Kā Darbosies Mākslīgais Redzējums

{h1}

Mākslīgās redzes sistēmas, kas implantētas tīklenē, var atjaunot redzi daudziem neredzīgiem cilvēkiem. Uzziniet visu par to, kā šeit darbosies mākslīgā redze.

Pat ja jūs valkājat brilles, jūsu redze, iespējams, ir pietiekami laba, lai jūs varētu atpazīt mazos burtus šajā lapā. Teksts lielākajā daļā datoru ekrānu ir apmēram 3 milimetru garš un 2 mm plats (.12 x.08 collas). Lasot šo vienu teikumu, jūs, iespējams, aizmirstat tūkstošiem vizuālās informācijas gabalu, kurus jūsu acis apkopo katru sekundi. Tikai tīklenē šobrīd darbojas miljoniem šūnu, kas darbojas kā fotoreceptori, kas reaģē uz gaismu, līdzīgi kā tas, kā kamera darbojas, lai uzņemtu attēlus uz filmas.

Tīklene ir plāns neironu audu slānis, kas acs iekšpusē izliek aizmugurējo sienu. Dažas no šīm šūnām darbojas, lai uztvertu gaismu, bet citas interpretē informāciju un caur redzes nervu sūta ziņojumus smadzenēm. Šī ir daļa no procesa, kas ļauj jums redzēt. Bojātā vai disfunkcionālā tīklenē fotoreceptori pārstāj darboties, izraisot aklumu. Pēc dažām aplēsēm visā pasaulē ir vairāk nekā 10 miljoni cilvēku, kurus skar tīklenes slimības, kuru dēļ tiek zaudēta redze.

Līdz šim tiem, kuri zaudēja redzi uz tīklenes slimību, bija maz cerību to atgūt. Bet tehnoloģiskie sasniegumi drīz varētu dot atpakaļ redzes dāvanu. Vairākas zinātnieku grupas jau ir izstrādājušas silīcija mikroshēmas, kuras var radīt mākslīgā redze. Šajā rakstā mēs izpētīsim, kā darbojas jūsu tīklenes un kāpēc tīklenes slimības izraisītais aklums vairs nenozīmē redzes zudumu.

Kā darbojas jūsu tīklene

Acs anatomija

Acs anatomija

Acs ir viens no apbrīnojamākajiem ķermeņa orgāniem. Lai saprastu, kā tiek veidots mākslīgais redzējums, ir svarīgi zināt par tīklenes nozīmīgo lomu tajā, kā jūs redzat. Šeit ir vienkāršs paskaidrojums par to, kas notiek, aplūkojot objektu:

  • Izkliedēta gaisma no objekta iekļūst caur radzeni.
  • Gaisma tiek projicēta uz tīkleni.
  • Tīklene sūta ziņojumus smadzenēm caur redzes nervu.
  • Smadzenes interpretē, kas ir objekts.

Tīklene pati par sevi ir sarežģīta. Šī plānā membrāna acs aizmugurē ir būtiska jūsu spēju redzēt. Tās galvenā funkcija ir attēlu saņemšana un pārsūtīšana smadzenēm. Šie ir trīs galvenie acu šūnu tipi, kas palīdz veikt šo funkciju:

  • stieņi
  • konusi
  • ganglija šūnas

Tīklenes tīklā ir aptuveni 125 miljoni stieņu un konusu, kas darbojas kā acs fotoreceptori. Stieņi ir visvairāk no diviem fotoreceptoriem, kas pārsniedz konusus no 18 līdz 1. Stieņi spēj darboties vājā apgaismojumā (tie var noteikt vienu fotonu) un var radīt melnbaltus attēlus bez daudz gaismas. Kad ir pieejams pietiekami daudz gaismas, konusi dod mums iespēju redzēt objektu krāsu un detaļas. Konusi ir atbildīgi par to, lai jūs varētu lasīt šo rakstu, jo tie ļauj mums to redzēt ar augstu izšķirtspēju.

Noklikšķiniet uz atskaņošanas pogas, lai redzētu, kas notiek, kad gaisma ievelk aci.

Ja iepriekš minētā animācija nedarbojas, noklikšķiniet šeit, lai lejupielādētu Quicktime atskaņotāju.

Pēc tam stieņu un konusu saņemtā informācija tiek pārsūtīta uz gandrīz miljonu gangliju šūnām tīklenē. Šīs ganglija šūnas interpretē ziņojumus no stieņiem un konusi un redzes nerva veidā nosūta informāciju smadzenēm.

Pastāv vairākas tīklenes slimības, kas uzbrūk šīm šūnām, kas var izraisīt aklumu. Visievērojamākās no šīm slimībām ir retinīts pigmentosa un ar vecumu saistīta makulas deģenerācija. Abas šīs slimības uzbrūk tīklenē, padarot stienus un konusus nedarbīgus, izraisot vai nu perifēro redzes zudumu, vai pilnīgu aklumu. Tomēr ir konstatēts, ka neviena no šīm tīklenes slimībām neietekmē ganglija šūnas vai redzes nervu. Tas nozīmē, ka, ja zinātnieki var izstrādāt mākslīgos konusus un stieņus, informāciju joprojām varētu nosūtīt smadzenēm interpretācijai.

Mākslīgā redzes veidošana

Punkts virs datuma šajā pensā ir mākslīgā silīcija tīklenes pilna izmēra.

Punkts virs datuma šajā penss ir mākslīgā silīcija tīklenes pilna izmēra.

Pašreizējais ceļš, ko zinātnieki izvēlas radīt mākslīgo redzi, tika satriekts 1988. gadā, kad doktors Marks Humayun pierādīja, ka neredzīgam var likt redzēt gaismu, stimulējot nervu ganglijus aiz tīklenes ar elektrisko strāvu. Šis tests pierādīja, ka nervi aiz tīklenes joprojām darbojās pat tad, kad tīklene bija deģenerējusies. Balstoties uz šo informāciju, zinātnieki plānoja izveidot ierīci, kas varētu tulkot attēlus un elektriskos impulsus, kas varētu atjaunot redzi.

Mūsdienās šāda ierīce ir ļoti tuvu, lai tā būtu pieejama miljoniem cilvēku, kuri ir zaudējuši redzi uz tīklenes slimību. mākslīgā silīcija tīklene (ASR), kuru izstrādāja Optobionics un kas bija FDA klīniskajos pētījumos kopš 2007. gada beigām, uzlaboja redzi 10 subjektiem divu gadu laikā [avots: Groves]. Tomēr kopš 2007. gada beigām Optobionics bija bankrotējis un gaidīja pircēju, kas ļautu turpināt izmēģinājumus.

Kā redzat attēlā šīs lapas augšpusē, ASR ir ārkārtīgi niecīga ierīce, mazāka par zīmuļa dzēšgumijas virsmu. Tā diametrs ir tikai 2 mm (0,78 collas) un tas ir plānāks nekā cilvēka mati. Tā mikroskopiskajam izmēram ir labs iemesls. Lai mākslīgā tīklene darbotos, tai jābūt pietiekami mazai, lai ārsti to varētu pārstādīt acī, nesabojājot citas acs struktūras.

Visnozīmīgākais sasniegums mākslīgās tīklenes izpētē ir Enerģētikas departamenta izveidotais Mākslīgās tīklenes projekts, kuru vada Marks Humajuns. ARP ir valsts un privātu uzņēmumu, universitāšu un pētniecības laboratoriju grupa, kas ir apvienojusi savus centienus, lai pilnveidotu nanoizmēra ierīci. Kopš 2002. gada seši neredzīgie brīvprātīgie ir aprīkoti ar ierīci, kas veiksmīgi palīdz viņiem uztvert gaišus, tumšus un lielus objektus. ARP testēšanā ir arī vēl divas ierīces.

Kā darbojas mākslīgā silīcija tīklene

Šeit jūs varat redzēt, kur ASR atrodas starp ārējo un iekšējo tīklenes slāni.

Šeit jūs varat redzēt, kur ASR atrodas starp ārējo un iekšējo tīklenes slāni.

ASR satur apmēram 3500 mikroskopiskas saules baterijas, kas spēj pārvērst gaismu elektriskos impulsos, imitējot konusu un stieņu funkcijas. Lai implantētu šo ierīci acī, ķirurgi veic trīs sīkus griezumus, kas nav lielāki par adatas diametru acs baltajā daļā. Caur šiem griezumiem ķirurgi ievieš miniatūru griešanas un putekļsūcēju, kas acs vidū noņem želeju un aizvieto to ar fizioloģisko šķīdumu. Pēc tam tīklenē tiek izveidota precīza atvēršana, caur kuru viņi ievada šķidrumu, lai paceltu daļu tīklenes no acs aizmugures, kas subretinālā telpā izveido nelielu kabatu, lai ierīce varētu ievietot. Tīklene atkārtoti aizzīmogota virs ASR.

Lai jebkura mikroshēma darbotos, tai nepieciešama jauda, ​​un pārsteidzošā lieta par ASR ir tā, ka tā visu nepieciešamo jaudu saņem no gaismas, kas ienāk acī. Kā jūs uzzinājāt iepriekš, gaisma, kas iekļūst acī, ir vērsta uz tīkleni. Tas nozīmē, ka ar ASR implantu, kas atrodas aiz tīklenes, tas saņem visu gaismu, kas nonāk acī. Šī saules enerģija novērš nepieciešamību pēc vadiem, akumulatoriem vai citām sekundārām ierīcēm barošanas nodrošināšanai.

Citu mikroshēmu ierīci, kas atjaunotu daļēju redzi, šobrīd izstrādā Džona Hopkinsa universitātes, Ziemeļkarolīnas štata universitātes un Ziemeļkarolīnas universitātes Chapel Hill pētnieku grupa. Sauc par mākslīgās tīklenes komponentu mikroshēma (ARCC), šī ierīce ir diezgan līdzīga ASR. Abas ir izgatavotas no silīcija, un abas tās darbina saules enerģija. ARCC ir arī ļoti maza ierīce, kuras izmērs ir 2 mm kvadrātā un kuras biezums ir 2,0 mm (.00078 collas). Tomēr starp ierīcēm pastāv būtiskas atšķirības.

Atšķirībā no ASR, kas novietots starp tīklenes audu slāņiem, ARCC tiek novietots tīklenes augšpusē. Tā kā tas ir tik plāns, acī iekļūstošajai gaismai ir atļauts iziet cauri ierīcei, lai iespiestos foto sensoros mikroshēmas aizmugurē. Tomēr šī gaisma nav ARCC enerģijas avots. Tā vietā sekundārā ierīce, kas piestiprināta pie brilles, novirza lāzeru mikroshēmas saules baterijās, lai nodrošinātu enerģiju. Lāzeru vajadzētu darbināt ar mazu akumulatoru.

Pēc pētnieku domām, ARCC neredzīgajiem pacientiem ļaus redzēt 10 līdz 10 pikseļu attēlus, kas ir apmēram vienas burta lielums šajā lapā. Tomēr pētnieki ir teikuši, ka viņi galu galā varētu izstrādāt mikroshēmas versiju, kas ļautu 250 x 250 pikseļu masīvu, kas ļautu tiem, kuri kādreiz bija akli, lasīt avīzi.

Lai uzzinātu vairāk par mākslīgo redzi, apskatiet saites nākamajā lapā.


Video Papildinājums: Ar Rotari klubu finansiālu atbalstu Jēkabpils reģionālajā slimnīcā iegādāts aprīkojums zīdaiņiem.




Pētniecība


Vakcīnas Progresa Atslēga Ir Izpratne Par Gripas Vīrusa Mutācijām
Vakcīnas Progresa Atslēga Ir Izpratne Par Gripas Vīrusa Mutācijām

Šī Datorprogramma Var Pārspēt Ikvienu Pokera Spēlētāju
Šī Datorprogramma Var Pārspēt Ikvienu Pokera Spēlētāju

Zinātne Ziņas


Roboti Ar Džeza Atskaņošanu Izpētīs Cilvēka Un Datora Attiecības
Roboti Ar Džeza Atskaņošanu Izpētīs Cilvēka Un Datora Attiecības

Kosmogonija
Kosmogonija

Atklātas Pirmās Ziedu Sēklas No Dinozauru Laikmeta
Atklātas Pirmās Ziedu Sēklas No Dinozauru Laikmeta

Kas Ir Stiprāks - Daba Vai Kopt?
Kas Ir Stiprāks - Daba Vai Kopt?

Amoeba Izraisa Slimību, Kas Izplatās Netradicionālā Veidā
Amoeba Izraisa Slimību, Kas Izplatās Netradicionālā Veidā


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com