Descantillados en lugar de ojos. Nuestros científicos le devolvieron la vista a un mecánico ciego
Ser departamento periférico analizador visual; Contiene células fotorreceptoras que proporcionan percepción y transformación. radiación electromagnética parte visible del espectro en impulsos eléctricos, y también les proporciona procesamiento primario. Anatómicamente, la retina es una membrana delgada adyacente en toda su longitud desde el interior hasta cuerpo vitrioso, y desde el exterior - a coroides globo ocular. Contiene dos partes de diferente tamaño: la parte visual - la más grande, que se extiende hasta el cuerpo ciliar, y la parte anterior - que no contiene células fotosensibles - la parte ciega, que a su vez contiene las partes ciliar e iris de la retina, respectivamente, partes de la coroides. parte visual la retina tiene una estructura en capas heterogénea, accesible para estudio solo a nivel microscópico y consta de 10 capas que se extienden profundamente hacia el globo ocular: pigmento, neuroepitelial, membrana limitante externa, capa granular externa, capa del plexo externo, capa granular interna, capa del plexo interno , células nerviosas multipolares, capa de fibras del nervio óptico, membrana limitante interna.
La retina en un adulto mide 22 mm y cubre aproximadamente el 72% de la superficie interna del globo ocular. En la Figura 1 se muestra una fotografía de la retina. La capa de pigmento retiniano (la más externa) está más estrechamente conectada a la coroides que al resto de la retina. En el centro de la retina, en la superficie posterior, se encuentra el disco óptico, que a veces se denomina "punto ciego" debido a la ausencia de fotorreceptores en esta parte. Aparece como una zona elevada, pálida y de forma ovalada de unos 3 mm². Aquí el nervio óptico se forma a partir de los axones de las células nerviosas de la retina. En la parte central del disco hay una depresión por donde pasan los vasos implicados en el riego sanguíneo de la retina.
Lateral al disco óptico, de aproximadamente 3 mm, hay una mancha (mácula), en cuyo centro hay una depresión, la fóvea central (fóvea), que es la zona de la retina más sensible a la luz y se encuentra responsable de una visión central clara. Esta zona de la retina (fóvea) contiene únicamente conos. Los humanos y otros primates tenemos una fóvea en cada ojo, a diferencia de algunas especies de aves, como los halcones, que tienen dos, y los perros y gatos, que en lugar de una fóvea tienen una franja en la parte central de la retina, llamada raya óptica. La parte central de la retina está representada por la fóvea y un área dentro de un radio de 6 mm desde ella, seguida de la parte periférica, donde a medida que avanzamos disminuye el número de bastones y conos. La capa interior termina con un borde dentado, que no tiene elementos fotosensibles. En toda su longitud, el espesor de la retina es desigual y en su parte más gruesa, en el borde de la cabeza del nervio óptico, no supera los 0,5 mm; el espesor mínimo se observa en la zona de la fosa macular.
2) Estructura microscópica de la retina.
La retina tiene tres capas de células nerviosas dispuestas radialmente y dos capas de sinapsis. Cómo subproducto En la evolución, las neuronas ganglionares se encuentran en las profundidades de la retina, mientras que las células fotosensibles (bastones y conos) están más alejadas del centro, es decir, la retina del ojo es el llamado órgano invertido. Debido a esta posición, la luz debe atravesar todas las capas de la retina antes de incidir sobre los elementos fotosensibles y provocar el proceso fisiológico de fototransducción. Sin embargo, no puede atravesar el epitelio ni la coroides, que son opacos. Leucocitos que pasan a través de los capilares ubicados frente a los fotorreceptores cuando se mira luz azul pueden percibirse como pequeños puntos luminosos en movimiento. Este fenómeno conocido como fenómeno entópico de campo azul (o fenómeno de Shearer). Además de las neuronas fotorreceptoras y ganglionares, la retina también contiene células nerviosas bipolares que, ubicadas entre la primera y la segunda, hacen contacto entre ellas, así como células horizontales y amacrinas, que establecen conexiones horizontales en la retina. Entre la capa de células ganglionares y la capa de bastones y conos hay dos capas de plexos de fibras nerviosas con muchos contactos sinápticos. Estas son la capa plexiforme externa (plexiforme) y la capa plexiforme interna. En el primero, los contactos entre bastones y conos se realizan a través de células bipolares orientadas verticalmente, en el segundo, la señal cambia de neuronas bipolares a neuronas ganglionares, así como a células amacrinas en las direcciones vertical y horizontal.
Así, la capa nuclear externa de la retina contiene los cuerpos de las células fotosensoriales, la capa nuclear interna contiene los cuerpos de las células bipolares, horizontales y amacrinas, y la capa ganglionar contiene células ganglionares, así como un pequeño número de células amacrinas desplazadas. Todas las capas de la retina están atravesadas por células gliales radiales de Müller.
La membrana limitante externa se forma a partir de complejos sinápticos ubicados entre el fotorreceptor y las capas ganglionares externas. La capa de fibras nerviosas se forma a partir de los axones de las células ganglionares. La membrana limitante interna está formada por membranas basales Células de Müller, así como las terminaciones de sus procesos. Los axones de las células ganglionares, desprovistos de las vainas de Schwann, llegan al borde interno de la retina, giran en ángulo recto y se dirigen al lugar de formación del nervio óptico. Cada retina humana contiene entre 6 y 7 millones de conos y entre 110 y 125 millones de bastones. Estas células sensibles a la luz están distribuidas de manera desigual. La parte central de la retina contiene más conos, la parte periférica contiene más bastones. En la parte central de la mancha en la región de la fóvea, los conos tienen dimensiones mínimas y están ordenados en mosaico en forma de estructuras hexagonales compactas.
Veamos la estructura de la retina con más detalle. Adyacente a la coroides a lo largo de toda su superficie interna hay una capa pigmentaria de células epiteliales. Delante de la capa de pigmento, adyacente a ella, se encuentra la membrana más interna del ojo: retina, o retina. Realiza la función principal del ojo: percibe la imagen del mundo exterior formada por la óptica del ojo y la convierte en excitación nerviosa y lo envía al cerebro. La estructura de la retina es extremadamente compleja. Por lo general, contiene diez capas. La Figura 2a muestra un diagrama de una sección transversal de la retina y la Figura 2b muestra un fragmento ampliado de la retina que indica la ubicación relativa de los principales tipos de células. En capa exterior 1 , directamente adyacente a la coroides, hay células pintadas con pigmento negro. Luego vienen los elementos básicos de la percepción visual. 2 , llamados por su apariencia bastones y conos. Capas 3 – 5 Corresponden a fibras nerviosas que se conectan a conos y bastones. Detrás de estas capas se encuentran las llamadas capas granulares, también conectadas por fibras nerviosas. Capa 8 - estas son células ganglionares, cada una de las cuales está conectada a fibras nerviosas ubicadas en la capa 9 . Capa 10 – carcasa limitadora interna. Cada fibra nerviosa termina en un cono o en un grupo de bastones. La segunda capa, donde se encuentran los bastones y los conos, sirve como capa fotosensible. Numero total Hay aproximadamente 140 millones de bastones y conos en la retina de un ojo, de los cuales alrededor de 7 millones son conos.
La distribución de conos y bastones en la retina no es uniforme. En el lugar de la retina a través del cual pasa la línea visual del ojo, solo hay conos. Esta sección de la retina, algo hundida, con un diámetro de aproximadamente 0,4 mm, lo que corresponde a un ángulo de 1,2°, se llama fóvea central - fovea centralis (lat.) - abreviada como foveola o fóvea. EN fóvea solo hay conos, su número aquí alcanza de 4 a 5 mil. La foveola está ubicada en el medio de una sección ovalada de la retina ubicada horizontalmente que mide de 1,4 a 2 mm (que corresponde a dimensiones angulares iguales a 5 - 7 °), conocido como mancha macular o mácula (mácula - "mancha" en latín), esta mancha contiene un pigmento que le da el color apropiado, y además de los conos, también hay bastones, pero aquí el número de conos excede significativamente el número de bastones.
Mancha amarilla (por nueva clasificación- “mancha retiniana”) y especialmente su receso, la fóvea, son el área de visión más clara. Esta zona proporciona una alta agudeza visual: aquí parte una fibra separada de cada cono hacia el nervio óptico; en la parte periférica de la retina, una fibra óptica se conecta a varios elementos (conos y bastones).
Hay una zona de la retina que está completamente desprovista de conos y bastones y, por tanto, es insensible a la luz. Este es el lugar de la retina por donde sale del ojo el tronco del nervio óptico que va al cerebro. Esta zona redonda de la retina en la parte inferior del ojo, de aproximadamente 1,5 mm de diámetro, se llama disco óptico. De este modo se puede detectar un punto ciego en su campo de visión.
2a) Los conos y los bastones se diferencian en sus funciones: los bastones son más fotosensibles, pero no distinguen los colores, los conos distinguen los colores, pero son menos sensibles a la luz. Los objetos coloreados con poca luz, cuando todo el proceso visual se lleva a cabo con varillas, difieren solo en el brillo, pero el color de los objetos en estas condiciones no se siente. Los bastones contienen una sustancia especial que se descompone bajo la influencia de la luz: el violeta visual o rodopsina. Los conos contienen un pigmento visual llamado yodopsina. La descomposición del violeta visual y del pigmento visual bajo la influencia de la luz es una reacción fotoquímica, como resultado de lo cual aparece una diferencia de potencial eléctrico en las fibras nerviosas. Ligera irritación en la forma. los impulsos nerviosos Se transmite del ojo al cerebro, donde lo percibimos en forma de luz.
2 b) En la última capa de la retina, adyacente a la coroides, se encuentra un pigmento negro en forma de granos individuales. La existencia del pigmento tiene gran importancia Adaptar el ojo para trabajar. varios niveles iluminación, así como para reducir la dispersión de la luz dentro del ojo.
3) En el Reino Unido se creó un ojo artificial que se implantó en el cuerpo humano. Antes de la operación estaba completamente ciego, pero ahora puede moverse de forma independiente y distinguir objetos simples. Se coloca una pequeña placa de metal con 60 electrodos en la retina, en la parte posterior del ojo. Una cámara de vídeo en miniatura montada sobre gafas especiales dirige imágenes a un transductor y transmite señales a electrodos que, a su vez, están conectados al nervio óptico, que transmite información visual en forma de impulsos eléctricos al cerebro. Los pacientes deben llevar un pequeño dispositivo en el cinturón para alimentar la cámara y procesar las imágenes. El sistema no recrea la visión natural, pero permite la visión, aunque con muy baja resolución. Así, todo el sistema incluye un implante y un transmisor de señal de vídeo externo que está integrado en la montura de las gafas. El sistema convierte imágenes visuales en señales de estimulación interpretables. A continuación, las células nerviosas se estimulan según la señal recibida de forma inalámbrica. Las células se estimulan mediante electrodos tridimensionales especiales ubicados en la retina del ojo y con forma de uñas diminutas. En este caso, los electrodos están ubicados, como se desprende de la figura, delante de la retina, es decir, están en contacto con la capa limitante interna de la retina, detrás de la cual se encuentran. fibras nerviosas, las células nerviosas son estimuladas directamente por el electrodo, se envía una señal al nervio óptico y luego al cerebro.
De este ejemplo se deduce que se pueden colocar electrodos delante de la retina, haciendo contacto con la capa limitante interna de la retina, detrás de la cual se encuentran las fibras nerviosas. Otra posible forma teórica de implantar un electrodo, pero más irrazonablemente compleja, es colocarlo junto a la capa de elementos de percepción visual: conos y bastones (en el interior), porque junto a esta capa en el interior hay fibras nerviosas ( Las capas 3-5 en la Fig. 2a), que pueden ser estimuladas por un electrodo, transmiten una señal al nervio óptico, que transmite información visual en forma de impulsos eléctricos al cerebro.
4) Degeneración macular- una enfermedad en la que se ve afectada la retina del ojo y se altera la visión central. La degeneración macular se basa en la patología vascular y la isquemia (desnutrición) de la zona central de la retina, responsable de la visión central. Hay dos tipos de degeneración macular: seca y húmeda. La mayoría de los pacientes (alrededor del 90%) padecen la forma seca de esta enfermedad, en la que se forma y acumula una placa amarillenta que posteriormente tiene un efecto perjudicial sobre los fotorreceptores de la mácula de la retina. La degeneración macular seca se desarrolla primero en un solo ojo. mucho mas peligroso AMD húmeda, en el que nuevos vasos sanguíneos comienzan a crecer detrás de la retina hacia la mácula. Degeneración macular húmeda Progresa mucho más rápido que la degeneración macular seca y casi siempre se manifiesta en aquellas personas que ya padecen degeneración macular seca.
Distrofia pigmentaria se refiere a distrofias periféricas retina y es hereditaria. Esta es la más común de las enfermedades hereditarias de la retina. Con este tipo de distrofia, las células de la retina se dañan. Al principio, los bastones se ven afectados, luego, gradualmente, los conos se involucran en el proceso. Ambos ojos están afectados. La primera queja de los pacientes es la alteración de la visión crepuscular (ceguera nocturna). Los pacientes están mal orientados en la oscuridad y cuando mala iluminación. Posteriormente, el campo de visión se estrecha gradualmente. La enfermedad puede comenzar en infancia, pero a veces los primeros signos aparecen sólo en la segunda mitad de la vida. En el fondo de ojo durante varios años, después de la aparición de molestias puede haber imagen normal. Luego aparecen depósitos de pigmento de color marrón oscuro. Estos depósitos a veces se denominan "cuerpos óseos". Poco a poco, el número de "cuerpos óseos" aumenta, su tamaño aumenta, las lesiones se fusionan y se extienden por la retina y se acercan al centro del fondo de ojo. A medida que avanza el proceso, los campos visuales se vuelven cada vez más estrechos y la visión crepuscular empeora. Los vasos se estrechan gradualmente, el disco óptico palidece y se produce atrofia del nervio óptico. Pueden desarrollarse cataratas y desprendimiento de retina. La visión disminuye gradualmente y entre los 40 y 60 años se produce ceguera.
Distrofias tapetorretinianas(sinónimo: degeneraciones taperetinianas, abiotrofias taperetinianas) - enfermedades hereditarias retina, característica común que es un cambio patológico en su epitelio pigmentario. Las distrofias tapetorretinianas se caracterizan por una disminución progresiva de la función visual hasta llegar a la ceguera. Con esta enfermedad (degeneración tapetorretiniana, abiotrofia taperetinal), por regla general, ambos ojos se ven afectados. El primer síntoma de la distrofia de retina es una disminución de la visión en la oscuridad (hemeralopía), luego aparecen defectos del campo visual, disminuye la agudeza visual y cambia el fondo del ojo.
5) El significado de un ojo artificial es que la información se detecta mediante una cámara de video en miniatura, luego las imágenes se envían a un transductor y se transmiten a electrodos que, a su vez, están conectados al nervio óptico, que transmite información visual en forma de impulsos eléctricos al cerebro. En principio, no es necesario colocar el electrodo específicamente en la retina. Es sólo que esto es probablemente lo más manera conveniente. En general, lo principal es que el electrodo se coloque al lado del nervio óptico, ya que es el nervio óptico el que transmite la información visual al cerebro. Puede colocar el electrodo en cualquier lugar cerca del nervio óptico, o en el tracto óptico, en el cerebro, puede colocar el electrodo en el cuerpo geniculado lateral (aunque en este caso en corteza visual Sólo se capturará la mitad de la imagen si utiliza un electrodo, porque Hay dos cuerpos geniculados externos en el cerebro, pero este problema se puede solucionar utilizando dos electrodos). Además, es posible colocar el electrodo en nervio auditivo(pero esto no se puede hacer sin una intervención quirúrgica en el cerebro).
6) a) Si el nervio óptico está dañado, la información visual no podrá transmitirse completamente, y quizás ni siquiera correctamente, al cerebro. Sin embargo, los daños y enfermedades de los nervios ópticos son variados. Muchos de ellos provocan una pérdida parcial de la visión (deterioro de la visión). Por lo tanto, se puede suponer que el funcionamiento de un ojo artificial será posible, al menos en una medida mínima.
murciélago ausencia total ojos, en presencia de un nervio óptico sano, es posible el pleno funcionamiento del ojo artificial. Incluso en ausencia de un ojo, se puede colocar un electrodo cerca del nervio óptico, transmitiéndole una señal, y luego la señal se transmite al cerebro.
c) sólo conociendo la ubicación del daño en la corteza visual se puede predecir cuál será la pérdida de visión. Pero lo que no se puede predecir es la reacción del paciente: es posible que él mismo no note esta pérdida. Incluso sucede que niega el hecho de la ceguera total que se produjo después de la destrucción bilateral de las áreas visuales. Como resultado, parece que la pérdida de estas áreas también significa la pérdida de la memoria visual. Este hecho inesperado muestra que todavía no comprendemos verdaderamente los procesos de la visión. También hay lugares en el cerebro cuyo daño local puede privar a una persona de la capacidad de reconocer objetos, distinguir colores, rostros, etc. Esta condición se llama ceguera mental (Seelenblindheit). Además, dicho daño puede provocar la pérdida de uno de los hemicampos visuales o la pérdida de sensibilidad en cualquier parte del cuerpo. EN caso general Podemos decir que en caso de daño a la corteza visual del cerebro, el funcionamiento del ojo artificial será parcialmente posible. Tenga en cuenta que es posible una intervención quirúrgica en el cerebro que conduzca a la restauración completa del funcionamiento del ojo artificial.
Las áreas sensoriales del cerebro no están directamente conectadas entre sí en la corteza, sino que interactúan únicamente con áreas asociativas. Se puede suponer que la redirección de la información somatosensorial en los ciegos a la corteza visual y de la información visual en los sordos a la corteza auditiva se produce con la participación de estructuras subcorticales. Esta reorientación parece económica. Al transmitir información desde un órgano sensorial al área sensorial de la corteza, la señal cambia varias veces de una neurona a otra en las formaciones subcorticales del cerebro. Uno de estos interruptores ocurre en el tálamo (tálamo visual) diencéfalo. Los puntos de conmutación de las vías nerviosas de diferentes órganos sensoriales están muy adyacentes (Fig. 3, izquierda). Si algún órgano sensorial (o la vía nerviosa que sale de él) está dañado, su punto de conmutación está ocupado. vías nerviosas otro órgano sensorial. Por lo tanto, las áreas sensoriales de la corteza, que están aisladas de las fuentes normales de información, participan en el trabajo redirigiendo otra información hacia ellas. Pero ¿qué sucede entonces con las propias neuronas de la corteza sensorial, que procesan información que les es ajena?
Investigadores de Massachusetts Instituto de Tecnologia En Estados Unidos, Jitendra Sharma, Alessandra Angelucci y Mriganka Sur tomaron hurones de un día de edad y crearon animales. cirugía: ambos nervios ópticos estaban conectados a las vías talamocorticales que conducen a la corteza sensorial auditiva (Fig. 3). El objetivo del experimento era descubrir si la corteza auditiva se transforma estructural y funcionalmente cuando se le transmite información visual. (Recordemos una vez más que cada tipo de corteza se caracteriza por una arquitectura neuronal especial). Y, de hecho, sucedió esto: ¡la corteza auditiva se volvió morfológica y funcionalmente similar a la visual!
7) Para la fabricación de electrodos estimulantes se deben utilizar nanomateriales a base de metales, principalmente inofensivos para el cuerpo humano. Pueden ser electrodos a base de titanio, oro, plata o platino. Sus principales ventajas son la inocuidad para el cuerpo humano y su tamaño miniatura. Sus desventajas incluyen su carácter extraño al cuerpo humano y, como consecuencia, la posibilidad de rechazo cuando se introducen en el cuerpo. Además, los metales pueden oxidarse en el cuerpo a cationes, que son perfectamente solubles en la sangre y se distribuyen por todo el cuerpo humano. Y finalmente, uno de los problemas más importantes está asociado a la introducción de nanomateriales en el organismo. Se sabe que las nanopartículas son de tamaño tan pequeño que pueden penetrar espontáneamente en las células, por ejemplo, los glóbulos rojos y las neuronas, provocando una alteración de su funcionamiento y, en consecuencia, de todo el órgano (o tejido).
8) La resolución de las muestras de ojos artificiales existentes actualmente es de unos 256 píxeles. Está determinado, en primer lugar, por el tamaño de la matriz de la cámara de vídeo (ver más abajo). El ojo humano, si comparamos la imagen resultante con la de los dispositivos digitales, ve una imagen de 100 megapíxeles, lo que, por supuesto, no es posible en esta etapa del desarrollo tecnológico.
9) El ojo humano, si comparamos la imagen resultante con los dispositivos digitales, ve una imagen de 100 megapíxeles; esto parece ser un límite para el nervio óptico humano, que transmite información visual al cerebro en forma de impulsos eléctricos. Naturalmente, en esta etapa del desarrollo tecnológico, tal resolución de un ojo artificial no es posible. Está claro que la resolución del ojo artificial está determinada por la resolución de la matriz de la cámara de vídeo, que depende de su tamaño. El tamaño de la matriz, a su vez, afecta el tamaño y el peso de la propia cámara de vídeo (el tamaño de la parte óptica depende linealmente del tamaño de la matriz).
El tamaño de la matriz de la cámara afecta la cantidad de ruido digital transmitido junto con la señal principal a los elementos fotosensibles de la matriz. El tamaño físico de la matriz y el tamaño de cada píxel individualmente afectan significativamente la cantidad de ruido. Cuanto mayor es el tamaño físico del sensor de una cámara, mayor es su área y más luz recibe, lo que da como resultado una señal más fuerte del sensor y una mejor relación señal-ruido. Esto le permite obtener una imagen más brillante y de mayor calidad con colores naturales. Además, como ya se escribió anteriormente, la matriz de la cámara talla pequeña(el tamaño mínimo de la matriz es 3,4 mm x 4,5 mm) debido a la pequeña cantidad de luz que incide sobre ella, tiene una señal útil débil, por lo que hay que amplificarla con más fuerza y, junto con la señal útil, también aparece el ruido. aumenta, lo que se vuelve más notorio. Dado que el tamaño físico de la matriz está directamente relacionado con la cantidad de luz que incide sobre la matriz, cuanto más grande sea la matriz, mejores serán las fotografías en condiciones de poca luz. Sin embargo, un aumento en el tamaño de la matriz implicará inevitablemente un aumento en el tamaño y el costo de la cámara. La matriz de una cámara de video digital tiene varias características importantes:
tamaño La matriz está estrechamente relacionada con su sensibilidad. Cuanto más grande sea la matriz, más elementos sensibles se pueden ubicar en ella y, en consecuencia, mayor será la sensibilidad.
sensibilidad– la capacidad de la matriz para percibir objetos cuando diferentes condiciones Encendiendo. Se mide en lux y suele oscilar entre 0 y 15 lux. Cómo menos valor Cuanto mayor sea la sensibilidad, menos luz necesitará la videocámara para funcionar. Por ejemplo, con una sensibilidad de 0 lux puedes disparar en casi completa oscuridad.
número de píxeles(permiso) - cantidad requerida píxeles depende únicamente del sistema de televisión: PAL o NTSC. Se sabe que el número máximo de píxeles necesarios para disparar es de unos 415.000. Si la cámara de vídeo admite una resolución más alta, esto significa que los píxeles restantes se utilizan para operar el estabilizador de imagen electrónico.
En vista de todos estos parámetros que afectan la resolución de la matriz, se puede suponer que La resolución teóricamente alcanzable de un ojo artificial con una matriz (por ejemplo, CCD) de al menos 4 mm x 4 mm es de unos 10 megapíxeles. Actualmente ya se han creado cámaras de vídeo con parámetros similares. Tenga en cuenta que una cámara de vídeo con una matriz CCD de alta resolución no necesariamente grabará vídeos de alta calidad. El sensor procesa lo que proyecta la lente. Instalar un CCD grande con un diámetro de lente pequeño, en principio, no tiene sentido. Si la imagen obtenida a través de una lente pequeña se estira sobre una matriz grande, no se puede evitar la distorsión óptica.
10) Al utilizar un ojo artificial, pueden surgir problemas, en primer lugar, similares a los que surgen al utilizar una cámara de vídeo normal:
Necesitará limpiar la lente de su videocámara y no será una tarea fácil dado su tamaño. Además, esto creará grandes molestias e incomodidades para la persona que tenga el ojo artificial.
Se sabe que la óptica funciona en un rango de temperatura limitado; al salir de este rango se producen fallas. Además, cuando cambia la temperatura, la lente se empaña, lo que nuevamente genera inconvenientes (ver punto 1)
Se sabe que una cámara de vídeo falla cuando se expone a una alta humedad; los mismos problemas pueden surgir cuando se utiliza un ojo artificial. Una persona puede simplemente quedar atrapada bajo la lluvia y esto provocará que la cámara falle. Naturalmente, una persona con un ojo artificial tendrá dificultades para ducharse, lavarse la cara y mucho menos nadar en la piscina. Por supuesto, estos problemas se pueden resolver creando una carcasa impermeable para la cámara, pero esto requiere un estudio separado que tenga en cuenta el tamaño de la cámara y la comodidad humana.
Además, la cámara de vídeo es resistente a los golpes.
La imposibilidad de trabajar con poca iluminación o de noche sin el uso de un equipo especial (sin embargo, un ojo artificial tiene una gran ventaja sobre uno natural: puede usar una cámara de video que funcione en la región infrarroja. Obtendrá una especie de del dispositivo de visión nocturna)
Cuando una persona camina, la cámara tiembla, lo que provocará el deterioro de la imagen. Este problema se puede solucionar utilizando estabilizadores de imagen, pero esto requiere un estudio aparte teniendo en cuenta el tamaño de la cámara y la comodidad humana.
En segundo lugar, todo el mecanismo de acción del ojo artificial descrito, incluida la cámara de vídeo, debe disponer de batería. Y requiere recarga periódica. Está claro que esto crea restricciones de uso e inconvenientes para los humanos. Finalmente, puede haber problemas para controlar la cámara de video, ya que cuando una persona está durmiendo, la cámara debe estar apagada. Y es necesario crear un dispositivo que pueda obedecer fácilmente a una persona, por ejemplo, apagarlo o encenderlo según su voz.
11) Ventajas de un ojo artificial respecto al ojo humano:
Puede utilizar una cámara de vídeo infrarroja. El resultado será una especie de dispositivo de visión nocturna.
Es posible registrar la información que vio una persona.
Puedes usar la videocámara para ver películas.
Desventajas del ojo artificial respecto al ojo humano:
Menor resolución y por lo tanto menor calidad de imagen.
Restricciones en el rango de temperatura en el que opera el ojo.
inestabilidad a la humedad (sin el uso de cubiertas protectoras especiales)
inestabilidad al shock
falta de “visión lateral”
Aclaremos de inmediato: no estamos hablando de una copia completa del órgano de la visión, que reemplaza al ojo ciego. A diferencia de, por ejemplo, una prótesis de brazo o pierna, que externamente reproduce con precisión la parte del cuerpo perdida. Un “ojo artificial” es un diseño que consta de gafas, una minicámara, un convertidor de señal de vídeo que se fija al cinturón y un chip implantado en la retina. Estas soluciones, que combinan seres vivos y no vivos, biología y tecnología, se denominan científicamente biónicas.
Un hombre de 59 años se convirtió en el primer propietario de un ojo biónico en Rusia. fresador Grigory Ulyanov de Cheliábinsk.
"Nuestro paciente es el número 41 en el mundo sometido a una operación de este tipo", explicó AiF. Ministra de Salud, Veronika Skvortsova. - Vio hasta los 35 años. Luego, la visión comenzó a estrecharse desde la periferia hacia el centro y desapareció por completo a la edad de 39 años. Entonces este tecnología interesante permite a una persona regresar de la oscuridad. Se coloca un chip en la retina, que crea una imagen digital de la imagen transformando la imagen grabada por la cámara de video de las gafas a través de un convertidor especial. Esta imagen digital se transmite a través del nervio óptico conservado hasta la corteza cerebral. Lo más importante es que el cerebro reconozca estas señales. Por supuesto, la visión no se recupera al 100%. Dado que el procesador implantado en la retina tiene sólo 60 electrodos (algo así como los píxeles de las pantallas, en comparación: los teléfonos inteligentes modernos tienen una resolución de 500 a 2000 píxeles - Ed.), la imagen parece más primitiva. Es blanco y negro y se compone de formas geométricas. Digamos que un paciente así ve la puerta como una letra "P" negra. Sin embargo, esto es mucho mejor que la primera versión del dispositivo con 30 electrodos permitidos.
Por supuesto, el paciente requiere rehabilitación a largo plazo. Necesita que le enseñen a comprender imágenes visuales. Gregory es muy optimista. Tan pronto como se conectó el analizador, vio inmediatamente puntos de luz y comenzó a contar el número de bombillas en el techo. Realmente esperamos que su cerebro conserve las antiguas imágenes visuales, porque el paciente perdió la visión en la edad adulta. Influyendo en el cerebro con especial programas de rehabilitación, puedes obligarlo a “conectar” esos símbolos que ahora recibe con las imágenes que están almacenadas en la memoria desde el momento en que la persona vio”.
¿Todos verán la luz?
Esta es la primera experiencia de este tipo en nuestro país. Realizó la operación Director del Centro de Investigación de Oftalmología de la Universidad Médica de Investigación Nacional de Rusia que lleva su nombre. Hristo, cirujano oftalmólogo de Pirogova 
Takhchidi. “El paciente ahora está en casa, se siente bien y vio a su nieta por primera vez”, dice el profesor Kh. - Su entrenamiento avanza a un ritmo acelerado. Los ingenieros de EE. UU., que vinieron a conectar la electrónica un par de semanas después de la operación, se sorprendieron de lo rápido que dominaron el funcionamiento del sistema. Este persona increíble, decidido a ganar. Y su optimismo se transmite a los médicos. Hay varios programas de formación. Ahora está aprendiendo a cuidar de sí mismo en la vida cotidiana: cocinar, limpiar. El siguiente paso es dominar las rutas más necesarias: a la tienda, farmacia. A continuación, aprenda a ver claramente los límites de los objetos, por ejemplo, un camino peatonal. La aparición de una mejor tecnología y, por tanto, de una mejor restauración de la visión, está a la vuelta de la esquina. Recuerde cómo eran los teléfonos móviles hace 10 o 15 años y cómo son ahora. Lo principal es que el paciente esté socialmente rehabilitado. Puede servirse a sí mismo."
Es cierto que por ahora sólo podemos estar orgullosos de la actuación virtuosa. Toda la tecnología, así como el diseño, son importados. No es barato. Sólo el dispositivo cuesta 160 mil dólares y toda la tecnología cuesta 1,5 millones de dólares. Sin embargo, se espera que pronto aparezcan dispositivos domésticos.
“Comenzamos a desarrollar un implante de retina junto con el Primer Estado de San Petersburgo. Universidad Medica a ellos. Pavlova. Por supuesto, serán más baratos y más accesibles para los pacientes que los importados”, aseguró AiF. Oftalmólogo jefe del Ministerio de Salud, director del Instituto de Investigación de Enfermedades Oculares que lleva su nombre. Helmholtz Vladimir Neroev.
Mientras tanto, la dirección biónica en Rusia se está desarrollando activamente en otras áreas. En particular, al crear prótesis biónicas de brazos y piernas. Otra aplicación de la biónica son los dispositivos de restauración de la audición. "El primer implante coclear se realizó en Rusia hace 10 años", afirma Veronika Skvortsova. - Ahora fabricamos más de mil al año y estamos entre los tres primeros del mundo. Todos los recién nacidos se someten a un examen audiológico. Si existen determinadas deficiencias auditivas irreversibles, la implantación se realiza sin cola. Los niños se desarrollan igual que los niños oyentes, aprenden a hablar normalmente y no se quedan atrás en el desarrollo”.
El ojo en sí está situado en un agujero llamado órbita. La forma del ojo es muy similar a la de una manzana, de ahí el nombre " globo ocular" A través del espacio entre los párpados inferior y superior, la cuenca del ojo mira un poco hacia afuera, pero la mayor parte del ojo está adentro. Dentro del ojo hay un pequeño círculo negro, que comúnmente se llama pupila. Los científicos han demostrado que cuando se permanece en la oscuridad durante mucho tiempo, la pupila se dilata y, cuando se expone a una luz brillante, por el contrario, se estrecha. Esto ocurre con la ayuda de un músculo ubicado dentro del ojo, en el iris. Si no sabes qué es un iris, entonces nos apresuramos a decirte que se trata de un pequeño anillo de color que se sitúa alrededor de toda la pupila.
El color negro de la pupila se explica por el hecho de que siempre hay un vacío dentro del ojo. En la parte trasera, como en la película de la cámara, hay varios células fotosensibles. Esta capa, como una red, capta los rayos de luz. El nombre de esta capa de células es retina. En su interior hay al menos 140 millones de células que son extremadamente sensibles a la luz. Cuando la luz incide sobre ellos, varias cosas empiezan a suceder en su interior. reacciones químicas, convirtiéndose instantáneamente en un impulso. A lo largo del nervio óptico, este impulso llega al centro mismo del cerebro. Entonces el cerebro produce una señal y solo después comenzamos a comprender lo que vemos. Así, acabamos de describir cómo ve el ojo humano. La estructura del ojo El cristalino es enteramente responsable de la claridad de la imagen.
Se necesita una lente para recoger los rayos y luego dirigirlos a la retina. Para enfocar los rayos de un objeto distante, la lente debe ser más plana, y si es necesario enfocar un objeto cercano, nuevamente se vuelve más gruesa. Un músculo especial ubicado alrededor del cristalino es responsable de esto. Cuando se contrae, el cristalino se vuelve más grueso, cuando se expande, se vuelve más delgado. Si necesitamos mirar objetos ubicados a diferentes distancias, entonces necesitaremos usar curvaturas de lente completamente diferentes.
Por tanto, el ojo es una estructura natural muy compleja que te permite ver y reaccionar ante lo que ves. Puedes entender por qué el ojo ve si comprendes su anatomía y ves que su estructura es similar a la de una cámara.
Un ojo artificial puede ser:
- Ojo biónico
- ojo electrónico
- nano ojo
ojo electrónico es un dispositivo que permite percibir cambios en la luz o distinguir colores (por ejemplo, un sensor o sensor).
El director y productor canadiense Rob Spence se aventuró en la cirugía para reemplazar la prótesis de ojo que perdió cuando era niño por una cámara en miniatura. El propio Spence no puede ver directamente con su nuevo ojo. A diferencia de varios proyectos de retina artificial, la cámara Eyeborg no envía señales al cerebro. En cambio, el pequeño dispositivo envía la imagen de forma inalámbrica a una pantalla portátil. Desde este dispositivo, la señal ya se puede enviar a una computadora para su grabación y edición.
Ojo biónico- es artificial sistema visual, imitando un órgano individual.
Daniel Palanker de la Universidad de Stanford y su grupo de investigación de Física Biomédica y Tecnologías Oftálmicas han desarrollado una prótesis de retina de alta definición, u "Ojo Biónico".
Japón también ha creado una retina artificial basada en una patente estadounidense, que en el futuro ayudará a devolver la visión a los pacientes ciegos. Como se supo, la tecnología fue desarrollada por especialistas de la Corporación Seiko-Epson y la Universidad Ryukoku con sede en Kioto.
La retina artificial es un fotosensor que contiene una fina matriz de aluminio con elementos semiconductores de silicio. Para mejor implementación Para las pruebas básicas, se coloca sobre una placa de vidrio rectangular de 1 cm. Para pruebas posteriores con animales, en particular congrios, se supone que se instala sobre paneles flexibles de cristal líquido.
Según el principio de funcionamiento, la retina artificial imita la real: cuando los rayos de luz inciden en los semiconductores, se genera una tensión eléctrica que debe transmitirse como señal visual al cerebro y percibirse en forma de imagen.
La resolución de la matriz fotosensible es de 100 píxeles, pero tras reducir el tamaño del chip se puede aumentar a dos mil. elementos graficos. Según los expertos, si dicho chip se implanta por completo a una persona ciega, podrá distinguir objetos grandes a corta distancia, como una puerta o una mesa.
Pacientes que fueron implantados ojo biónico, mostró la capacidad no sólo de distinguir la luz y el movimiento, sino también de identificar objetos del tamaño de una taza de té o incluso un cuchillo. Algunos de ellos recuperaron la capacidad de leer letras grandes.
nanoojo- un dispositivo creado con nanotecnología (por ejemplo, una lente que se aplica a la pupila del ojo). Un dispositivo de este tipo no sólo puede devolver visión perdida y compensar funciones parcialmente perdidas, pero también ampliar las capacidades del ojo humano. La lente podrá proyectar una imagen directamente sobre el ojo o ayudar a capturar la luz mucho mejor, permitiéndote ver en la oscuridad como un gato.
La tecnología de los nanoojos aún está en desarrollo y se desconoce qué oportunidades se presentarán ante los humanos.
Los ingenieros americanos desarrollaron lentes de contacto con la capacidad de mostrar información visual directamente a los ojos. El proyecto está financiado por la Fuerza Aérea de Estados Unidos, que espera producir un nuevo dispositivo para pilotos.
Michael McAlpine de Princeton y sus colegas han desarrollado una impresora 3D que imprime lentes de contacto con cinco capas, una de las cuales emite luz sobre la superficie del ojo. Las lentes mismas están hechas de polímero transparente. En su interior hay varios componentes: LED hechos de puntos cuánticos de tamaño nanométrico, cables hechos de nanopartículas de plata y polímeros orgánicos (actúan como material para microcircuitos).
La parte más difícil, según McAlpine, fue elegir productos químicos que pudieran garantizar que las capas estuvieran firmemente en contacto entre sí. Otro desafío fue la forma individual de los globos oculares de las personas: los ingenieros tuvieron que controlar la producción de la lente de contacto con dos cámaras de vídeo para garantizar la compatibilidad con el ojo del paciente.
Se esperaba que nuevo desarrollo Será útil principalmente para los pilotos: las lentes de contacto transmitirán información sobre el progreso del vuelo directamente al ojo. Además, será posible colocar sensores en las lentes que detecten biomarcadores químicos de fatiga ocular.
Otros científicos dudan del valor práctico del desarrollo: el voltaje necesario para encender la pantalla LED es demasiado alto, afirma el físico Raymond Murray de Londres. Además, es necesario garantizar la seguridad de los materiales. Se sabe, por ejemplo, que el seleniuro de cadmio, a partir del cual se fabrican los puntos cuánticos, es muy perjudicial para la salud.
Ojo biónico: ¿qué es? Ésta es exactamente la pregunta que surge entre las personas que se topan con este término por primera vez. En este artículo te responderemos detalladamente. Entonces empecemos.
Definición
Un ojo biónico es un dispositivo que permite a las personas ciegas distinguir varios objetos visuales y compensar en cierta medida la falta de visión. Los cirujanos lo implantan en el ojo dañado como una prótesis de retina. Así, complementan las neuronas intactas conservadas en la retina con fotorreceptores artificiales.
Principio de operación
El ojo biónico consta de una matriz polimérica equipada con fotodiodos. Detecta incluso los impulsos eléctricos débiles y los transmite a las células nerviosas. Es decir, las señales se convierten en forma eléctrica y afectan a las neuronas que se conservan en la retina. La matriz polimérica tiene alternativas: un sensor de infrarrojos, una cámara de video, gafas especiales. Los dispositivos enumerados pueden restaurar la función de la visión central y periférica.
La cámara de vídeo integrada en las gafas graba la imagen y la envía al procesador convertidor. Y él, a su vez, convierte la señal y la envía al receptor y al fotosensor, que se implanta en la retina del ojo del paciente. Y sólo entonces se transmiten los impulsos eléctricos al cerebro del paciente a través del nervio óptico.
Detalles de la percepción de imágenes.
A lo largo de los años de investigación, el ojo biónico ha sufrido muchos cambios y mejoras. En los primeros modelos, la imagen se transmitía desde una cámara de vídeo directamente al ojo del paciente. La señal se registró en la matriz del fotosensor y se recibió a través de células nerviosas en el cerebro. Pero en este proceso hubo un inconveniente: la diferencia en la percepción de la imagen por la cámara y el globo ocular. Es decir, no funcionaron de forma sincrónica.
Otro enfoque fue el siguiente: primero, la información del vídeo se envió a una computadora, que la convirtió imagen visible en pulsos infrarrojos. Se reflejaban en las lentes de las gafas y penetraban en la retina a través de fotosensores. Naturalmente, el paciente no puede ver los rayos IR. Pero su efecto es similar al proceso de obtención de una imagen. En otras palabras, frente a una persona con ojos biónicos se forma un espacio perceptible. Y sucede así: la imagen recibida de los fotorreceptores activos del ojo se superpone a la imagen de la cámara y se proyecta en la retina.
Nuevos estándares
Cada año, las tecnologías biomédicas se desarrollan a pasos agigantados. De momento van a introducir un nuevo estándar para un sistema de visión artificial. Se trata de una matriz, cada lado de la cual contendrá 500 fotocélulas (hace 9 años solo había 16). Aunque, si hacemos una analogía con por el ojo humano, que contiene 120 millones de bastones y 7 millones de conos, queda claro el potencial para un mayor crecimiento. Vale la pena señalar que la información se transmite al cerebro a través de millones de terminaciones nerviosas y luego la retina las procesa de forma independiente.
Argos II
Este ojo biónico fue diseñado y fabricado en EE. UU. por Clairvoyance. 130 pacientes con retinitis pigmentosa aprovecharon sus capacidades. Argus II consta de dos partes: una minicámara de vídeo integrada en las gafas y un implante. Todos los objetos del mundo circundante se graban en una cámara y se transmiten al implante de forma inalámbrica a través de un procesador. Bueno, el implante, mediante electrodos, activa las células retinianas existentes en el paciente, enviando información directamente al nervio óptico.
Los usuarios del ojo biónico pueden distinguir claramente entre líneas horizontales y verticales en una semana. En el futuro, la calidad de la visión a través de este dispositivo solo aumentará. Argus II cuesta £ 150.000. Sin embargo, la investigación no se detiene, ya que los desarrolladores reciben diversas subvenciones en efectivo. Naturalmente, los ojos artificiales son todavía bastante imperfectos. Pero los científicos están haciendo todo lo posible para mejorar la calidad de la imagen transmitida.
Ojo biónico en Rusia
El primer paciente al que se le implantó el dispositivo en nuestro país fue Alexander Ulyanov, de 59 años, residente de Chelyabinsk. La operación tuvo una duración de 6 horas en el Centro Científico y Clínico de Otorrinolaringología de la FMBA. Los mejores oftalmólogos del país siguieron el período de rehabilitación del paciente. Durante este tiempo, se enviaron regularmente impulsos eléctricos al chip instalado por Ulyanov y se controló la reacción. Alejandro mostró excelentes resultados.
Por supuesto, no distingue colores y no percibe los numerosos objetos disponibles. ojo sano. El mundo Ulyanov ve borroso y en blanco y negro. Pero esto es suficiente para que él sea absolutamente feliz. Después de todo, durante los últimos 20 años el hombre estuvo generalmente ciego. Y ahora su vida ha cambiado por completo gracias al ojo biónico instalado. El costo de la operación en Rusia es de 150 mil rublos. Bueno, más el precio del ojo en sí, que se indicó anteriormente. Por ahora, el dispositivo se produce sólo en Estados Unidos, pero con el tiempo deberían aparecer análogos en Rusia.
2147 16/03/2019 4 min.La instalación de una prótesis ocular es la única forma de que los pacientes puedan volver a la vida normal. El grado de eficacia de las prótesis depende de la correcta selección del producto: cuanto mayor sea el grado de cumplimiento ojo natural persona, entonces irá mejor rehabilitación. Productos propósitos médicos Puede ser estándar o personalizado, especial atención en Práctica clinica se dedica a cuestiones de su seguridad. Las dentaduras postizas de alta calidad deben venir con certificados de conformidad, que puede solicitar al vendedor en el momento de la compra.
¿Cuándo son necesarias las prótesis?
Las prótesis oculares no sólo solucionan problemas estéticos y problemas psicológicos paciente. Si una persona que ha perdido un ojo no usa un sustituto, con el tiempo la cavidad conjuntival se hará más pequeña y las pestañas comenzarán a curvarse hacia adentro, causando muchos inconvenientes y volviéndose razón principal desarrollo
Las prótesis oculares resuelven importantes problemas estéticos, fisiológicos y psicológicos.
Especialmente papel importante Las prótesis desempeñan un papel importante en los niños: la presencia de un sustituto del ojo en la cavidad conjuntival estimula los procesos de crecimiento de los huesos orbitales. Si no se realizan prótesis, los huesos crecen lentamente y se desarrolla asimetría facial. Cuando es necesario, antes de las prótesis, los médicos realizan una cirugía de párpados, corrección de la cavidad conjuntival, crean un muñón musculoesquelético, realizan evisceración o eviscerenucleación con implantación. 
Como regla general, las prótesis se prescriben en caso de parcial o eliminación completa globo ocular debido a las siguientes enfermedades:
tipos
Teniendo en cuenta la tecnología de producción utilizada, las estructuras oculares se dividen en individuales y estándar. Todos los productos se fabrican manualmente en laboratorios especializados; se intentó automatizar sus procesos de producción, pero no se obtuvo el resultado deseado. 
Todos los productos protésicos se fabrican estrictamente a mano.
Los productos estándar son universales y no se tienen en cuenta las características de la cavidad ocular de un paciente en particular. Los individuales se fabrican por encargo, teniendo en cuenta las características estructurales de la cavidad conjuntival de un paciente en particular, el color, las características del relieve de la esclerótica y el iris del ojo sano.
Los tamaños de las dentaduras postizas son:
Del lado del desgaste:
- izquierda;
- derechos.
Por forma:
- elipse;
Al clasificar los productos, también se tienen en cuenta características como el ajuste del iris, los colores de la esclerótica y el iris y el material de fabricación. Los de plástico tienen hoy más demanda que los de vidrio porque son más duraderos, más seguros y no se rompen. También se distinguen los productos de paredes delgadas que se utilizan durante la formación de la cavidad ocular y para el camuflaje cosmético de defectos oculares con cataratas, de paredes gruesas y de doble pared; se utilizan en ausencia total de su propio globo ocular. 
Las prótesis para niños y adultos no se dividen en categorías: la selección de productos se realiza por tamaño.
Cuidando tu prótesis
Antes de realizar operaciones para insertar y quitar una prótesis ocular, lávese bien las manos y prepárese gotas para los ojos, servilletas, ventosa. Asegúrese de sentarse en una mesa cubierta Ropa suave y coloca un espejo frente a ti.
Quitar la prótesis
El procedimiento para retirar la prótesis es el siguiente:
Cómo instalar
¿Cómo insertar una prótesis usted mismo? Proceder de la siguiente:
Cómo limpiar
El ojo protésico se lava con agua tibia con jabón; no se puede utilizar alcohol. No se podrá retirar el producto postoperatorio. Asegúrese de observar estrictamente las reglas de higiene personal, mantenga los ojos cerrados mientras se lava.
Si la prótesis permanece en la cavidad ocular durante mucho tiempo, comienza a irritar la conjuntiva.
¿Con qué frecuencia se requiere limpieza?
La limpieza estándar se realiza una vez cada dos semanas. Consulte con su médico para obtener más detalles.
Limpieza del ojo protésico
Condiciones de reposición y almacenamiento.
Los pacientes adultos usan la prótesis durante 8 a 10 meses y luego la reemplazan por una nueva. Esto debe hacerse, ya que la superficie del producto se vuelve rugosa como resultado del desgaste constante, aparecen surcos y pequeñas cavidades que dañan la membrana mucosa del ojo.
Atributos necesarios para almacenar una prótesis.
La sustitución planificada de productos de plástico se realiza una vez cada dos años y la de productos de vidrio, anualmente.
Necesitas usar una prótesis constantemente. Si se lo quita por la noche, no lo sumerja en agua ni en una solución desinfectante; lávelo con agua tibia y jabón y colóquelo sobre un paño.
Video
conclusiones
Las prótesis oculares permiten al paciente que ha perdido un ojo volver a hacer vida normal. Tanto en la edad adulta como en la infancia el uso de prótesis es obligatorio. El reemplazo programado se realiza 1 o 2 veces al año (los productos de vidrio deben cambiarse con más frecuencia).
Los cirujanos oftalmológicos recurren a las prótesis sólo en casos avanzados, cuando ninguna otra opción es capaz de restaurar el globo ocular. Hasta entonces, se pueden utilizar diversas técnicas oftalmológicas para preservar el ojo, incluso teniendo en cuenta la pérdida de su función principal.
