Ученые из американского университета в Стэнфорде разработали новый тип электронной сетчатки глаза Бионический глаз, появившийся в 1968 году, всегда был громоздким, что не позволяло применять его на практике. Прежде необходимость имплантировать всю электронику бионического глаза (а также мощный источник питания) прямо в глаз вызывала массу проблем медицинского характера. После вживления относительно объёмных устройств возникали воспаление, связанная с ним потеря нервных клеток рядом с имплантатом, а также накопление астроцитов, плавно переходящее в формирование астроглии - своего рода плёнки, блокирующей сигнал от электродов к нервным окончаниям в глазу. Чтобы избежать этого, надо было увеличивать расстояние между электродами (это снижало интенсивность воспалительного процесса и формирования астроглии). Но тогда резко падала максимально допустимая плотность потока видеоинформации, которую удавалось передать нервным окончаниям слепого.
Другим существенным недостатком существовавших схем бионического глаза было то, что для изменения направления «взгляда» пациенту требовалось самостоятельно перемещать внешнюю камеру в пространстве, поскольку использовать естественный вид перемещения взгляда он не мог.
Принцип работы нового устройства довольно прост. Применение для передачи данных фотоэлементов, с их измеряемой в нанометрах толщиной и отсутствующими проводами, сняло основную часть проблем. Поскольку информационные импульсы, посылаемые видеоочками на фотоэлементы, одновременно снабжают последние энергией, отпала и необходимость в имплантации источника питания.
Носитель такого искусственного глаза, точнее – вживленной в глаз электронной сетчатки, носит специальные очки со встроенной с наружной стороны видеокамерой, которая также подключена к специальному карманному компьютеру. Камера, расположенная в очках, постоянно работает, принимая внешние изображения и непрерывно преобразуя свет в порции электронных импульсов, передавая их на компьютер. Каждый «кадр» такого изображения обрабатывается на этом компьютере и разделяется на две половинки - для каждого глаза. Полученные удвоенные кадры передается в специальные инфракрасные излучатели, расположенные на обратной стороне линз очков. Эти излучатели испускают короткие импульсы инфракрасного диапазона, которые попадают в глаз на пассивные фотодатчики искусственной сетчатки и активируют их. В фотодатчиках возбуждаются электрические импульсы, кодирующие картинку, которые затем передаются в оптические нейроны, к которым вживлены эти датчики. По нейронам сигнал передается в головной мозг. Поскольку информационные импульсы, посылаемые видеоочками на фотоэлементы, одновременно снабжают последние энергией, отпала и необходимость в имплантации источника питания.
Наконец, чтобы переместить взгляд в пределах поля зрения видеоочков, пациент может просто повернуть глаз в нужном направлении, и информация, подаваемая на фотоэлементы и в мозг, сразу же изменится так, как это происходит у здорового человека.
Хотя инфракрасные лучи человек и не видит, но он воспринимает результат воздействия электрических импульсов от датчиков на клетки сетчатки, как изображение. Сам фотодатчик имеет размер 3 мм и покрывает 10% поля зрения в центре сетчатки. Суть этого изобретения в том, что благодаря очкам с полупрозрачным (дихроидным) зеркалом у человека сохраняется естественное восприятие сцены, расположенной перед ним, при помощи визуального объединения изображения, созданного еще живыми фоторецепторами глаза (периферийным зрением), с наложенным на центральную область глаза изображением от видеокамеры.
Эберхарт Цреннер из Тюбингенского университета (Германия), считает, что потребуется от одного до двух лет, чтобы разработка дошла до рынка (ведь ей также нужно будет получить множество сертификационных документов). Однако практически все специалисты сходятся на том, что это самое элегантное и одновременно функциональное из всех доселе представленных решений в области бионического глаза.
Как утверждает профессор офтальмологии Марк Хамейун из Института Глаза в Университете Южной Калифорнии (США) когда глазной протез появится на потребительском рынке, его цена составит около пятнадцати тысяч фунтов стерлингов.
Чтобы проверить работоспособность своей схемы разработчики технологии провели опыты на сетчатке крыс, куда предварительно были имплантированы фотоэлементы. Для обработки изображения, получаемого миниатюрной камерой очков, использовался обычный карманный компьютер. Серия коротких (от 0,5 до 4 мс) инфракрасных импульсов с длиной волны 880–915 нм передавалась на фотоэлементы в сетчатке. Энергия импульсов была очень мала - всего 0,2–10 мВт/мм², что на два порядка ниже безопасного уровня. Столь невысокая интенсивность предусмотрена на случай использования системы человеком с частичной потерей зрения, у которого ещё остаются активные участки сетчатки. После того как фотоэлементы получали эти импульсы, они стимулировали нервные окончания глаза, передавая на них изображение.
Данная разработка не только позволяет решить проблему громоздкого проводного соединения видеодатчиков с электродами, которое применялось в других глазных имплантатах. С ее помощью незрячие люди смогут различать некоторые предметы и простую компьютерную графику, определять местоположения людей и читать отдельные слова. Кроме того, вживление данного устройства в организм человека требует минимального хирургического вмешательства. Для этого хирургу необходимо сделать лишь один небольшой надрез на сетчатке глаза и поместить под нее фоточувствительный компонент устройства.
|
Зеленогорска (красноярского края)
