Разработан инновационный искусственный орган зрения, имитирующий функции человеческого глаза

Новости МирТесен

Предполагается, что будущие имплантаты смогут функционировать благодаря энергии солнечного света, обеспечивать зрение значительно превосходящее возможности человека, а также дарить владельцу возможность видеть в условиях недостаточной освещенности.

Ученые из Гонконгского университета науки и технологий разработали роботизированный глаз, имитирующий структуру человеческого глаза и обладающий способностью к зрению. Подробности этого достижения описаны в статье опубликована в журнале Nature.

Группа ученых, опираясь на структуру настоящего глаза, воссоздала его аналог, адаптированный к принципам работы механических систем. Его размеры сопоставимы с натуральным – приблизительно два сантиметра в поперечнике. Внутри находится жидкость-электролит, сетчатка сформирована из нанопроводов, а искусственный хрусталик уже не вызывает удивления: подобные интраокулярные линзы используются для коррекции зрения многих пожилых людей после операций по поводу катаракты.

В естественном зрении свет, проходя через хрусталик и преломляясь в нем, попадает на фоторецепторы сетчатки. Именно они трансформируют световые частицы в электрические импульсы, которые затем передаются зрительным нервам до головного мозга. Это является одним из основных препятствий при разработке эффективных искусственных глаз, способных к полноценной работе. помочь людям, потерявшим зрение.

Искусственная «сетчатка», расположенная на месте склеры, изготовлена из оксида алюминия и содержит микроскопические сенсоры, созданные из перовскита – гибридного светочувствительного материала, применяемого в солнечных батареях. Наноструктуры, выполняющие роль зрительной коры головного мозга, передают визуальные данные от датчиков на вычислительное устройство для последующей обработки.

Ученые провели испытания бионического глаза. Он успешно идентифицировал буквы I, E и Y, избежав путаницы между ними. В настоящее время этот робоглаз способен формировать довольно нечеткие изображения; если настоящий глаз дает картинку качеством порядка 120-140 мегапикселей, то искусственный — всего 100 пикселей. Пока разница составляет много порядков не в пользу искусственного, но важно, что сам принцип оказался рабочим. В будущем картинку можно будет «докрутить», а основная проблема пока лежит в области «стыковки» механического глаза и человеческого мозга, то есть соединения в зоне зрительного нерва. Работа над ней потребуется немалая, особенно если устройство нужно будет адаптировать к постоянному ношению. По мнению экспертов, это может занять до десяти лет.

Помимо этого, устройство требует источника энергии: предполагается использование солнечного света для его питания. В целом ученые выражают уверенность в успехе проекта; такой имплантат не просто заменит утраченное зрение, но и предоставит дополнительные возможности. Нанопроволоки обладают высокой чувствительностью, что позволяет расширить диапазон воспринимаемых длин волн за пределы видимого спектра человеческого глаза – до 800 нанометров, соответствующего инфракрасному излучению.

Ученые отмечают, что данное решение обеспечивает возможность различать объекты в условиях низкой освещенности – когда зрение человека уже не справляется с этой задачей. Кроме того, исследователи утверждают, что бионическое устройство способно реагировать на изменения интенсивности света быстрее, чем человеческий глаз, позволяя ему адаптироваться к переменчивым условиям более оперативно. В будущем качество получаемого изображения может превысить возможности естественного зрения.