چیپس به جای چشم دانشمندان ما بینایی را به یک مکانیک نابینا بازگرداندند

بودن بخش محیطیتحلیلگر بصری؛ حاوی سلول های گیرنده نوری است که درک و تبدیل را فراهم می کند تابش الکترومغناطیسیبخشی از طیف قابل مشاهده به تکانه های الکتریکی است و همچنین آنها را فراهم می کند پردازش اولیه. از نظر تشریحی، شبکیه یک غشای نازک است که در تمام طول آن از داخل تا مجاور مجاور است بدن زجاجیه، و از خارج - به مشیمیهمردمک چشم. این شامل دو بخش با اندازه نابرابر است: بخش بینایی - بزرگترین بخش که تا جسم مژگانی امتداد دارد و قسمت قدامی - که حاوی سلول های حساس به نور نیست - قسمت کور که به نوبه خود شامل قسمت های مژگانی و عنبیه است. شبکیه، به ترتیب، بخش هایی از مشیمیه. بخش بصریشبکیه دارای ساختار لایه ای ناهمگن است که فقط برای مطالعه در سطح میکروسکوپی قابل دسترسی است و شامل 10 لایه است که در عمق کره چشم قرار می گیرند: رنگدانه، نوروپیتلیال، غشای محدود کننده خارجی، لایه دانه ای خارجی، لایه شبکه بیرونی، لایه دانه ای داخلی، لایه شبکه داخلی. سلول های عصبی چندقطبی، لایه فیبر عصب بینایی، غشای محدود کننده داخلی.

شبکیه چشم در بزرگسالان 22 میلی متر است و حدود 72 درصد از سطح داخلی کره چشم را می پوشاند. عکسی از شبکیه در شکل 1 نشان داده شده است. لایه رنگدانه شبکیه (خارجی ترین) به مشیمیه بیشتر از بقیه شبکیه متصل است. در مرکز شبکیه در سطح پشتی دیسک بینایی قرار دارد که به دلیل عدم وجود گیرنده های نوری در این قسمت، گاهی اوقات به آن "نقطه کور" می گویند. به صورت یک ناحیه برجسته، کم رنگ و بیضی شکل به اندازه 3 میلی متر مربع ظاهر می شود. در اینجا عصب بینایی از آکسون های سلول های عصبی شبکیه تشکیل می شود. در قسمت مرکزی دیسک یک فرورفتگی وجود دارد که از طریق آن عروق درگیر در خون رسانی به شبکیه می گذرند.

در کنار دیسک بینایی، تقریباً 3 میلی متر، یک لکه (ماکولا) وجود دارد که در مرکز آن فرورفتگی وجود دارد، حفره مرکزی (fovea) که حساس ترین ناحیه شبکیه به نور است و مسئول دید مرکزی واضح است. این ناحیه از شبکیه (fovea) فقط حاوی مخروط است. انسان و سایر نخستی‌ها در هر چشم یک فووئا دارند، برخلاف برخی از گونه‌های پرندگان، مانند شاهین که دو تا و سگ‌ها و گربه‌ها که به جای فووئا، در قسمت مرکزی شبکیه دارای نواری هستند که به آن‌ها می‌گویند. نوار نوری قسمت مرکزی شبکیه با فووئا و ناحیه ای در شعاع 6 میلی متر از آن نشان داده می شود و به دنبال آن قسمت محیطی قرار می گیرد، جایی که هرچه به جلو حرکت می کنیم تعداد میله ها و مخروط ها کاهش می یابد. پوسته داخلی با یک لبه دندانه دار به پایان می رسد که هیچ عنصر حساس به نور ندارد. ضخامت شبکیه در سراسر طول آن ناهموار است و در ضخیم ترین قسمت آن، در لبه سر عصب بینایی، بیش از 0.5 میلی متر نیست. حداقل ضخامت در ناحیه حفره ماکولا مشاهده می شود.

2) ساختار میکروسکوپی شبکیه

شبکیه دارای سه لایه سلول های عصبی به صورت شعاعی و دو لایه سیناپس است. چگونه محصول جانبیتکامل، نورون های گانگلیونی در اعماق شبکیه قرار دارند، در حالی که سلول های حساس به نور (سلول های میله ای و مخروطی) بیشترین فاصله را از مرکز دارند، یعنی شبکیه چشم به اصطلاح اندام وارونه است. با توجه به این موقعیت، نور باید قبل از اینکه بر روی عناصر حساس به نور بیفتد و باعث فرآیند فیزیولوژیکی انتقال نور شود، از تمام لایه های شبکیه عبور کند. با این حال، نمی تواند از اپیتلیوم یا مشیمیه که مات هستند عبور کند. لکوسیت ها از مویرگ های واقع در جلوی گیرنده های نوری در هنگام مشاهده عبور می کنند نور آبیرا می توان به عنوان نقاط کوچک متحرک نور درک کرد. این پدیدهبه عنوان پدیده آنتوپیک میدان آبی (یا پدیده شیرر) شناخته می شود. علاوه بر نورون‌های گیرنده نوری و گانگلیونی، شبکیه همچنین حاوی سلول‌های عصبی دوقطبی است که بین اول و دوم قرار گرفته‌اند، و همچنین سلول‌های افقی و آماکرین که اتصالات افقی را در شبکیه ایجاد می‌کنند. بین لایه سلول های گانگلیونی و لایه میله ها و مخروط ها دو لایه شبکه از رشته های عصبی با تماس های سیناپسی زیاد وجود دارد. اینها لایه بیرونی (plexiform) و لایه plexiform داخلی هستند. در اول، تماس بین میله ها و مخروط ها از طریق سلول های دوقطبی عمودی ایجاد می شود، در دوم، سیگنال از نورون های دوقطبی به گانگلیون، و همچنین به سلول های آماکرین در جهت عمودی و افقی تغییر می کند.

بنابراین، لایه هسته ای خارجی شبکیه شامل بدن سلول های حسی نور، لایه هسته ای داخلی شامل بدن سلول های دوقطبی، افقی و آماکرین و لایه گانگلیونی حاوی سلول های گانگلیونی و همچنین تعداد کمی از سلول های آماکرین جابجا شده است. تمام لایه های شبکیه توسط سلول های مولر گلیال شعاعی نفوذ می کنند.

غشای محدود کننده خارجی از مجتمع های سیناپسی واقع بین لایه های گیرنده نوری و گانگلیون بیرونی تشکیل می شود. لایه رشته های عصبی از آکسون سلول های گانگلیونی تشکیل می شود. غشای محدود کننده داخلی از تشکیل شده است غشاهای پایهسلول های مولر، و همچنین انتهای فرآیندهای آنها. آکسون‌های سلول‌های گانگلیونی که از غلاف‌های شوان محروم هستند، به مرز داخلی شبکیه می‌رسند، با زاویه راست می‌چرخند و به محل تشکیل عصب بینایی می‌روند. هر شبکیه انسان دارای حدود 6-7 میلیون مخروط و 110-125 میلیون میله است. این سلول های حساس به نور به طور نابرابر توزیع شده اند. قسمت مرکزی شبکیه شامل مخروط های بیشتری است، قسمت محیطی حاوی میله های بیشتری است. در قسمت مرکزی لکه در ناحیه فووآ، مخروط ها دارای ابعاد حداقلی هستند و به صورت موزاییک به شکل ساختارهای فشرده شش ضلعی مرتب شده اند.

بیایید ساختار شبکیه را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم. در مجاورت مشیمیه در امتداد تمام سطح داخلی آن یک لایه رنگدانه ای از سلول های اپیتلیال قرار دارد. در مقابل لایه رنگدانه، مجاور آن، درونی ترین غشای چشم قرار دارد - شبکیه چشم، یا شبکیه چشم این عملکرد اصلی چشم را انجام می دهد - تصویر دنیای بیرونی را که توسط اپتیک چشم تشکیل شده است درک می کند، آن را به هیجان عصبیو به مغز می فرستد. ساختار شبکیه چشم بسیار پیچیده است. معمولاً ده لایه در آن وجود دارد. شکل 2a نموداری از یک مقطع از شبکیه را نشان می دهد و شکل 2b یک قطعه بزرگ شده از شبکیه را نشان می دهد که محل نسبی انواع سلول های اصلی را نشان می دهد. که در لایه خارجی 1 ، مستقیماً در مجاورت مشیمیه، سلول هایی وجود دارد که با رنگدانه سیاه رنگ آمیزی شده اند. سپس عناصر اساسی ادراک بصری می آیند 2 ، با ظاهر آنها میله و مخروط نامیده می شود. لایه های 3 – 5 مربوط به رشته های عصبی است که به میله ها و مخروط ها متصل می شوند. در پشت این لایه ها لایه های به اصطلاح دانه ای وجود دارد که توسط رشته های عصبی نیز به هم متصل می شوند. لایه 8 - اینها سلولهای گانگلیونی هستند که هر کدام به رشته های عصبی واقع در لایه متصل هستند 9 . لایه 10 - پوسته محدود کننده داخلی هر رشته عصبی به یک مخروط یا گروهی از میله ها ختم می شود. لایه حساس به نور لایه دوم است که میله ها و مخروط ها در آن قرار دارند. تعداد کلتقریباً 140 میلیون میله و مخروط در شبکیه یک چشم وجود دارد که از این تعداد حدود 7 میلیون مخروط هستند.

توزیع میله ها و مخروط ها در سراسر شبکیه یکنواخت نیست. در محل شبکیه که خط بینایی چشم از آن عبور می کند، فقط مخروط ها وجود دارد. این بخش از شبکیه، تا حدودی فرورفته، با قطر تقریباً 0.4 میلی متر، که با زاویه 1.2 درجه مطابقت دارد، فووآ مرکزی - fovea centralis (lat.) نامیده می شود - که به اختصار فووولا یا فووآ نامیده می شود. که در فووافقط مخروط ها وجود دارد ، تعداد آنها در اینجا به 4 - 5 هزار می رسد. شناخته شده به عنوان نقطه ماکولایا ماکولا (ماکولا - "نقطه" در لاتین)، این نقطه حاوی رنگدانه ای است که به آن رنگ مناسب می دهد و علاوه بر مخروط ها، میله هایی نیز وجود دارد، اما تعداد مخروط ها در اینجا به طور قابل توجهی از تعداد میله ها بیشتر است.

نقطه زرد (توسط طبقه بندی جدید- "نقطه شبکیه") و به خصوص فرورفتگی آن - فووئا، ناحیه ای است که واضح ترین دید را دارد. این ناحیه دقت بینایی بالایی را فراهم می کند: در اینجا یک فیبر جداگانه از هر مخروط به عصب بینایی می رود. در قسمت محیطی شبکیه، یک فیبر نوری به تعدادی از عناصر (مخروط و میله) متصل می شود.

ناحیه ای در شبکیه چشم وجود دارد که کاملاً فاقد میله و مخروط است و بنابراین به نور حساس نیست. این جایی در شبکیه است که تنه عصب بینایی به سمت مغز از چشم خارج می شود. این ناحیه گرد شبکیه در پایین چشم، به قطر حدود 1.5 میلی متر، دیسک بینایی نامیده می شود. بر این اساس می توان نقطه کوری را در میدان دید آن تشخیص داد.

2الف) مخروط ها و میله ها در عملکردشان متفاوت هستند: میله ها به نور حساس تر هستند، اما رنگ ها را تشخیص نمی دهند، مخروط ها رنگ ها را تشخیص می دهند، اما حساسیت کمتری به نور دارند. اشیاء رنگی در نور کم، زمانی که کل فرآیند بصری با میله‌ها انجام می‌شود، فقط در روشنایی متفاوت هستند، اما رنگ اشیاء در این شرایط احساس نمی‌شود. میله ها حاوی ماده خاصی هستند که تحت تأثیر نور تجزیه می شوند - بنفش بصری یا رودوپسین. مخروط ها حاوی رنگدانه بصری به نام iodopsin هستند. تجزیه بنفش بصری و رنگدانه بصری تحت تأثیر نور یک واکنش فتوشیمیایی است که در نتیجه آن اختلاف پتانسیل الکتریکی در رشته های عصبی ظاهر می شود. تحریک خفیف در فرم تکانه های عصبیاز چشم به مغز منتقل می شود، جایی که ما به شکل نور درک می کنیم.

2 ب) در آخرین لایه شبکیه، مجاور مشیمیه، رنگدانه سیاهی به صورت دانه های منفرد وجود دارد. وجود رنگدانه دارد پراهمیتبرای تطبیق چشم برای کار با سطوح مختلفروشنایی و همچنین کاهش پراکندگی نور در داخل چشم.

3) در انگلستان یک چشم مصنوعی ساخته شد و در بدن انسان کاشته شد. قبل از عمل او کاملاً نابینا بود، اما اکنون می تواند به طور مستقل حرکت کند و اشیاء ساده را تشخیص دهد. یک صفحه فلزی کوچک با 60 الکترود روی شبکیه در پشت چشم قرار می گیرد. یک دوربین فیلمبرداری مینیاتوری که بر روی عینک مخصوص نصب شده است، تصاویر را به یک مبدل هدایت می کند و سیگنال ها را به الکترودها منتقل می کند، الکترودها نیز به نوبه خود به عصب بینایی متصل می شوند، که اطلاعات بصری را به شکل تکانه های الکتریکی به مغز منتقل می کند. بیماران باید یک وسیله کوچک روی کمربند خود ببندند تا دوربین را روشن کند و تصاویر را پردازش کند. این سیستم دید طبیعی را بازسازی نمی کند، اما به دید، البته با وضوح بسیار پایین، اجازه می دهد. بنابراین، کل سیستم شامل یک ایمپلنت و یک فرستنده سیگنال ویدئویی خارجی است که در قاب عینک ادغام شده است. این سیستم تصاویر بصری را به سیگنال های تحریک قابل تفسیر تبدیل می کند. سپس سلول های عصبی بر اساس سیگنال دریافتی بی سیم تحریک می شوند. سلول ها با استفاده از الکترودهای سه بعدی ویژه ای که روی شبکیه چشم قرار دارند و به شکل ناخن های ریز هستند، تحریک می شوند. در این مورد، الکترودها، همانطور که در شکل زیر است، در جلوی شبکیه قرار دارند، یعنی با پوسته محدود کننده داخلی شبکیه، که پشت آن قرار دارند، در تماس هستند. رشته های عصبیسلول های عصبی مستقیماً توسط الکترود تحریک می شوند، سیگنالی به عصب بینایی و سپس به مغز ارسال می شود.

از این مثال چنین بر می آید که الکترودها را می توان در مقابل شبکیه قرار داد و با پوسته محدود کننده داخلی شبکیه که پشت آن رشته های عصبی قرار دارند، تماس می گیرد. یکی دیگر از راه‌های نظری احتمالی کاشت الکترود، اما پیچیده‌تر از آن، قرار دادن آن در کنار لایه عناصر ادراک بصری - مخروط‌ها و میله‌ها (در داخل) است، زیرا در کنار این لایه در داخل رشته‌های عصبی وجود دارد. لایه های 3-5 در شکل .2a)، که می تواند توسط یک الکترود تحریک شود، سیگنالی را به عصب بینایی منتقل می کند، که اطلاعات بصری را به شکل تکانه های الکتریکی به مغز منتقل می کند.

4) دژنراسیون ماکولا- بیماری که در آن شبکیه چشم تحت تأثیر قرار می گیرد و بینایی مرکزی مختل می شود. دژنراسیون ماکولا بر اساس آسیب شناسی عروقی و ایسکمی (سوء تغذیه) ناحیه مرکزی شبکیه، مسئول بینایی مرکزی است. دو نوع دژنراسیون ماکولا وجود دارد - خشک و مرطوب. اکثر بیماران (حدود 90٪) از فرم خشک این بیماری رنج می برند که در آن پلاک های زرد رنگی تشکیل شده و تجمع می یابد و متعاقباً تأثیر مخربی بر گیرنده های نوری در ماکولا شبکیه می گذارد. دژنراسیون ماکولا خشک ابتدا فقط در یک چشم ایجاد می شود. خیلی خطرناک تره AMD مرطوب، که در آن عروق خونی جدید در پشت شبکیه به سمت ماکولا شروع به رشد می کنند. دژنراسیون ماکولا مرطوببسیار سریعتر از دژنراسیون ماکولا خشک پیشرفت می کند و تقریباً همیشه در افرادی که قبلاً از دژنراسیون ماکولا خشک رنج می برند خود را نشان می دهد.

دیستروفی رنگدانهاشاره دارد به دیستروفی های محیطیشبکیه چشم و ارثی است. این شایع ترین بیماری ارثی شبکیه است. با این نوع دیستروفی، سلول های شبکیه آسیب می بینند. در ابتدا، میله ها تحت تاثیر قرار می گیرند، سپس به تدریج مخروط ها در فرآیند درگیر می شوند. هر دو چشم تحت تأثیر قرار می گیرند. اولین شکایت بیماران، اختلال در دید گرگ و میش (شب کوری) است. بیماران در تاریکی و چه زمانی جهت گیری ضعیفی دارند روشنایی ضعیف. متعاقباً میدان دید به تدریج باریک می شود. این بیماری ممکن است در شروع شود دوران کودکی، اما گاهی اوقات اولین علائم فقط در نیمه دوم زندگی ظاهر می شود. در فوندوس برای چندین سال، پس از ظهور شکایات ممکن است وجود داشته باشد عکس معمولی. سپس رسوبات رنگدانه قهوه ای تیره ظاهر می شود. گاهی اوقات به این رسوبات «جسم استخوانی» می گویند. به تدریج، تعداد "جسم های استخوانی" افزایش می یابد، اندازه آنها افزایش می یابد، ضایعات ادغام می شوند و در سراسر شبکیه پخش می شوند و به مرکز فوندوس نزدیک می شوند. با پیشرفت فرآیند، میدان های بینایی به طور فزاینده ای باریک تر می شوند و دید گرگ و میش بدتر می شود. عروق به تدریج باریک می شوند، دیسک بینایی رنگ پریده می شود و آتروفی عصب بینایی رخ می دهد. آب مروارید و جداشدگی شبکیه ممکن است ایجاد شود. بینایی به تدریج کاهش می یابد و در سن 60-40 سالگی نابینایی رخ می دهد.

دیستروفی های تاپتورتینال(مترادف: دژنراسیون مخروطی، بیوتروفی مخروطی) - بیماری های ارثیشبکیه چشم، ویژگی مشترککه یک تغییر پاتولوژیک در اپیتلیوم رنگدانه آن است. دیستروفی تاپتورتینال با کاهش تدریجی عملکرد بینایی تا نابینایی مشخص می شود. با این بیماری (دژنراسیون tapetoretinal، abiotrophy مخروطی)، به عنوان یک قاعده، هر دو چشم تحت تاثیر قرار می گیرند. اولین علامت دیستروفی شبکیه کاهش دید در تاریکی (همرالوپی) است، بعداً نقص میدان بینایی ظاهر می شود، حدت بینایی کاهش می یابد و فوندوس چشم تغییر می کند.

5) منظور از چشم مصنوعی این است که اطلاعات با استفاده از یک دوربین فیلمبرداری مینیاتوری تشخیص داده می شود، سپس تصاویر به یک مبدل فرستاده می شود و به الکترودها منتقل می شود که به نوبه خود به عصب بینایی متصل می شود که اطلاعات بصری را به شکل انتقال می دهد. تکانه های الکتریکی به مغز در اصل، قرار دادن الکترود به طور خاص در شبکیه ضروری نیست. فقط این احتمالاً بیشترین است راه راحت. به طور کلی، نکته اصلی این است که الکترود در کنار عصب بینایی قرار می گیرد، زیرا این عصب بینایی است که اطلاعات بصری را به مغز منتقل می کند. شما می توانید الکترود را در هر جایی نزدیک عصب بینایی قرار دهید، یا در مجرای بینایی، در مغز، می توانید الکترود را در بدن ژنیکوله جانبی قرار دهید (البته در این مورد در قشر بیناییاگر از یک الکترود استفاده کنید، فقط نیمی از تصویر گرفته می شود، زیرا دو جسم ژنتیکی خارجی در مغز وجود دارد، اما این مشکل با استفاده از دو الکترود قابل حل است. علاوه بر این، امکان قرار دادن الکترود در عصب شنوایی(اما این کار را نمی توان بدون مداخله جراحی در مغز انجام داد).

6) الف) اگر عصب بینایی آسیب ببیند، اطلاعات بصری نمی توانند به طور کامل و حتی شاید به درستی به مغز منتقل شوند. با این حال، آسیب ها و بیماری های اعصاب بینایی متفاوت است. بسیاری از آنها منجر به از دست دادن نسبی بینایی (تخریب بینایی) می شوند. بنابراین، می توان فرض کرد که عملکرد چشم مصنوعی، حداقل تا حدی امکان پذیر خواهد بود.

ب) چه زمانی غیبت کاملچشم، در صورت وجود عصب بینایی سالم، عملکرد کامل چشم مصنوعی امکان پذیر است. حتی در غیاب چشم، می توان یک الکترود را در نزدیکی عصب بینایی قرار داد و سیگنالی را به آن مخابره کرد و سپس سیگنال به مغز منتقل می شود.

ج) تنها با دانستن محل آسیب قشر بینایی می توان میزان از دست دادن بینایی را پیش بینی کرد. اما چیزی که نمی توان پیش بینی کرد واکنش بیمار است: خود او ممکن است متوجه این ضرر نشود. حتی اتفاق می افتد که او واقعیت نابینایی کامل را که پس از تخریب دو طرفه مناطق بینایی رخ داده است، انکار می کند. در نتیجه به نظر می رسد که از دست دادن این نواحی به معنای از دست دادن حافظه دیداری نیز می باشد. این واقعیت غیرمنتظره نشان می دهد که ما هنوز به درستی فرآیندهای بینایی را درک نکرده ایم. همچنین مکان هایی در مغز وجود دارد که آسیب های موضعی می توانند توانایی تشخیص اشیاء، تشخیص رنگ ها، چهره ها و غیره را از فرد سلب کنند که به این حالت کوری ذهنی (Seelenblindheit) می گویند. علاوه بر این، چنین آسیبی می تواند منجر به از دست دادن یکی از همی فیلدهای بینایی یا از دست دادن حس در هر قسمت از بدن شود. که در مورد کلیمی توان گفت در صورت آسیب به قشر بینایی مغز، عملکرد چشم مصنوعی تا حدی امکان پذیر خواهد بود. توجه داشته باشید که مداخله جراحی در مغز امکان پذیر است و منجر به ترمیم کامل عملکرد چشم مصنوعی می شود.

نواحی حسی در مغز به طور مستقیم در قشر مغز به یکدیگر متصل نیستند، بلکه تنها با نواحی تداعی کننده تعامل دارند. می توان فرض کرد که تغییر جهت اطلاعات حسی جسمی در نابینایان به قشر بینایی و اطلاعات بینایی در ناشنوایان به قشر شنوایی با مشارکت ساختارهای زیر قشری رخ می دهد. چنین تغییر مسیری به نظر اقتصادی است. هنگام انتقال اطلاعات از یک اندام حسی به ناحیه حسی قشر، سیگنال چندین بار از یک نورون به نورون دیگر در سازندهای زیر قشری مغز جابجا می شود. یکی از این سوئیچ ها در تالاموس (تالاموس بینایی) رخ می دهد. دی انسفالون. نقاط تغییر مسیرهای عصبی از اندام‌های حسی مختلف نزدیک به هم هستند (شکل 3، سمت چپ). اگر هر عضو حسی (یا مسیر عصبی منتهی به آن) آسیب ببیند، نقطه تعویض آن اشغال می شود. مسیرهای عصبییک اندام حسی دیگر بنابراین، نواحی حسی قشر که از منابع طبیعی اطلاعات بریده شده اند، با هدایت اطلاعات دیگر به آنها، درگیر کار می شوند. اما پس از آن برای خود نورون های قشر حسی که اطلاعاتی را که برای آنها بیگانه است پردازش می کنند، چه اتفاقی می افتد؟

محققان از ماساچوست موسسه فناوریدر ایالات متحده، جیتندرا شارما، الساندرا آنجلوچی و مریگانکا سور در سن یک روزگی از موش خرما گرفتند و حیوانات ساختند. عمل جراحی: هر دو عصب بینایی به مسیرهای تالاموکورتیکال منتهی به قشر حسی شنوایی متصل شدند (شکل 3). هدف از این آزمایش این بود که بفهمیم آیا قشر شنوایی زمانی که اطلاعات بصری به آن منتقل می شود، از نظر ساختاری و عملکردی تغییر شکل می دهد یا خیر. (اجازه دهید یک بار دیگر یادآوری کنیم که هر نوع قشر با یک معماری عصبی خاص مشخص می شود.) و در واقع این اتفاق افتاد: قشر شنوایی از نظر مورفولوژیکی و عملکردی شبیه به قشر بینایی شد!

7) برای ساخت الکترودهای محرک، باید از نانومواد مبتنی بر فلز استفاده شود که در درجه اول برای بدن انسان بی ضرر است. اینها می توانند الکترودهای مبتنی بر تیتانیوم، طلا، نقره یا پلاتین باشند. مزایای اصلی آنها بی ضرر بودن برای بدن انسان و اندازه مینیاتوری است. از معایب آنها می توان به بیگانه بودن آنها با بدن انسان و در نتیجه امکان طرد شدن آنها در هنگام وارد شدن به بدن اشاره کرد. علاوه بر این، فلزات می توانند در بدن اکسید شوند و به کاتیون هایی تبدیل شوند که کاملاً در خون محلول هستند و در سراسر بدن انسان پخش می شوند. و در نهایت یکی از مهمترین مشکلات مربوط به ورود نانومواد به بدن است. مشخص است که اندازه نانوذرات آنقدر کوچک هستند که می توانند به طور خود به خود به داخل سلول ها نفوذ کنند، به عنوان مثال، سلول های قرمز خون، سلول های عصبی، که منجر به اختلال در عملکرد آنها، و در نتیجه، کل اندام (یا بافت) می شود.

8) وضوح نمونه های چشم مصنوعی موجود در حال حاضر حدود 256 پیکسل است. اول از همه، با اندازه ماتریس دوربین فیلمبرداری تعیین می شود (به زیر مراجعه کنید). چشم انسان اگر تصویر به دست آمده را با دستگاه های دیجیتال مقایسه کنیم، تصویری 100 مگاپیکسلی می بیند که طبیعتاً در این مرحله از توسعه فناوری قابل دستیابی نیست.

9) چشم انسان، اگر تصویر حاصل را با دستگاه های دیجیتالی مقایسه کنیم، تصویری 100 مگاپیکسلی را می بیند که ظاهراً این یک محدودیت مشخص برای عصب بینایی انسان است که اطلاعات بصری را به شکل تکانه های الکتریکی به مغز منتقل می کند. طبیعتاً در این مرحله از توسعه فناوری، چنین وضوح چشم مصنوعی قابل دستیابی نیست. واضح است که وضوح چشم مصنوعی با وضوح ماتریس دوربین فیلمبرداری تعیین می شود که به اندازه آن بستگی دارد. اندازه ماتریس به نوبه خود بر اندازه و وزن خود دوربین فیلمبرداری تأثیر می گذارد (اندازه قسمت نوری به طور خطی به اندازه ماتریس بستگی دارد).

اندازه ماتریس دوربین بر میزان نویز دیجیتالی که همراه با سیگنال اصلی به عناصر حساس به نور ماتریس منتقل می شود تأثیر می گذارد. اندازه فیزیکی ماتریس و اندازه هر پیکسل به طور جداگانه به طور قابل توجهی بر میزان نویز تأثیر می گذارد. هرچه اندازه فیزیکی سنسور دوربین بزرگتر باشد، مساحت آن بزرگتر و نور بیشتری دریافت می کند و در نتیجه سیگنال قوی تری از سنسور و نسبت سیگنال به نویز بهتری خواهد داشت. این به شما این امکان را می دهد که تصویری روشن تر و با کیفیت بالاتر دریافت کنید رنگ های طبیعی. علاوه بر این، همانطور که در بالا نوشته شده است، ماتریس دوربین اندازه کوچک(حداقل اندازه ماتریس 3.4 میلی متر در 4.5 میلی متر است) به دلیل نور کمی که روی آن می تابید سیگنال مفید ضعیفی دارد در نتیجه باید با شدت بیشتری تقویت شود و در کنار سیگنال مفید نویز نیز وجود داشته باشد. افزایش می یابد، که بیشتر قابل توجه می شود. از آنجایی که اندازه فیزیکی ماتریس ارتباط مستقیمی با میزان نور تابیده شده به ماتریس دارد، هر چه ماتریس بزرگتر باشد، عکس ها در شرایط کم نور بهتر خواهند بود. با این حال، افزایش اندازه ماتریس به طور اجتناب ناپذیری منجر به افزایش اندازه و هزینه دوربین خواهد شد.ماتریس یک دوربین فیلمبرداری دیجیتال چندین ویژگی مهم دارد:

اندازهماتریس ارتباط نزدیکی با حساسیت آن دارد. هرچه ماتریس بزرگتر باشد، عناصر حساس تری را می توان روی آن قرار داد، و بر این اساس، حساسیت بالاتر است.

حساسیت- توانایی ماتریس برای درک اشیاء زمانی که شرایط مختلفروشنایی در لوکس اندازه گیری می شود و معمولاً بین 0 تا 15 لوکس است. چگونه ارزش کمترحساسیت، نور کمتری برای عملکرد دوربین فیلمبرداری نیاز دارد. به عنوان مثال، با حساسیت 0 لوکس می توانید تقریباً در تاریکی کامل عکاسی کنید.

تعداد پیکسل ها(اجازه) - مقدار مورد نیازپیکسل ها فقط به سیستم تلویزیون بستگی دارد - PAL یا NTSC. مشخص است که حداکثر تعداد پیکسل های مورد نیاز برای عکسبرداری حدود 415000 پیکسل است، اگر دوربین فیلمبرداری از وضوح بالاتر پشتیبانی کند، این بدان معناست که پیکسل های باقی مانده برای کار با تثبیت کننده تصویر الکترونیکی استفاده می شود.

با توجه به تمام این پارامترهای موثر بر وضوح ماتریس، می توان چنین فرض کرد کهوضوح تئوری قابل دستیابی یک چشم مصنوعی با ماتریس (مثلاً CCD) با اندازه حداقل 4 میلی متر در 4 میلی متر حدود 10 مگاپیکسل است. در حال حاضر دوربین های فیلمبرداری با پارامترهای مشابه قبلا ساخته شده اند. توجه داشته باشید که یک دوربین فیلمبرداری با ماتریس CCD با وضوح بالا لزوماً فیلم با کیفیت بالا نمی گیرد. حسگر آنچه را که لنز نمایش می دهد پردازش می کند. نصب یک CCD بزرگ با قطر لنز کوچک در اصل بی معنی است. اگر تصویر به دست آمده از طریق یک لنز کوچک روی یک ماتریس بزرگ کشیده شود، نمی توان از اعوجاج نوری جلوگیری کرد.

10) هنگام استفاده از چشم مصنوعی، اولاً ممکن است مشکلاتی ایجاد شود که مشابه مشکلات هنگام استفاده از یک دوربین فیلمبرداری معمولی است:

شما باید لنز دوربین فیلمبرداری خود را تمیز کنید و با توجه به اندازه آن کار آسانی نخواهد بود. علاوه بر این، این امر باعث ایجاد ناراحتی و ناراحتی زیادی برای فرد دارای چشم مصنوعی می شود.

مشخص است که اپتیک ها در محدوده دمایی محدودی کار می کنند، هنگام خروج از این محدوده، خرابی رخ می دهد. علاوه بر این، هنگامی که دما تغییر می کند، لنز مه می شود، که دوباره منجر به ناراحتی می شود (نقطه 1 را ببینید).

مشخص است که یک دوربین فیلمبرداری در هنگام قرار گرفتن در معرض رطوبت بالا از کار می افتد. یک فرد می تواند به سادگی در باران گرفتار شود و این منجر به خرابی دوربین می شود. به طور طبیعی، فردی که دارای چشم مصنوعی است، برای دوش گرفتن، شستن صورت خود مشکل خواهد داشت، البته در استخر شنا نمی کند. البته این مشکلات را می توان با ایجاد یک قاب دوربین ضد آب حل کرد، اما این نیاز به مطالعه جداگانه ای با در نظر گرفتن اندازه دوربین و راحتی انسان دارد.

علاوه بر این، دوربین فیلمبرداری در برابر ضربه مقاوم است.

عدم امکان کار در نور ضعیف یا در شب بدون استفاده از تجهیزات ویژه (اما یک مزیت بزرگ چشم مصنوعی نسبت به چشم طبیعی وجود دارد: می توانید از دوربین فیلمبرداری که در ناحیه مادون قرمز کار می کند استفاده کنید. دستگاه دید در شب)

وقتی شخصی راه می‌رود، دوربین تکان می‌خورد که منجر به بدتر شدن تصویر می‌شود. این مشکل با استفاده از تثبیت کننده های تصویر قابل حل است، اما این نیاز به مطالعه جداگانه ای با در نظر گرفتن اندازه دوربین و راحتی انسان دارد.

ثانیاً، کل مکانیسم عملکرد چشم مصنوعی، از جمله دوربین فیلمبرداری، باید دارای باتری باشد. و نیاز به شارژ مجدد دوره ای دارد. واضح است که این امر باعث ایجاد محدودیت در استفاده و ناراحتی برای انسان می شود. در نهایت، ممکن است در کنترل دوربین فیلمبرداری مشکلاتی وجود داشته باشد، زیرا زمانی که فرد در خواب است، دوربین باید خاموش باشد. و باید وسیله ای درست کرد که به راحتی از انسان اطاعت کند مثلاً مطابق صدای او خاموش یا روشن شود.

11) مزایای چشم مصنوعی در مقایسه با چشم انسان:

می توانید از دوربین فیلمبرداری مادون قرمز استفاده کنید. نتیجه یک نوع دستگاه دید در شب خواهد بود.

امکان ثبت اطلاعاتی که شخص دیده است وجود دارد.

می توانید از دوربین فیلمبرداری برای تماشای فیلم استفاده کنید

معایب چشم مصنوعی نسبت به چشم انسان:

وضوح کمتر و در نتیجه کیفیت تصویر پایین تر

محدودیت در محدوده دمایی که چشم در آن کار می کند

عدم ثبات در برابر رطوبت (بدون استفاده از پوشش های محافظ خاص)

بی ثباتی در برابر شوک

عدم وجود "دید جانبی"

بگذارید فوراً توضیح دهیم: ما در مورد یک کپی کامل از اندام بینایی که جایگزین چشم کور می شود صحبت نمی کنیم. بر خلاف، مثلاً، دست یا پای مصنوعی که از بیرون به طور دقیق قسمت از دست رفته بدن را بازتولید می کند. "چشم مصنوعی" طرحی است متشکل از عینک، یک دوربین کوچک، یک مبدل سیگنال ویدئویی که به کمربند متصل است و یک تراشه کاشته شده در شبکیه چشم. چنین راه حل هایی، ترکیبی از زنده و غیرزنده، زیست شناسی و فناوری، در علم بیونیک نامیده می شوند.

مردی 59 ساله اولین صاحب چشم بیونیک در روسیه شد. فرزکاری گریگوری اولیانوفاز چلیابینسک

AiF توضیح داد: "بیمار ما چهل و یکمین بیمار در جهان است که تحت چنین عمل جراحی قرار می گیرد." وزیر بهداشت ورونیکا اسکورتسووا. - تا 35 سالگی دید. سپس بینایی از محیط به مرکز باریک شد و در سن 39 سالگی کاملاً از بین رفت. پس این یکی تکنولوژی جالببه شخص اجازه می دهد از تاریکی بازگردد. تراشه ای روی شبکیه قرار می گیرد که با تبدیل تصویر ضبط شده توسط دوربین فیلمبرداری عینک از طریق مبدل مخصوص، تصویر دیجیتالی از تصویر ایجاد می کند. این تصویر دیجیتال از طریق عصب بینایی حفظ شده به قشر مخ منتقل می شود. مهمترین چیز این است که مغز این سیگنال ها را تشخیص می دهد. البته بینایی 100% بازیابی نمی شود. از آنجایی که پردازنده کاشته شده در شبکیه تنها 60 الکترود دارد (برای مقایسه، چیزی شبیه پیکسل در صفحه نمایش: تلفن های هوشمند مدرن دارای وضوح 500 تا 2000 پیکسل هستند - ویرایش)، تصویر بدوی تر به نظر می رسد. سیاه و سفید است و از اشکال هندسی تشکیل شده است. فرض کنید چنین بیمار در را به صورت حرف سیاه "P" می بیند. با این وجود، این بسیار بهتر از نسخه اول دستگاه با 30 الکترود مجاز است.

البته بیمار نیاز به توانبخشی طولانی مدت دارد. برای درک تصاویر بصری باید به او آموزش داده شود. گرگوری بسیار خوشبین است. به محض اتصال آنالایزر، فوراً لکه های نوری را دید و شروع به شمارش تعداد لامپ های روی سقف کرد. ما واقعا امیدواریم که مغز او تصاویر بصری قدیمی را حفظ کرده باشد، زیرا بیمار بینایی خود را در بزرگسالی از دست داده است. با تأثیرگذاری بر مغز با خاص برنامه های توانبخشی، می توانید او را مجبور کنید نمادهایی را که اکنون دریافت می کند با تصاویری که از زمانی که شخص مشاهده کرده در حافظه ذخیره می شود، "پیوند" کند."

آیا همه نور را خواهند دید؟

این اولین تجربه در کشور ماست. عملیات را انجام داد مدیر مرکز تحقیقات چشم پزشکی دانشگاه ملی تحقیقات پزشکی روسیه به نام. پیروگوا، جراح چشم، هریستو تاخچیدی. پروفسور خخچیدی می گوید: «بیمار اکنون در خانه است، حالش خوب است، برای اولین بار نوه اش را می بیند. - تمرینات او با سرعتی سریع پیش می رود. بچه های مهندسی از ایالات متحده آمریکا که چند هفته بعد از عملیات برای اتصال الکترونیک آمده بودند، از اینکه او چقدر سریع بر عملکرد سیستم تسلط یافت شگفت زده شدند. این فرد شگفت انگیز، مصمم به پیروزی است. و خوش بینی او به پزشکان منتقل می شود. چندین برنامه آموزشی وجود دارد. اکنون او یاد می گیرد که در زندگی روزمره از خود مراقبت کند - غذا بپزد ، خودش را تمیز کند. مرحله بعدی تسلط بر ضروری ترین مسیرها است: به فروشگاه، داروخانه. در مرحله بعد، یاد بگیرید که مرزهای اشیاء، به عنوان مثال یک مسیر عابر پیاده را به وضوح ببینید. ظهور فناوری بهتر، و در نتیجه بازیابی بهتر بینایی، در گوشه و کنار است. به یاد داشته باشید که تلفن های همراه 10-15 سال پیش چگونه بودند و اکنون چگونه هستند. نکته اصلی این است که بیمار از نظر اجتماعی توانبخشی شود. می تواند به خودش خدمت کند.»

درست است، در حال حاضر ما فقط می توانیم به عملکرد عالی افتخار کنیم. تمام تکنولوژی و همچنین طراحی وارداتی است. ارزان نیست. این دستگاه به تنهایی 160 هزار دلار قیمت دارد و کل فناوری آن 1.5 میلیون دلار است.

ما به همراه اولین ایالت سن پترزبورگ شروع به توسعه ایمپلنت شبکیه کردیم دانشگاه پزشکیآنها پاولوا. مطمئناً برای بیماران ارزان‌تر و در دسترس‌تر از وارداتی خواهد بود.» AiF اطمینان داد رئیس چشم پزشک وزارت بهداشت، رئیس پژوهشکده بیماری های چشم به نام. هلمهولتز ولادیمیر نروف.

باید گفت که توسعه چشم بیونیک به مدت 20 سال در آزمایشگاه های ایالات متحده آمریکا، ژاپن، آلمان و استرالیا در حال انجام است. در سال 1999، برای اولین بار در ایالات متحده، تراشه ای در شبکیه چشم یک بیمار نابینا کاشته شد. درست است، نتایج هنوز تبلیغ نشده است. این تکنیک معایب زیادی دارد. اولاً باید برای مدت طولانی به بیمار آموزش داده شود که تصاویر بصری را درک کند، یعنی در ابتدا باید داشته باشد سطح بالاهوش آسیب شناسی های چشمی که می توان برای آنها از این فناوری استفاده کرد بسیار محدود است. اینها بیماری هایی هستند که با آسیب به سلول های چشمی مرتبط هستند که نور را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند. در چنین مواقعی می توانید به جای سلول های آسیب دیده از دستگاهی استفاده کنید که این کار را انجام دهد. اما عصب بینایی باید حفظ شود. در غرب، آنها قبلاً پا را فراتر گذاشته‌اند و تراشه‌هایی را توسعه داده‌اند که به منظور دور زدن مسیرهای چشم و انتقال مستقیم سیگنال به ناحیه بینایی مغز، در قشر مغز کاشته می‌شوند. این "چشم" را می توان در بیماران مبتلا به بیشتر استفاده کرد آسیب شناسی گسترده(زمانی که عصب بینایی قطع شده یا قطع می شود آتروفی کامل، انتقال یک ضربه از تراشه به شبکیه غیرممکن است). جراحان مغز و اعصاب این کار را انجام می دهند. بر این لحظههیچ چیز در مورد نتایج مشخص نیست - آنها طبقه بندی شده اند.

در همین حال، جهت بیونیک در روسیه به طور فعال در مناطق دیگر در حال توسعه است. به ویژه، هنگام ایجاد بازوها و پاهای مصنوعی بیونیک. یکی دیگر از کاربردهای بیونیک دستگاه های ترمیم شنوایی است. Veronika Skvortsova می گوید: "اولین کاشت حلزون 10 سال پیش در روسیه انجام شد." - اکنون سالانه بیش از هزار عدد تولید می کنیم و جزو سه نفر برتر دنیا هستیم. همه نوزادان تازه متولد شده تحت غربالگری شنوایی شناسی قرار می گیرند. در صورت وجود اختلالات شنوایی غیرقابل برگشت، کاشت بدون صف انجام می شود. کودکان درست مانند کودکان شنوا رشد می کنند، یاد می گیرند که به طور عادی صحبت کنند و از رشد عقب نمی مانند.

خود چشم در سوراخی به نام مدار قرار دارد. شکل چشم بیشتر شبیه به سیب است، به همین دلیل نام " مردمک چشم" از طریق شکاف بین پلک پایین و بالا، حفره چشم کمی به بیرون نگاه می کند، اما بیشتر چشم در داخل است. داخل چشم یک دایره سیاه کوچک وجود دارد که معمولا به آن مردمک می گویند. دانشمندان ثابت کرده اند که وقتی برای مدت طولانی در تاریکی هستید، مردمک چشم گشاد می شود و در مقابل نور شدید، برعکس باریک می شود. این با کمک عضله ای که در داخل چشم، روی عنبیه قرار دارد، رخ می دهد. اگر نمی دانید عنبیه چیست، ما عجله می کنیم که به شما بگوییم که یک حلقه کوچک رنگی است که در اطراف کل مردمک قرار دارد.

رنگ سیاه مردمک با این واقعیت توضیح داده می شود که همیشه در داخل چشم خالی است. در پشت، درست مانند فیلم دوربین، چندین مورد وجود دارد سلول های حساس به نور. این لایه مانند توری پرتوهای نور را می گیرد. نام این لایه از سلول ها شبکیه است. در داخل آن حداقل 140 میلیون سلول وجود دارد که به شدت به نور حساس هستند. وقتی نور به آنها برخورد می کند، اتفاقات مختلفی در درون آنها شروع می شود. واکنش های شیمیایی، فوراً به یک انگیزه تبدیل می شود. با حرکت در امتداد عصب بینایی، این تکانه به مرکز مغز می رسد. سپس مغز سیگنالی تولید می کند و تنها پس از آن ما شروع به درک آنچه می بینیم می کنیم. بنابراین، ما به تازگی توضیح دادیم که چشم انسان چگونه می بیند. ساختار چشم عدسی به طور کامل مسئول شفافیت تصویر است.

برای جمع آوری پرتوها و سپس هدایت آنها به شبکیه به عدسی نیاز است. برای فوکوس کردن پرتوهای یک جسم دور، لنز باید صاف‌تر باشد و در صورت لزوم فوکوس بر روی یک جسم نزدیک، دوباره ضخیم‌تر می‌شود. عضله خاصی که در اطراف عدسی قرار دارد مسئول این امر است. هنگامی که منقبض می شود، عدسی ضخیم تر می شود، زمانی که منبسط می شود، نازک تر می شود. اگر لازم باشد به اجسامی که در فواصل مختلف قرار دارند نگاه کنیم، باید از انحناهای کاملاً متفاوت عدسی استفاده کنیم.

بنابراین، چشم یک ساختار طبیعی بسیار پیچیده است که به شما امکان می دهد آنچه را که می بینید ببینید و به آن واکنش نشان دهید. با درک آناتومی چشم و مشاهده اینکه ساختار آن شبیه دوربین است، می توانید بفهمید که چرا چشم می بیند.

چشم مصنوعی می تواند:

• چشم بیونیک
• چشم الکترونیکی
• چشم نانو

چشم الکترونیکیدستگاهی است که به شما امکان می دهد تغییرات نور را درک کنید یا رنگ ها را تشخیص دهید (مثلاً یک سنسور یا سنسور).

کارگردان و تهیه کننده کانادایی راب اسپنس جرأت کرد تا چشم مصنوعی را که در کودکی از دست داده بود با یک دوربین مینیاتوری جایگزین کند. خود اسپنس نمی تواند مستقیماً با چشم جدیدش ببیند. برخلاف پروژه‌های مختلف شبکیه مصنوعی، دوربین Eyeborg سیگنال‌هایی را به مغز ارسال نمی‌کند. در عوض، دستگاه کوچک به صورت بی سیم تصویر را به یک صفحه قابل حمل و قابل حمل ارسال می کند. از این دستگاه، سیگنال از قبل می تواند برای ضبط و ویرایش به رایانه ارسال شود.

چشم بیونیک- مصنوعی است سیستم بصری، تقلید از یک اندام فردی.

دانیل پالانکر از دانشگاه استنفورد و گروه تحقیقاتی فیزیک بیومدیکال و فن آوری های چشمی او پروتز شبکیه با کیفیت بالا یا "چشم بیونیک" را توسعه داده اند.

ژاپن همچنین بر اساس پتنت ایالات متحده یک شبکیه مصنوعی ایجاد کرده است که در آینده به بازیابی بینایی بیماران نابینا کمک خواهد کرد. همانطور که مشخص شد، این فناوری توسط متخصصانی از شرکت Seiko-Epson و دانشگاه Ryukoku مستقر در کیوتو توسعه یافته است.

شبکیه مصنوعی یک حسگر نوری حاوی یک ماتریس آلومینیومی نازک با عناصر نیمه هادی سیلیکونی است. برای اجرای بهتردر آزمایشات اولیه، روی یک صفحه شیشه ای مستطیلی به ابعاد 1 سانتی متر قرار می گیرد.

طبق اصل عملکرد، شبکیه مصنوعی واقعی را تقلید می کند: هنگامی که پرتوهای نور به نیمه هادی ها برخورد می کنند، ولتاژ الکتریکی تولید می شود که باید به عنوان یک سیگنال بصری به مغز منتقل شود و در قالب یک تصویر درک شود.

وضوح ماتریس حساس به نور 100 پیکسل است، اما پس از کاهش اندازه تراشه، می توان آن را به دو هزار پیکسل افزایش داد. عناصر گرافیکی. به گفته کارشناسان، اگر چنین تراشه ای به طور کامل کاشته شود به یک فرد نابینا، او قادر خواهد بود اشیاء بزرگ را از فاصله نزدیک تشخیص دهد - مانند در یا میز.

بیمارانی که کاشته شده بودند چشم بیونیک، نه تنها توانایی تشخیص نور و حرکت، بلکه در شناسایی اشیایی به اندازه یک لیوان چای یا حتی یک چاقو را نشان داد. برخی از آنها توانایی خواندن حروف بزرگ را دوباره به دست آوردند.

نانوچشم- دستگاهی که با استفاده از فناوری نانو ایجاد شده است (مثلاً عدسی که روی مردمک چشم اعمال می شود). چنین دستگاهی نه تنها می تواند برگردد دید از دست رفتهو عملکردهای جزئی از دست رفته را جبران می کند، بلکه قابلیت های چشم انسان را نیز گسترش می دهد. این لنز می‌تواند تصویر را مستقیماً روی چشم پخش کند یا به گرفتن نور بسیار بهتر کمک کند و به شما امکان می‌دهد در تاریکی مانند یک گربه ببینید.

فناوری نانو چشم هنوز در حال توسعه است و معلوم نیست چه فرصت هایی در برابر انسان ها ظاهر خواهد شد.

مهندسان آمریکایی توسعه یافتند لنزهای تماسیبا قابلیت نمایش مستقیم اطلاعات بصری به چشم. این پروژه توسط نیروی هوایی ایالات متحده تامین مالی می شود که امیدوار است دستگاه جدیدی برای خلبانان تولید کند.

مایکل مک آلپاین از پرینستون و همکارانش یک چاپگر سه بعدی ساخته اند که لنزهای تماسی را با پنج لایه چاپ می کند که یکی از آنها نور را روی سطح چشم ساطع می کند. خود لنزها از پلیمر شفاف ساخته شده اند. اجزای مختلفی در داخل آنها وجود دارد: LEDهای ساخته شده از نقاط کوانتومی با اندازه نانو، سیم کشی ساخته شده از نانوذرات نقره و پلیمرهای آلی (آنها به عنوان ماده ای برای ریزمدارها عمل می کنند).

به گفته مک آلپاین، سخت ترین قسمت، انتخاب مواد شیمیایی بود که می توانست اطمینان حاصل کند که لایه ها به طور محکم با یکدیگر تماس دارند. چالش دیگر شکل فردی کره چشم افراد بود: مهندسان مجبور بودند تولید لنز تماسی را با استفاده از دو دوربین فیلمبرداری نظارت کنند تا از سازگاری با چشم بیمار اطمینان حاصل کنند.

انتظار داشت که توسعه جدیددر درجه اول برای خلبانان مفید خواهد بود: لنزهای تماسی اطلاعات مربوط به پیشرفت پرواز را مستقیماً به چشم منتقل می کنند. علاوه بر این، امکان قرار دادن حسگرهایی در لنزها وجود خواهد داشت که نشانگرهای شیمیایی خستگی چشم را تشخیص می‌دهند.

ریموند موری فیزیکدان از لندن می گوید که دانشمندان دیگر در ارزش عملی این توسعه تردید دارند: ولتاژ مورد نیاز برای روشن کردن صفحه نمایش LED بسیار بالا است. علاوه بر این، اطمینان از ایمنی مواد ضروری است. به عنوان مثال، مشخص است که سلنید کادمیوم، که از آن نقاط کوانتومی ساخته می شود، برای سلامتی بسیار مضر است.

چشم بیونیک - چیست؟ این دقیقاً همان سؤالی است که در بین افرادی که برای اولین بار با این اصطلاح مواجه شده اند مطرح می شود. در این مقاله به تفصیل به آن پاسخ خواهیم داد. پس بیایید شروع کنیم.

تعریف

چشم بیونیک وسیله ای است که به نابینایان اجازه می دهد تعدادی از اشیاء بینایی را تشخیص دهد و تا حدی کمبود بینایی را جبران کند. جراحان آن را به عنوان پروتز شبکیه در چشم آسیب دیده کاشت می کنند. بنابراین، آنها نورون های سالم حفظ شده در شبکیه را با گیرنده های نور مصنوعی تکمیل می کنند.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد

چشم بیونیک از یک ماتریس پلیمری مجهز به فتودیود تشکیل شده است. حتی تکانه های الکتریکی ضعیف را تشخیص داده و به سلول های عصبی منتقل می کند. یعنی سیگنال‌ها به شکل الکتریکی تبدیل می‌شوند و بر نورون‌هایی که در شبکیه حفظ می‌شوند تأثیر می‌گذارند. ماتریس پلیمری جایگزین هایی دارد: سنسور مادون قرمز، دوربین فیلمبرداری، عینک مخصوص. دستگاه های ذکر شده می توانند عملکرد دید محیطی و مرکزی را بازیابی کنند.

دوربین فیلمبرداری تعبیه شده در عینک تصویر را ضبط کرده و به پردازنده مبدل می فرستد. و او نیز به نوبه خود سیگنال را تبدیل می کند و آن را به گیرنده و حسگر نوری می فرستد که در شبکیه چشم بیمار کاشته می شود. و تنها در این صورت تکانه های الکتریکی از طریق عصب بینایی به مغز بیمار منتقل می شود.

ویژگی های ادراک تصویر

در طی سال ها تحقیق، چشم بیونیک دستخوش تغییرات و پیشرفت های زیادی شده است. در مدل های اولیه، تصویر از دوربین فیلمبرداری مستقیماً به چشم بیمار منتقل می شد. سیگنال بر روی ماتریس حسگر نوری ثبت شد و از طریق آن دریافت شد سلول های عصبیبه مغز اما یک اشکال در این فرآیند وجود داشت - تفاوت در درک تصویر توسط دوربین و کره چشم. یعنی همزمان کار نمی کردند.

روش دیگر به شرح زیر بود: ابتدا اطلاعات ویدیویی به رایانه ارسال شد که تبدیل شد تصویر قابل مشاهدهبه پالس های مادون قرمز آنها از عدسی عینک منعکس شده و حسگرهای نوری را از طریق عدسی به شبکیه چشم برخورد کردند. به طور طبیعی، بیمار نمی تواند اشعه IR را ببیند. اما اثر آنها شبیه به فرآیند به دست آوردن یک تصویر است. به عبارت دیگر فضای محسوسی در مقابل فردی با چشمان بیونیک شکل می گیرد. و این اتفاق می افتد: تصویر دریافت شده از گیرنده های نور فعال چشم بر روی تصویر دوربین قرار می گیرد و روی شبکیه پخش می شود.

استانداردهای جدید

هر سال، فناوری‌های زیست‌پزشکی با جهش در حال توسعه هستند. در حال حاضر آنها قصد دارند استاندارد جدیدی را برای سیستم بینایی مصنوعی معرفی کنند. این ماتریسی است که هر طرف آن حاوی 500 فتوسل خواهد بود (9 سال پیش فقط 16 عدد وجود داشت). هر چند اگر قیاسی با توسط چشم انسانبا 120 میلیون میله و 7 میلیون مخروط، پتانسیل رشد بیشتر مشخص می شود. شایان ذکر است که اطلاعات از طریق میلیون ها پایانه عصبی به مغز منتقل می شود و سپس شبکیه به طور مستقل آنها را پردازش می کند.

آرگوس II

این چشم بیونیک در آمریکا توسط Clairvoyance طراحی و ساخته شده است. 130 بیمار مبتلا به رتینیت پیگمانتوزا از قابلیت های آن استفاده کردند. Argus II از دو بخش تشکیل شده است: یک دوربین مینی ویدئویی تعبیه شده در عینک و یک ایمپلنت. تمام اشیاء موجود در دنیای اطراف روی دوربین ضبط می شوند و از طریق یک پردازنده به صورت بی سیم به ایمپلنت منتقل می شوند. خوب، ایمپلنت با استفاده از الکترودها، سلول های شبکیه موجود بیمار را فعال می کند و اطلاعات را مستقیماً به عصب بینایی می فرستد.

کاربران چشم بیونیک می توانند به وضوح بین خطوط افقی و عمودی در عرض یک هفته تمایز قائل شوند. در آینده کیفیت بینایی از طریق این دستگاه فقط افزایش می یابد. Argus II 150000 پوند قیمت دارد. با این حال، تحقیقات متوقف نمی شود، زیرا توسعه دهندگان کمک های نقدی مختلفی دریافت می کنند. طبیعتاً چشم های مصنوعی هنوز کاملاً ناقص هستند. اما دانشمندان در حال انجام هر کاری برای بهبود کیفیت تصویر ارسالی هستند.

چشم بیونیک در روسیه

اولین بیمار که این دستگاه را در کشور ما کاشت کرد، الکساندر اولیانوف 59 ساله ساکن چلیابینسک بود. این عمل به مدت 6 ساعت در مرکز علمی و بالینی گوش و حلق و بینی FMBA به طول انجامید. بهترین چشم پزشکان کشور دوره توانبخشی بیمار را زیر نظر داشتند. در این مدت، تکانه های الکتریکی به طور منظم به تراشه نصب شده توسط اولیانوف ارسال می شد و واکنش نظارت می شد. اسکندر نتایج عالی نشان داد.

البته او رنگ ها را تشخیص نمی دهد و اشیاء متعدد موجود را درک نمی کند چشم سالم. جهاناولیانوف تار و سیاه و سفید می بیند. اما این برای او کافی است تا کاملاً خوشحال باشد. از این گذشته، در 20 سال گذشته این مرد به طور کلی نابینا بود. و اکنون زندگی او توسط چشم بیونیک نصب شده کاملاً تغییر کرده است. هزینه عملیات در روسیه 150 هزار روبل است. خوب، به علاوه قیمت خود چشم، که در بالا نشان داده شد. در حال حاضر، این دستگاه فقط در آمریکا تولید می شود، اما با گذشت زمان، آنالوگ ها باید در روسیه ظاهر شوند.

2147 2019/03/16 4 دقیقه.

نصب پروتز چشم تنها راه بازگشت بیماران به زندگی عادی است.درجه اثربخشی پروتز به انتخاب صحیح محصول بستگی دارد - هر چه میزان انطباق آن بالاتر باشد. چشم طبیعیشخص، بنابراین بهتر پیش خواهد رفتتوانبخشی. محصولات اهداف پزشکیمی تواند استاندارد یا سفارشی باشد، توجه ویژه در عمل بالینیبه مسائل مربوط به ایمنی آنها اختصاص داده شده است. پروتزهای باکیفیت باید دارای گواهی انطباق باشند که می توانید در زمان خرید آن را از فروشنده درخواست کنید.

چه زمانی پروتز ضروری است؟

پروتزهای چشمی نه تنها زیبایی و مشکلات روانیصبور. اگر فردی که چشم خود را از دست داده از جایگزین استفاده نکند، به مرور زمان حفره ملتحمه کوچکتر می شود و مژه ها شروع به پیچ خوردن به سمت داخل می کنند و باعث ناراحتی و تبدیل شدن می شوند. دلیل اصلیتوسعه

پروتز چشم مشکلات مهم زیبایی، فیزیولوژیکی و روانی را حل می کند.

بخصوص نقش مهمپروتزها در کودکان نقش دارند - وجود یک جایگزین چشم در حفره ملتحمه باعث تحریک فرآیندهای رشد استخوان های مدار چشم می شود. اگر پروتز انجام نشود، استخوان ها به کندی رشد می کنند و عدم تقارن صورت ایجاد می شود. در صورت لزوم، قبل از پروتز، پزشکان جراحی پلک، اصلاح حفره ملتحمه، ایجاد یک استامپ اسکلتی عضلانی، خارج کردن یا بیرون زدگی با کاشت را انجام می دهند.

به عنوان یک قاعده، پروتز در صورت جزئی یا حذف کاملکره چشم به دلیل بیماری های زیر:

انواع

با در نظر گرفتن تکنولوژی تولید مورد استفاده، ساختارهای چشم به فردی و استاندارد تقسیم می شوند. همه محصولات به صورت دستی در آزمایشگاه های تخصصی ساخته می شوند - تلاش هایی برای خودکارسازی فرآیندهای تولید آنها انجام شد، اما نتیجه مطلوب را به همراه نداشت.

تمام محصولات پروتز کاملاً با دست ساخته می شوند.

محصولات استاندارد جهانی هستند و ویژگی های حفره چشم یک بیمار خاص در نظر گرفته نمی شود. موارد جداگانه با در نظر گرفتن ویژگی های ساختاری حفره ملتحمه یک بیمار خاص، رنگ، ویژگی های تسکین صلبیه و عنبیه چشم سالم ساخته می شوند.

اندازه پروتزها عبارتند از:

در سمت پوشیدن:

• ترک کرد؛
• حقوق.

بر اساس فرم:

• بیضی

هنگام طبقه‌بندی محصولات، ویژگی‌هایی مانند تناسب عنبیه، رنگ‌های صلبیه و عنبیه و مواد ساخت نیز در نظر گرفته می‌شوند. امروزه تقاضای پلاستیکی بیشتر از نمونه های شیشه ای است، زیرا دوام بیشتری دارند، ایمن تر هستند و نمی شکنند. همچنین محصولات جدار نازک مورد استفاده در هنگام تشکیل حفره چشم و برای استتار زیبایی نقص چشم با آب مروارید، دیواره ضخیم، دو جداره - آنها در غیاب کامل کره چشم خود استفاده می شوند.

پروتزهای کودکان و بزرگسالان به دسته ها تقسیم نمی شوند - انتخاب محصولات بر اساس اندازه انجام می شود.

مراقبت از پروتز شما

قبل از انجام عملیات قرار دادن و برداشتن پروتز چشم، دست های خود را کاملا بشویید و آماده کنید قطره چشم، دستمال ، ساکشن فنجان. حتماً پشت میز سرپوشیده بنشینید پارچه نرم، و یک آینه در مقابل خود قرار دهید.

برداشتن پروتز

روش برداشتن پروتز به شرح زیر است:

روش نصب

چگونه خودتان پروتز را وارد کنید؟ به صورت زیر عمل کنید:

نحوه تمیز کردن

چشم مصنوعی شسته می شود آب گرمبا صابون - الکل قابل استفاده نیست.ممکن است محصول بعد از عمل برداشته نشود. حتماً قوانین بهداشت فردی را به شدت رعایت کنید، هنگام شستشو چشمان خود را بسته نگه دارید.

اگر پروتز برای مدت طولانی در حفره چشم باقی بماند، شروع به تحریک ملتحمه می کند.

چند وقت یکبار تمیز کردن مورد نیاز است؟

تمیز کردن استاندارد هر دو هفته یک بار انجام می شود. برای جزئیات با پزشک خود مشورت کنید.

تمیز کردن چشم مصنوعی

شرایط تعویض و ذخیره سازی

بیماران بزرگسال پروتز را به مدت 8 تا 10 ماه استفاده می کنند و سپس آن را با یک پروتز جدید جایگزین می کنند.این کار باید انجام شود، زیرا سطح محصول در نتیجه سایش مداوم زبر می شود، شیارها و حفره های کوچکی روی آن ظاهر می شود که به غشای مخاطی چشم آسیب می رساند.

ویژگی های لازم برای نگهداری پروتز

جایگزینی برنامه ریزی شده محصولات پلاستیکی هر دو سال یک بار، محصولات شیشه ای سالانه انجام می شود.

شما باید دائماً از پروتز استفاده کنید. اگر آن را در شب درآورید، آن را در آب یا محلول ضد عفونی کننده قرار ندهید - آن را با آب گرم و صابون بشویید و روی پارچه قرار دهید.

ویدیو

نتیجه گیری

پروتزهای چشمی این امکان را به بیمار می دهد که چشم خود را از دست داده است به زندگی عادی بازگردد.هم در بزرگسالی و هم در دوران کودکی استفاده از پروتز اجباری است. تعویض برنامه ریزی شده 1-2 بار در سال انجام می شود (محصولات شیشه ای باید بیشتر تعویض شوند).

جراحان چشم فقط در موارد پیشرفته که هیچ روش دیگری قادر به ترمیم کره چشم نیست به پروتز متوسل می شوند. تا آن زمان می توان از تکنیک های مختلف چشم پزشکی برای حفظ چشم حتی با در نظر گرفتن از دست دادن عملکرد اصلی آن استفاده کرد.