Искусственный глаз

 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
http://science.compulenta.ru/33316/

Австралийские ученые создали искусственный глаз.
21 августа 2002 года, 13:50
Текст: Всеволод Седов


В данный момент австралийские исследователи ищут добровольцев для проведения экспериментов по использованию искусственного глаза.

Разработанное ими устройство представляет собой чип, имплантирующийся в глазное яблоко и подсоединенный к камере-очкам. Изображение, получаемое "очками", разбивается на пиксели и передается микрочипу, выполняющему роль сетчатки. Последний, в свою очередь, генерирует электрические импульсы и передает их зрительному нерву по тончайшим проводам.

По сообщению исследователей, испытания на животных прошли успешно, и теперь ученые ищут 5-6 добровольцев для проведения экспериментов над людьми. Добровольцы должны быть абсолютно слепыми, так как для людей со слабым зрением существует риск повреждения глаза.

Грег Суэнинг (Gregg Suaning), работающий над этим проектом более пяти лет, говорит, что "принцип действия искусственного глаза очень схож с принципом действия искусственного уха. Чип распознает электромагнитные волны и воспроизводит симулированный сигнал. Это похоже на радиостанцию, действующую на расстоянии в 25 миллиметров". Отдельный процессор отвечает за преобразование картинки в набор пикселей. Пока нервным клеткам научились передавать лишь изображение разрешением 10 х 10 точек, однако исследователи говорят, что улучшение качества картинки лишь дело времени.

Новая технология, по завершении успешных испытаний, сможет помочь людям, потерявшим зрение, но не слепым от рождения. Основную роль здесь играет работоспособность нервных окончаний глазного нерва и их функциональная спсосбность передавать зрительную информацию в мозг.


Рис. 1. Матрица из 100 электродов, имитирующая сетчатку глаза, в сравнении с пятицентовой австралийской монетой

Рис. 2. Слева - изображение, получаемое очками-камерой. Справа - картинка, передающаяся на глазной нерв
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
http://science.compulenta.ru/23872/

В NASA создали искусственные глаза, которые можно имплантировать людям, лишённым зрения
04 января 2002 года, 15:16
Текст: Кирилл Тихонов


Учёным из исследовательского центра NASA в Хьюстоне удалось создать искусственную сетчатку глаза. "Если мы сможем заменить поражённые палочки и колбочки искусственными, - говорит профессор Хьюстонского университета Алекс Игнатьев, возглавлявший работу над искусственной сетчаткой, - слепой человек получит возможность в определённой степени восстановить своё зрение".

Эксперименты по созданию искусственной сетчатки велись и прежде. Учёные из МИТ и Университета Джонса Хопкинса разрабатывали миниатюрные фотодетекторы на кремниевой основе, но практическая применимость подобных устройств была ограничена. Дело в том, что кремний токсичен, и имплантировать искусственную сетчатку на основе кремния человеку нельзя.

Искусственная сетчатка, разработанная в NASA, лишена этого недостатка. Она состоит из примерно 100 тысяч керамических детекторов микроскопического размера - каждый из них более чем в 20 раз меньше толщины волоса. Сверхтонкая плёнка, содержащая детекторы, выращивается на специальном субстрате послойно, атом за атомом. Технология, используемая для этого, была создана в NASA во время экспериментов на низкоорбитальном спутнике Wake Shield Facility.

Пока учёные затрудняются ответить, каким образом мозг человека воспримет сигналы, передаваемые искусственной сетчаткой, если её пересадить в глаз. Однако они надеются, что организм сможет адаптироваться. Правда, этому, по всей видимости, будет предшествовать период обучения - человеку, обретшему новое зрение, придётся учить пользоваться им как новорожденному ребёнку.


Рис. вверху: схема сетчатки глаза с участком, заменённым на микродетекторы
внизу: плёнка с керамическими микродетекторами размером 30 микрон на полимерной подложке
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Попадаются также сообщения о приборах (лазерных либо светодиодных), проецирующих изображение на сетчатку. Их также называют "исскуственными глазами", но, на мой взгляд, некорректно - область их применения чересчур узка.

Приборы от австралийцев и НАСА, пытающиеся заменить сетчатку - это уже лучше, хотя и далеко от идеала. В идеале, помимо повышения разрешающей способности, хорошо бы подключать их без участия зрительного нерва, непосредственно к зрительному центру мозга.

Но вот только одно маленькое "но"... О создании в Англии подобного глаза передавали по ТВ еще лет 15 назад, и даже показывали размытую картинку из пикселов - даже получше, чем на Рис.2 в первом посте. Однако сколько уж лет прошло, но воз где-то застрял :(

Кто-нибудь в курсе - врали тогда, не врали? Какова текущая ситуация, в чём главные камни преткновения?
 
RU Серокой #10.06.2006 23:33
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★
в чём главные камни преткновения?
 

Вероятно, именно в преобразовании электриеских сигналов в "нервные". Это ж не паяльником по проводам пройтись...
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  
+
-
edit
 

AGRESSOR

литератор
★★★★★
А теоретически из пресловутых стволовых клеток сверхтонкие проводники выращивать не получится?
Трудно искать черную кошку в темной комнате, особенно если ее там нет. Это тем более глупо, если эта кошка умная, смелая и вежливая.(с) С.К.Шойгу.  

Alpha

втянувшийся

Кто-нибудь в курсе - врали тогда, не врали? Какова текущая ситуация, в чём главные камни преткновения?
 


Не врали. Хирургическая офтальмология - дело прибыльное, так что тема не загнется. А главный камень преткновения? Нанобатарейка, само собой. В глаз разъем для подзарядки не воткнешь ;)

Батарея для искусственной сетчатки глаза
19 января 2006 года, 09:57
Текст: Михаил Карпов

Группа учёных из Национальной лаборатории Сандия, во главе со Сьюзан Ремпе, объединились для решения задачи разработки микроскопической батареи, пригодной для питания искусственной сетчатки глаза.

Команда уже выиграла конкурс за грант в 6,5 миллиона долларов от Национального института офтальмологии на учреждение Национального центра разработки биометрических нанопроводников, который будет заниматься продвижением революционных идей в области наномедицины.

Центр будет разрабатывать, моделировать, синтезировать и изготавливать мельчайшие медицинские устройства, в основе которых будут лежать протеины - натуральные и искусственные проводники ионов.

Первой задачей нового центра будет проектирование биологических батарей для всевозможных имплантатов, таких как искусственная сетчатка глаза, которая уже разработана в Офтальмологическом институте Доэни при Университете Южной Калифорнии. Это устройство будет использоваться для коррекции зрения в случае дегенерации жёлтого пятна.

По словам Ремпе, их группа на примере электрических угрей будет изучать феномен вырабатывания электричества живыми организмами, чтобы затем использовать эту информацию в своих разработках.
 
RU Серокой #11.06.2006 14:34
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★
Батарея для искусственной сетчатки глаза
 

Казалось бы - напрашивается мысль использовать солнечнцю батарейку! ) Ан нет, выдумывают чего-то. )
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Alpha
Не врали.
 


То есть у вас есть какие-то сведения о той разработке 15-летней давности?
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Серокой
Казалось бы - напрашивается мысль использовать солнечнцю батарейку! ) Ан нет, выдумывают чего-то. )
 


В глазу-то? С одной стороны - идея изящная, но с другой - маловато там, наверное, неиспользуемого освещённого места для солнечной батарейки.

А вообще, когда идёт речь о батарейках для имплантантов (например, кардиостимуляторов) - ИМХО, напрашивается мысль использовать аккумуляторы, подзаряжаемые без прямого контакта, скажем, через вшитые под кожу антенны.
 
RU Серокой #11.06.2006 15:09
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★
В глазу-то? С одной стороны - идея изящная, но с другой - маловато там, наверное, неиспользуемого освещённого места для солнечной батарейки.
 

Дык всё равно там вырабатывается какое-никакие электричество, на сенсорах. Даже не обязательно городить отдельные ячейки, я думаю. ) А ночью на аккумуляторе. )
Впрочем, отбор мощности, понятно, будет вносить искажения в картинку.

А вообще, когда идёт речь о батарейках для имплантантов (например, кардиостимуляторов) - ИМХО, напрашивается мысль использовать аккумуляторы, подзаряжаемые без прямого контакта, скажем, через вшитые под кожу антенны.
 

Кардиостимулятор и на обычной литиевой батарейке (2,5 В) работает ой как долго, 7-10 лет ресурс! А антенна высокочастотная служит, насколько я знаю, скорее для дистанционного контроля состоянии аппарата и самой батареи.
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  

Alpha

втянувшийся

Казалось бы - напрашивается мысль использовать солнечнцю батарейку! ) Ан нет, выдумывают чего-то. )
 


В теплокровном-то живом организме уж и энергию взять неоткуда, кроме как из внешней среды? А в туалет ночью этот организм наощупь ходить будет? ;D
 

Alpha

втянувшийся

Alpha

То есть у вас есть какие-то сведения о той разработке 15-летней давности?
 


Печатного у меня ничего не осталось, но, поскольку у меня тогда были серьезные проблемы с остротой зрения, то отслеживала все подряд, что офтальмологии касалось. Пробегали материалы по поводу искусственной сетчатки еще в начале 90-х.
 

au

   
★★
Кстати, та жуткая картинка на второй фотке может на самом деле быть лучше, если у сенсора/интерфейса хорошая динамика. Насчёт батарейки - не в ней дело вовсе. Интерфейс между сенсором и мозгом — вот в чём проблема. И это не только в этом примере, но и куда больше в протезировании. Там сигналов куда меньше причём. К тому же если бы это научились делать, можно было бы и соединять порванный спинной мозг "удлиннителем". Но увы.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Серокой
Кардиостимулятор и на обычной литиевой батарейке (2,5 В) работает ой как долго, 7-10 лет ресурс!
 


Это точно без замены батарейки?
Как-то разговаривал со знакомым (он в лабе, которая занимается всякими вещами с сердцем, разрабатывает таблетки от аритмии) - вроде поменьше там ресурс. При том, что стимуляторы, водители ритмов работают, как я понял, не постоянно, а эпизодически - когда улавливают какой-то сбой.

Alpha
Пробегали материалы по поводу искусственной сетчатки еще в начале 90-х.
 


Так всё же сетчатки, или полностью внешнего глаза, подсоединяемого непосредственно к мозгу?
 

Alpha

втянувшийся

Alpha

Так всё же сетчатки, или полностью внешнего глаза, подсоединяемого непосредственно к мозгу?
 


Про цельный глаз не помню. Просто не помню.
 
RU Серокой #11.06.2006 17:09
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★
Это точно без замены батарейки?
 


М-м-м... Цифру взял из сборника статей по электронике. ) Первая же фраза: "Срок работы имплантируемых электрокардиостимуляторов составляет 7-10 лет и определяется ёмкостью литиевой батареи и параметрами режима стимуляции".
Сама статья, однако, посвящена тому, что пациенты просто "забивают" на плановую проверку стимуляторов и приходят, когда батарейка почти села. )
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  
Кто-нибудь в курсе - врали тогда, не врали? Какова текущая ситуация, в чём главные камни
преткновения?
 


Сугубое имхо: главный камень преткновения для полностью искуственного глаза-в грамотной передаче электрических импульсов на оптический нервный канал.
Нервы там все рядышком, очень трудно возбудить небольшую группу аксонов (без возбуждения близлежащих аксонов). Отсюда наверное и паршивое разрешение.

Интересно, как они создавали "карту" зрительного поля? Подавали ток на небольшую площадь
оптического нерва и спрашивали у пациента где он видит точку света?)
 
Это сообщение редактировалось 12.06.2006 в 11:25
RU Сын советского программиста #14.06.2006 13:45
+
-
edit
 
russo, вы очень прямолинейны :)
Почитайте ветку Киборгизация на марше
Работа мозга с глазом принципиально не отличается от работы с механическим манипулятором.
Сын советского программиста  
+
-
edit
 

DaddyM

опытный

1 Сугубое имхо: главный камень преткновения для полностью искуственного глаза-в грамотной передаче электрических импульсов на оптический нервный канал.
Нервы там все рядышком, очень трудно возбудить небольшую группу аксонов (без возбуждения близлежащих аксонов). Отсюда наверное и паршивое разрешение.
2 Интересно, как они создавали "карту" зрительного поля? Подавали ток на небольшую площадь
оптического нерва и спрашивали у пациента где он видит точку света?)
 

russo давай я здесь отвечу на вопрос про сканирование нейронов из ветки про политикусознание и забаненого сник снейка - а то там уже полная каша и моих слабых умственных способностей совсем не хватает ;D
Я полагаю что технически неразрушающее сканирование в будущем будет сочетанием ЯМР, ультразвука и возможно еще чегонибудь из сегодняшнего. Никаких принципиальных ограничений вроде нет.
По твоим вопросам:
1 это не слишком важно если мы не пытаемся сыммитировать глаз на 100%, достаточно добится более или менее произвольной селективности - смотри пп 2 ;D Более того даже точное подключение в общем случае не поможет так как первичная и довольно сложная обработка идет именно в сетчатке. У нас Жабов к примеру, так выделяются движущиеся объекты, у теплокровных границы и длинные горизонтальные линии, а скорее всего и еще много чего.
2 карта зрительного поля создается научением - те дают человеку к примеру ощупать предмет потом освещают и он "смотрит". Так к примеру учили еще в семидесятые пользоваться "глазами" если не ошибаюсь на УЗ и охлаждении матрицы кожи на лбу. Собственно пример с "переворачивающими очками" показывает что научится можно буквально за несколько дней.
А США в это время захватывает стратегически важный город-герой Бобруйск.  
RU Серокой #15.06.2006 00:12
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★
довольно сложная обработка идет именно в сетчатке. У нас Жабов к примеру, так выделяются движущиеся объекты
 

Что сложного в дифференциальной цепочке? ;-)
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  
+
-
edit
 

DaddyM

опытный

Что сложного в дифференциальной цепочке? ;-)
 

Угу я даже контуры както совершено случайно выделять научился - забыл при обработке нормализовать операцию умножения с фиксированной точкой. ;D Наверно и с линиями не так уж сложно технически.
Основная проблема делать это непосредственно на самой матрице, и при этом еще как то кодировать отдельно от кодирования изображения в целом. Те протокол сетчатка - мозг не описан до конца и не является в общем случае матричным а является векторным с достаточно большой предобработкой.
Кстати и выделение движения у человека есть - на переферии зрения. Правда обычно мало кто тренирует как следует.
А США в это время захватывает стратегически важный город-герой Бобруйск.  

au

   
★★
Что сложного в дифференциальной цепочке? ;-)
 


Это упрощение. Там свойства рецепторов зависят от положения в сетчатке, и в целом я бы описал это как "фильтр" :) Никакие линии в сетчатке не выделяются — это мозг делает что у пауков (у этих ганглионы, точнее), что у людей, и у всего посредине.
 
+
-
edit
 

DaddyM

опытный

Это упрощение. Там свойства рецепторов зависят от положения в сетчатке, и в целом я бы описал это как "фильтр" :) Никакие линии в сетчатке не выделяются — это мозг делает
 

au, я про линии не поленился в оригинальном абстракте посмотреть, поскольку новости как известно врут :P Вроде достаточно однозначно у них получалось что уже специфический сигнал на зрительные зоны приходит. Недавно было, но вот ссылку чегото найти не могу.
А США в это время захватывает стратегически важный город-герой Бобруйск.  

au

   
★★
Не всё что написано на стенках - правда. Это нужно понимать. Я знаю что говорю, у меня справка есть.
 
RU Сын советского программиста #15.06.2006 14:01
+
-
edit
 
Короче, как работает глаз единого мнения нет ;D

ИМХО, скорее всего фовеальный сенсор
Сын советского программиста  

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru