211service.com
Cilvēka acs atšifrēšana
Mākslīgās tīklenes jau tiek pētītas cilvēku klīniskajos pētījumos Dienvidkalifornijas Universitātē, kur tie ir palīdzējuši neredzīgiem pacientiem atšķirt sienas no durvju ailēm un pat skatīties futbola spēles, kaut arī kā kustību izplūšanu. Bet, lai tuvinātu normālu redzi un, iespējams, ļautu cilvēkiem lasīt, būs nepieciešamas ierīces, kas var piegādāt elektrisko strāvu ar daudz lielāku kontroli un precizitāti. Jauna mikroshēma, kas ir blīvi pildīta ar elektrodiem, ko izstrādājuši Kalifornijas Universitātes Santakrusas (UCSC) zinātnieki, ir pirmais solis šajā virzienā.
Testa gulta: 512 elektrodu bloks (zelta aplis), kas veidots pēc detektoriem, ko izmanto daļiņu uztveršanai augstas enerģijas fizikā, palīdz atšifrēt tīklenes neironu kodu. Rezultāti palīdzēs izstrādāt turpmākās tīklenes protēzes.
Pašlaik pētniecībā izmantotā mikroshēma var stimulēt un reģistrēt no atsevišķām šūnām tīklenes paraugos. Šī tehnoloģija sniegs ieskatu par to, kā tīklene kodē informāciju un kā atdarināt šīs kodēšanas nodarbības, kas būs ļoti svarīgas nākamās paaudzes tīklenes implantu izstrādē. Tālāk uz ceļa dažas tehnoloģijas versijas var tikt izmantotas, lai nosūtītu vizuālo informāciju pa redzes nervu.
Tīklene ir ļoti sarežģīta vizuālās informācijas apstrādes ierīce, saka Alans Litke , UCSC fiziķis, kurš izmanto savas zināšanas neirobioloģijā. Lai cilvēks kādu dienu tuvotos normālai redzes funkcijai, piemēram, lasīšanai, jums ir jābūt ļoti precīzam kontroles līmenim.
Tīklene ir plāns šūnu slānis acs aizmugurē; tīklenes fotoreceptoru šūnas uztver gaismu un nosūta signālus uz tīklenes ganglija šūnām, kas pēc tam pārraida signālus uz smadzenēm caur redzes nervu. Makulas deģenerācijas un pigmenta retinīta gadījumā, kas ir divi galvenie akluma cēloņi, fotoreceptoru šūnas tiek bojātas, bet atlikušās tīklenes ganglija šūnas lielākoties paliek neskartas. Mākslīgās tīklenes, kas vizuālās informācijas uztveršanai izmanto ārēju kameru, sastāv no procesora, kas šo informāciju pārveido elektriskā kodā, kas ir saprotams acs nervu šūnām, un mikroshēmas, kas apzīmētas ar sīkiem elektrodiem, kas pārraida elektriskos signālus uz tīkleni. gangliju šūnas.
Multivide
Skatiet mākslīgās tīklenes attēlus un tās ietekmi uz redzi.
Litke un viņa līdzstrādnieki modelēja savu mikroshēmu pēc silīcija mikroshēmu detektoriem, kas savieno superkolaiderus, lai uztvertu nenotveramu, augstas enerģijas subatomisku daļiņu pazīmes, piemēram, Higsa bozonu. Izmantojot parastās integrētās shēmas ražošanas metodes, pētnieki uz nelielas stikla sloksnes uzbūvēja vairāk nekā 500 elektrodus un pastiprinātājus. Ir pieejamas arī citas komerciālas, vairāku elektrodu ierakstīšanas sistēmas, taču UCSC komanda patiešām ir virzījusi tehnoloģiju uz priekšu, izstrādājot sistēmu, kas spēj ierakstīt daudz vairāk neironu reakciju, saka Mets Makmahons, zinātnieks Otrais skats , uzņēmums, kas atrodas Silmarā, Kalifornijā, kas izstrādā USC pētījumā izmantotās tīklenes protēzes. Second Sight izmanto Litke ierīci, lai informētu par nākotnes protēžu dizainu. Uzņēmuma pirmās paaudzes ierīcei bija 16 elektrodi, otrās paaudzes ierīcei, kas pašlaik tiek pētīta ar cilvēkiem, ir 60, un tiek izstrādāta 200 elektrodu versija. (Skatiet nākamās paaudzes tīklenes implantu.)
Izmantojot UCSC ierīci, zinātnieki var precīzi kontrolēt atsevišķas tīklenes ganglija šūnas, kas būs galvenās nākamās paaudzes implantu iespējas. Viens no iemesliem, kāpēc protēzēm, kuras pašlaik pārbauda ar cilvēkiem, ir ierobežota izšķirtspēja, ir tas, ka tās vienlaikus stimulē simtiem šūnu. (Elektrodu diametrs ir par kārtu lielāks nekā lielākajai daļai šūnu.) Litkes mikroshēmā esošie piecu mikrometru diametra elektrodi ir līdzvērtīgi tīklenes ganglija šūnu lielumam, ļaujot tiem stimulēt atsevišķas šūnas. Pētnieki iepriekš parādīja, ka viņi var vienlaikus kontrolēt vairākas šūnas ar 60 elektrodu mikroshēmas versiju, un viņi izstrādā versiju ar 512 elektrodiem.
Tagad, kad zinātnieki ir radījuši tehnoloģiju ar tik precīzu kontroles līmeni, viņi to izmanto, lai pētītu tīklenes valodu — valodu, kuru viņi cer, ka protēzes galu galā spēs runāt. Lai gan tīklene bieži tiek pielīdzināta kamerai, patiesībā tā ir daudz sarežģītāka. Gaismas signāli tiek uztverti un apstrādāti tīklenē; elektrisko uzliesmojumu secības, ko smadzenēs nosūta dažādi un atšķirīgi tīklenes ganglija šūnu veidi, kodē dažādus redzes lauka aspektus, piemēram, kustību, telpiskos modeļus, krāsu. Pašreizējās protēzes izmanto vienkāršotu kodu un tādējādi zaudē informāciju, tāpat kā Morzes kods zaudē runātā vārda niansētās intonācijas un runātāja sejas izteiksmes. Kādi ir modeļi, kas patiešām līdzinās tam, ko darītu veselīga tīklene? jautā Aleksandrs Šers, UCSC pētnieka asistents, kurš sadarbojas ar Litke. Ja jūs sasniedzat punktu, kurā varat stimulēt atsevišķas šūnas, un zināt, kā atsevišķas šūnas kodē informāciju, varat to simulēt precīzi vai gandrīz precīzi.
Second Sight zinātnieki apgalvo, ka šajos pētījumos gūtā atziņa būs izšķiroša nākamās paaudzes protēžu izstrādē. Taču UCSC pētnieku ierīces pārvēršana par cilvēka acij piemērotu implantu būs izaicinājums. Makmahons saka, ka daudzi tehniski apsvērumi neļauj mums pāriet uz patiešām maziem elektrodiem. Tam būs nepieciešama turpmāka attīstība elektronikas, iepakojuma un programmatūras jomā.