает при диабете, приводящем к появлению рубцов на сетчатке. Бессильна искусственная сетчатка при сотрясениях и других мозговых травмах.

«Сейчас мы пытаемся понять, куда двигаться дальше, — рассказывают о своих планах братья Чоу. — Как только удастся определиться, можно будет поэкспериментировать с изменением параметров».

Искусственная сетчатка преобразует свет в импульсы,которые, по замыслу изобретателей, пойдут по оптическому нерву в мозг

Естественное и искусственное зрение

Процесс «видения» можно сравнить с работой фотокамеры. В фотокамере световые лучи проходят через набор линз, фокусирующих изображение на пленке. В здоровом глазу лучи света проходят через роговицу и хрусталик, который фокусирует изображение на сетчатке, представляющей собой слой светочувствительных элементов, выстилающих заднюю поверхность глаза.

Пятно (macula) — это область сетчатки, получающая и обрабатывающая детальные изображения и посылающая их в мозг по зрительному нерву. Многослойное пятно обеспечивает изображениям, которые мы видим, высочайшую степень разрешения. Повреждено пятно — ухудшается зрение. Что делать в этом случае? Вводить ASR.

Тысячи микроскопических элементов ASR подсоединены к электроду, преобразующему входящие световые изображения в импульсы. Эти элементы стимулируют работу оставшихся работоспособных элементов сетчатки и вырабатывают визуальные сигналы, сходные с сигналами, генерируемыми здоровым глазом. «Искусственные» сигналы могут быть затем обработаны и посланы по зрительному нерву в мозг.

В экспериментах с животными в 80-х годах братья Чоу стимулировали ASR инфракрасным светом и регистрировали отклик сетчатки. Но животные, к сожалению, не могут говорить, поэтому неизвестно, что же, в сущности, происходило.

Более существенные результаты

Около трех лет назад братья собрали достаточное количество данных для того, чтобы обратиться в Управление питания и лекарственных препаратов за разрешением на проведение клинических экспериментов с участием человека. В качестве кандидатов были выбраны три пациента в возрасте от 45 до 75 лет, долгое время страдавших сетчаточной слепотой.

«Мы отобрали людей с наиболее серьезными нарушениями, так что если им удастся хоть что-то увидеть, результаты будут самыми обнадеживающими, — рассказал об эксперименте Алан Чоу. — Нам хотелось начать как можно скорее, мы тревожились только по поводу слишком поспешных выводов, которые могут быть сделаны в результате экспериментов».

Создатели искусственной сетчатки подчеркивают, что в настоящий момент их устройство не в состоянии помочь пациентам видеть так, как делают это здоровые люди.

«Можно будет говорить о блестящем результате, если плотность элементов окажется достаточной, чтобы пациенты могли видеть движущиеся объекты. В идеале им нужно различать формы и очертания предметов», — говорит Ларри Бланкеншип, управляющий директор компании Optobionics.

Отторжения имплантанта изобретатели не боятся. «Как только искусственная сетчатка имплантирована, вокруг нее образуется вакуум, это вполне предсказуемо», — считают Чоу. Уже можно утверждать, что искусственная кремниевая сетчатка — монументальное научное достижение, которое поможет навсегда избавиться от угрозы некоторых форм слепоты.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Источник: https://www.osp.ru/cw/2001/11/39615

Мир чужими глазами: искусственное зрение – уже реальность

Ученые разрабатывают искусственное зрение

В России более 40 миллионов человек имеют проблемы со зрением. Действительно, хорошее зрение это настоящий дар, ценность которого по настоящему понимаешь только тогда, когда начинаешь его терять.

Лучше других это понимают офтальмологи и не перестают искать новые формы коррекции зрения даже в самых тяжелых случаях. На днях стало известно, что Новосибирским офтальмологам удалось создать искусственный хрусталик глаза. В России аналогов этого изобретения нет.

«Сибирский хрусталик», именно так называется совместная разработка офтальмологов и ученых института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Академии Наук, уже проходит клинические испытания.

Операция по пересадке искусственного хрусталика длится 15 минут. Линзу вводят через разрез размером всего 3 миллиметра.

Искусственный хрусталик работает точно так же, как естественный. Раньше после подобной операции пациент оставался либо близоруким, либо дальнозорким. Новая мультифокусная линза возвращает зрение полностью.

До этого офтальмологи использовали только импортные линзы. Но «сибирский хрусталик» дешевле, и по качеству не уступает зарубежным аналогам. Клинические испытания искусственного хрусталика продлятся около года. В случае успешного результата производство новой мультифокусной линзы поставят на поток.

Заокеанские ученые предлагают более радикальный способ решения проблемы. В местных научных кругах давно уже царит дух киберпанка. Поэтому не удивительно, что Лаксман Саджер из университета Иллинойса в Чикаго создал прототип микроскопического внутриглазного имплантата, способного при многих типах заболеваний улучшить зрение пациента.

В отличие от предшественников, новый микрочип, воспринимающий свет, не будет воздействовать на нервные клетки глазного дна при помощи разрядов тока и не станет нагревать глазное яблоко.

При попадании света на участок чипа, микроскопический пьезоэлектрический элемент будет выбрасывать на нейрон сетчатки небольшую порцию химиката-нейромедиатора. Запас этого вещества будет храниться внутри имплантата.

Чип выполнен в виде диска диаметром 1,5 миллиметра и толщиной 15 микронов. Саджер разместил в нём пьезокерамические головки (они поставляют медиатор к клеткам глазного дна.) и питающие их солнечные элементы.

По мнению автора, такой аппарат сможет «включить» несколько дополнительных пикселей для людей, которые слепнут от возрастной деградации сетчатки и пигментоза.

Другим путем пошел известный офтальмолог из Уфы Эрнст Мулдашев. 28 января 2000 года во Всероссийском центре глазной и пластической хирургии он впервые в мире произвел успешную операцию пересадки глаза. Операция протекала шесть часов и завершилась воссозданием глаза в пустой глазнице 37-летней Тамары Горбачевой, много лет назад потерявшей зрение в результате болезни.

Пересадка глаза стала возможной в результате развития так называемой регенеративной хирургии, то есть хирургии, направленной на «выращивание» собственных тканей человека.

Около 20 лет назад профессором Мулдашевым был изобретен биоматериал, который назвали «Аллоплант».

Этот материал готовится из ткани умерших людей путем их специальной химической обработки, в результате чего они не отторгаются организмом и постепенно замещаются собственной тканью пациента.

В настоящее время на базе различных видов Аллопланта удается стимулировать рост таких тканей, как кровеносные и лимфатические сосуды, склера, конъюнктива, костная ткань, ткань печени и т.п.

Для воссоздания глаза Эрнст Мулдашев создал отдельно каркас, отдельно хориоидею (сосудистая оболочка глаза, которая питает сетчатку.

Врач использовал сетчатку и роговицу глаза донора, а все остальное сделал из Аллопланта. Операция прошла успешно. Пациентка, которая была абсолютно слепой, отреагировала на луч офтальмологического микроскопа.

Через несколько дней она уже могла указать, с какой стороны направлен в глаз источник света.

Профессор Мулдашев считает, что не все действует на основе «условных рефлексов». Есть научные доказательства того, что существует биоэнергетический слепок человеческого тела. Сетчатка, которую он пересадил, имеет такой слепок, зрительный нерв – тоже.

Между этими структурами должен образоваться быстрый контакт. То есть на уровне волн мозг должен начать «получать информацию от пересаженной сетчатки другого человека». Наверное, именно это и произошло. Возможно, в будущем такие операции будут обычным делом.

НТВ, Membrana, Аlloplant.ru, Утро.ру

Читать эту статью на английском: World through the eyes of strangers: artificial vision – a reality

После пробуждения человек берет в руки телефон и проверяет ленту: он заходит во все приложения и социальные сети, чтобы убедиться — ничего не было упущено за время, пока он отсутствовал.

Потом за завтраком может посмотреть милое видео, по дороге на работу заняться чтением новостей. На работе тоже приходится использовать ноутбук или планшет слишком часто. Так получается, что жизнь буквально проходит в телефоне, компьютере, перед телевизором. Гаджеты не просто становятся часть будней, без них человек не чувствует спокойствия или уверенности.

Многие люди стали постепенно или резко отказываться от использования смартфонов и ноутбуков. Что меняется в жизни, когда она становится свободной от воздействия социальных сетей и различных приложений?

1. Центр жизни переходит из телефона в реальную жизнь

Когда человек постепенно отказывается от использования гаджетов, он начинает понимать, что у него становится больше свободного времени. Конечно, взаимосвязь вполне логичная. Но многие приходят в шок, когда понимают — раньше в телефоне было всё. Он являлся центром жизни: звонки, сообщения и игры. Без них же невозможно жить и активно участвовать в жизни окружающих людей.

По мере отказа начинает приходить ощущение — реальность может быть интересной без фанатичных проверок социальных сетей и ответов на сообщения. Человек будто избавляется от очередной зависимости и не боится измениться. Центром жизни могут стать дети, на них не хватало времени. А лучше, чтобы центром жизни в любой момент пути человек становился сам для себя.

2. Погружение в жизнь близких людей (и в свою)

Во время прогулок в с друзьями или редких встреч с давними подругами практически все не отходят от телефонов. Нужно разобраться с работой, найти подходящее место для празднования дня рождения или просто просмотреть новые публикации за день.

Контакт между группой людей может создаться лишь в том случае, если каждый из присутствующих проявляет желание общаться, рассказывать о новых событиях. Люди могут быть рады видеть друг друга, но зависимость гораздо сильнее обычных дружеских чувств — она преобладает и не дает нормально завязать разговор.

Жизнь без гаджетов может показаться слишком хорошей, но она действительно слишком хороша.

3. Полный отказ или частичный — уже прогресс

Есть полные приверженцы мнения, что гаджеты делают мир хуже, делают человека хуже, мешают нормально жить и развиваться. Они полностью отказываются от использования телефона, не видят пользы в ноутбуке и стараются даже не говорить о телевизоре. Но чаще всего люди делают это потому, что нужно.

Они не чувствуют давления или недостатка свободного времени из-за постоянного просмотра социальных сетей. Если и отказываться от использования гаджетов, нужно делать это осознанно и ставить определенные цели на будущее. Оно может показаться страшным без телефона, но на деле лишь будет приносить удовольствие и доставлять реальную пользу для всех сфер жизни.

sites.google.com

Источник: http://www.yoki.ru/creatiff/hitech/27-04-2006/22005-glaza-0/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.