211service.com
Žmogaus akies dekodavimas
Dirbtinės tinklainės jau tiriamos žmonių klinikiniuose tyrimuose Pietų Kalifornijos universitete, kur jie padėjo akliems pacientams atskirti sienas nuo durų ir net stebėti futbolo rungtynes, nors ir kaip judesių susiliejimą. Tačiau norint priartėti prie normalaus regėjimo ir galbūt suteikti žmonėms galimybę skaityti, reikės prietaisų, galinčių tiekti elektros srovę daug geriau ir tiksliau. Kalifornijos universiteto Santa Kruze (UCSC) mokslininkų sukurtas naujas lustas, tankiai užpildytas elektrodais, yra pirmasis žingsnis ta kryptimi.
Bandymo lova: 512 elektrodų masyvas (auksinis ratas), sukurtas pagal detektorius, naudojamus didelės energijos fizikos dalelėms užfiksuoti, padeda iššifruoti tinklainės nervinį kodą. Rezultatai padės kurti būsimus tinklainės protezus.
Šiuo metu tyrimams naudojamas lustas gali stimuliuoti ir įrašyti iš atskirų tinklainės mėginių ląstelių. Ši technologija suteiks informacijos apie tai, kaip tinklainė koduoja informaciją ir kaip imituoti tą kodavimą – pamokas, kurios bus labai svarbios kuriant naujos kartos tinklainės implantus. Toliau kelyje tam tikra technologijos versija gali būti naudojama vaizdinei informacijai siųsti regos nervu.
Tinklainė yra labai sudėtingas vaizdinės informacijos apdorojimo įrenginys, sakoma Alanas Litke , UCSC fizikas, kuris savo žinias taiko neurobiologijoje. Kad pacientas kada nors priartėtų prie normalaus regėjimo funkcijos, pavyzdžiui, skaitymo, reikia labai tiksliai kontroliuoti.
Tinklainė yra plonas ląstelių sluoksnis akies gale; fotoreceptorių ląstelės tinklainėje aptinka šviesą ir siunčia signalus į tinklainės ganglionines ląsteles, kurios vėliau perduoda signalus į smegenis per regos nervą. Esant geltonosios dėmės degeneracijai ir pigmentiniam retinitui, kurios yra dvi pagrindinės aklumo priežastys, fotoreceptorių ląstelės yra pažeistos, tačiau likusios tinklainės ganglijos ląstelės iš esmės lieka nepažeistos. Dirbtinės tinklainės, kurios vaizdinei informacijai užfiksuoti priklauso nuo išorinės kameros, susideda iš procesoriaus, kuris šią informaciją paverčia elektriniu kodu, suprantamu akies nervinėms ląstelėms, ir mikroschemos, nubrėžtos mažais elektrodais, perduodančiais elektrinius signalus į tinklainę. ganglioninės ląstelės.
Multimedija
Peržiūrėkite dirbtinės tinklainės vaizdus ir jos poveikį regėjimui.
Litke ir jo bendradarbiai sumodeliavo savo lustą pagal silicio mikroschemų detektorius, kurie sujungia superkoliderius, kad užfiksuotų sunkiai suvokiamų, didelės energijos subatominių dalelių, tokių kaip Higso bozonas, požymius. Naudodami įprastus integrinių grandynų gamybos būdus, mokslininkai pagal užsakymą pagamino daugiau nei 500 elektrodų ir stiprintuvų ant nedidelės stiklo juostelės. Yra ir kitų komercinių kelių elektrodų įrašymo sistemų, tačiau UCSC komanda tikrai pastūmėjo technologiją į priekį, sukurdama sistemą, galinčią įrašyti daug daugiau nervinių reakcijų, sako Mattas McMahonas, Antras žvilgsnis , kompanija, įsikūrusi Sylmare, Kalifornijoje, kurianti tinklainės protezus, naudojamus USC tyrime. „Second Sight“ naudoja „Litke“ įrenginį, kad informuotų apie būsimų protezų dizainą. Pirmos kartos bendrovės įrenginyje buvo 16 elektrodų, antros kartos įrenginyje, šiuo metu bandomame su žmonėmis, jų yra 60, o kuriama 200 elektrodų versija. (Žr. Naujos kartos tinklainės implantas.)
Naudodami UCSC įrenginį, mokslininkai gali tiksliai valdyti atskiras tinklainės ganglionines ląsteles, kurios bus svarbios naujos kartos implantams. Viena iš priežasčių, kodėl šiuo metu su žmonėmis bandomi protezai turi ribotą skiriamąją gebą, yra ta, kad jie vienu metu stimuliuoja šimtus ląstelių. (Elektrodų skersmuo yra eilės tvarka didesnis nei daugumos ląstelių.) Penkių mikrometrų skersmens elektrodai Litkės mikroschemoje prilygsta tinklainės ganglioninių ląstelių dydžiui, todėl jie gali stimuliuoti atskiras ląsteles. Tyrėjai anksčiau parodė, kad jie gali vienu metu valdyti kelias ląsteles su 60 elektrodų lusto versija, ir jie kuria versiją su 512 elektrodų.
Dabar, kai mokslininkai sukūrė technologiją su tokiu tiksliu valdymo lygiu, jie naudojasi tinklainės kalbos tyrimui – kalba, kuri, tikimasi, galų gale galės kalbėti protezai. Nors tinklainė dažnai lyginama su fotoaparatu, iš tikrųjų ji yra daug sudėtingesnė. Šviesos signalai fiksuojami ir apdorojami tinklainėje; elektrinių sprogimų sekos, kurias į smegenis siunčia įvairūs ir skirtingi tinklainės ganglioninių ląstelių tipai, koduoja skirtingus regėjimo lauko aspektus, tokius kaip judėjimas, erdviniai modeliai, spalva. Dabartiniai protezai naudoja supaprastintą kodą ir taip praranda informaciją, lygiai kaip Morzės abėcėlė praranda niuansuotas tariamo žodžio intonacijas ir kalbančiojo veido išraiškas. Kokie yra modeliai, kurie iš tikrųjų imituoja tai, ką darytų sveika tinklainė? – klausia Aleksandras Šeris, UCSC tyrėjo padėjėjas, bendradarbiaujantis su Litke. Jei pasieksite tašką, kai galite stimuliuoti atskiras ląsteles ir žinote, kaip atskiros ląstelės koduoja informaciją, galite tai tiksliai arba beveik tiksliai imituoti.
„Second Sight“ mokslininkai teigia, kad šių tyrimų pamokos bus labai svarbios kuriant naujos kartos protezus. Tačiau UCSC tyrėjų prietaisą paversti žmogaus akiai tinkamu implantu bus sudėtinga. Daugelis techninių aplinkybių neleidžia mums pereiti prie tikrai mažų elektrodų, sako McMahon. Tam reikės toliau tobulinti elektroniką, pakavimą ir programinę įrangą.