Индивидуални очни протези: преглед, описание, видове и ревюта. Изкуствено око

Преди да се запознаем с изкуственото око, вземете предвид обикновеното око и неговата структура. Окото е орган, който ви позволява да получавате информация за външния свят. Той има способността да възприема електромагнитното излъчване в диапазона на дължината на светлината и осигурява функцията на зрението. Човек чрез окото получава около 90% от информацията от външния свят.

Самото око се намира в ямата, която се нарича окото. Формата на окото най-много прилича на ябълка, поради което името „очната ябълка“ се е разпространило. През пролуката между дъното и горния клепач Орбитата изглежда малко, но по-голямата част от окото е вътре. Вътре в окото има малък черен кръг, който се нарича ученик. Учените са показали, че когато в тъмното за дълго време, ученикът се разширява, и получаване на ярка светлина, напротив, стеснява. Това става с помощта на мускула в окото, върху ириса. Ако не знаете какво е ириса, тогава бързаме да ви информираме, че това е малък цветен пръстен, разположен около целия ученик.

Черният цвят на зеницата се обяснява с факта, че винаги има празнота в окото. Зад, както и във филма на камерата, има няколко фоточувствителни клетки. Този слой, като мрежа, улавя лъчите на светлината. Името на този слой клетки е ретината. Вътре в него има поне 140 милиона клетки, които са изключително чувствителни към светлината. Когато светлината влезе, в тях се появяват различни химични реакции, които веднага се превръщат в пулс. Движейки се по зрителния нерв, този импулс попада в самия център на мозъка. Тогава мозъкът произвежда сигнал и едва след това започваме да разбираме това, което виждаме. Така току-що описахме как вижда човешкото око. Структура на окото Обективът е изцяло отговорен за яснотата на изображението.

Обективът е необходим, за да се съберат лъчите и след това да се насочат към ретината. За да фокусирате лъчите от нещо, което е далеч, лещата трябва да е по-плоска и ако е необходимо да се фокусирате върху най-близкия обект, тя отново ще стане по-дебела. За това е отговорен специален мускул, който се намира около обектива. Когато се свива, обективът става по-дебел, а когато се разширява, става по-тънък. Ако е необходимо да погледнем предмети, които са на различни разстояния, тогава ще трябва да използваме напълно различна кривина на лещата.

Така окото е много сложна естествена структура, която ви позволява да виждате и да отговаряте на това, което виждате. За да разбере защо вижда окото, можете да разберете неговата анатомия и да видите, че нейната структура е подобна на камерата.

Изкуственото око може да бъде:

Бионично око
Електронно око
Нано око

Електронно око - устройство, което ви позволява да възприемате промени в светлината или да различавате цветове (например сензор или сензор).

Канадският режисьор и продуцент Роб Спенс решил операция, по време на която протезното око, което бе загубил в детството си, бе заменено от миниатюрна камера. Самият Спенс не може да вижда директно с новото си око. За разлика от различните модели на изкуствена ретина, камерата Eyeborg не изпраща сигнали до мозъка. Вместо това малкото устройство безжично изпраща картина на преносим, преносим екран. От това устройство сигналът вече може да бъде прехвърлен към компютър за запис и редактиране.

Бионично око - това е изкуствена визуална система, която имитира отделен орган.

Даниел Паланкер, член на екипа в Станфордския университет и неговият изследователски екип по биомедицинска физика и офталмологични технологии, разработи ретинална протеза с висока резолюция или Bionic eye.

В Япония е създадена и изкуствена ретина, базирана на американски патент, която в бъдеще ще помогне да се възстанови зрението на слепите пациенти. Както стана известно, технологията е разработена от специалисти от Seiko-Epson Corporation и от Киото университет Ryukoku.

Изкуствената ретина е фотосензор, съдържащ тънка алуминиева матрица с полупроводникови елементи, изработени от силиций. За по-добро базово изпитване, той се поставя върху 1 см правоъгълна стъклена плоча, а за следващи тестове върху животни, по-специално морски змиорки, се предвижда да бъде монтирана върху гъвкави течнокристални панели.

Според принципа на действие, изкуствената ретина симулира истинската: когато лъчите на светлината ударят полупроводниците, се генерира електрическо напрежение, което като визуален сигнал трябва да се предава на мозъка и се възприема като изображение.

Разделителната способност на фоточувствителната матрица в 100 пиксела, но след намаляване на размера на чипа, може да се увеличи до две хиляди графични елемента. Според експерти, ако такъв чип е имплантиран напълно слепи хора, той ще бъде в състояние да различи големи обекти от близко разстояние - като например, врата или маса.

Пациентите, които са имплантирани с бионично око, показват способността не само да различават светлината и движението, но и да определят предметите с размер на чаша за чай или дори нож. Някои от тях са имали възможност да четат големи букви.

Nanoglaz - устройство, създадено с помощта на нанотехнология (например леща, приложена към зеницата на окото). Такова устройство не само може да върне загубеното виждане и да компенсира частично загубени функции, но и да подобри способностите на човешкото око. Обективът ще може да прожектира изображението директно върху окото или да улови светлината много по-добре, което ще ви позволи да видите в тъмното като котка.

Технологията наноглаз все още се развива и не е известно какви възможности ще се появят пред човек.

Разработили са американски инженери контактни лещи с възможност за визуална информация директно върху очите. Проектът се финансира от американските военновъздушни сили, които се надяват да получат ново устройство за пилоти на изхода.

Майкъл МакАлпин от Принстън и неговите колеги разработиха 3D принтер, който отпечатва петслойни контактни лещи, единият от които излъчва светлина към повърхността на окото. Самите лещи са направени от прозрачен полимер. В тях има няколко компонента: светодиоди от наноразмерни квантови точки, окабеляване от сребърни наночастици и органични полимери (те действат като материал за микрочипове).

Според McElpine най-трудното е да се изберат химикали, които могат да осигурят силен контакт на слоевете помежду си. Друга трудност е индивидуалната форма на очните ябълки при хората: инженерите трябваше да наблюдават производството на контактни лещи с две видеокамери, за да осигурят съвместимост с окото на пациента.

Очаква се, че новото развитие ще бъде полезно предимно за пилотите: контактните лещи ще предават информация за хода на полета директно на окото. В допълнение, сензорите, които откриват химични биомаркери на умората на очите, могат да бъдат поставени в лещите.

Други учени се съмняват в практическата стойност на развитието: напрежението, необходимо за включване на LED дисплея е твърде високо, казва физикът Реймънд Мъри от Лондон. Освен това е необходимо да се гарантира безопасността на материалите. Известно е например, че кадмиевият селенид, от който се правят квантови точки, е много вреден за здравето.

чета 1855 път

Учените са създали изкуствено око на насекомото

Група учени от Швейцария, Франция и Германия успяха да създадат работещо миниатюрно око, подредено на принципа на окото на насекомите.

При изпълнението на проекта учените изучавали действието на окото на насекомото и след това изградили подобно изкуствено око.

Етикети: Нови в офталмологията "Пациентите с имплантирани чипове наистина са си върнали зрението. Те описват обекти в стаите, а хората виждат сякаш" призраци "- окото отличава силуета и нюансите в черно-бялата гама", казва професор Еберхарт Зреннер, който ръководи първите клинични изследвания.
Уникалността на импланта е, че досега никой не е успял да прехвърли обработената информация от електронния сензор по-нататък по оптичния нерв към мозъка. Всички предишни модели могат да прожектират изображението само на дистанционни дисплеи. Експертите наричат това устройство истински пробив и вече планират да направят напълно функционално бионично око на базата на сензора. „Като че ли парализирано от нараняване на гръбначния стълб внезапно стана и отиде“, казва Робърт Макларън, професор в Оксфордския университет, където следващата година ще се проведат британските изпитания на революционен имплант.

Лекарите планират да използват микрочип за лечение на пигментна ретинопатия. Това е наследствено заболяване, при което човек става сляп от раждането. "Резултатите от тестовете са впечатляващи, очевидно е, че визуалната функция може да бъде възстановена до степен, която е напълно достатъчна за ежедневието", - каза професор Зренер. В същото време лекарите смятат, че подобрен имплант ще отвори пътя за изцеление от други опции за слепота. Например, може да се използва за възрастова макулна дегенерация, засягаща всеки един от всеки сто на възраст от 65 до 75 години.

Олга Зандер Utro.ru

Етикети:

Като периферна част на зрителния анализатор; съдържа фоторецепторни клетки, които осигуряват възприемането и преобразуването на електромагнитното излъчване на видимата част от спектъра в електрически импулси, както и осигурява тяхната първична обработка. Анатомично, ретината е тънка мембрана, съседна по цялата си дължина отвътре до стъкловидното тяло, и отвън до хороидеята. очна ябълка, В нея се разграничават две части с различен размер: зрителната част е най-голямата, която се простира до цилиарното тяло, а предната част, която не съдържа фоточувствителни клетки, е сляпа част, при която цилиарната и ирисовата ретина, от своя страна, се разделят на части от хориоидеята. Визуалната част на ретината има хетерогенна слоеста структура, която е достъпна за изследване само на микроскопично ниво и се състои от 10 слоя дълбоко в очната ябълка: пигмент, невроепител, външна гранична мембрана, външен гранулиран слой, външен плексус на видимия слой, вътрешен гранулиран слой, вътрешен плексус на видимия слой \\ t , многополюсни нервни клетки, слой от оптични нервни влакна, вътрешна гранична мембрана.

Ретината при възрастен е с размер 22 mm и покрива около 72% от вътрешната повърхност на очната ябълка. Снимка на ретината е показана на фигура 1. Пигментният слой на ретината (най-външната част) е по-тясно свързан с хороидата, отколкото с останалата част от ретината. В центъра на ретината на задната повърхност е дискът на зрителния нерв, който понякога се нарича "сляпо петно" поради липсата на фоторецептори в тази част. Прилича на извисяваща се светло-овална зона от около 3 mm². Тук зрителният нерв се формира от аксоните на нервните клетки на ретината. В централната част на диска има вдлъбнатина, през която преминават съдовете, които участват в кръвоснабдяването на ретината.

Странично към главата на зрителния нерв, приблизително 3 mm, има петно (макула), в центъра на която има депресия, централната ямка (fovea), която е най-чувствителната към светлината част на ретината и е отговорна за ясна централна визия. В тази област на ретината (фовеа) има само конуси. Човекът и другите примати имат една централна ямка във всяко око, за разлика от някои видове птици, като ястреби, в които има две, както и кучета и котки, в които, вместо в ямка, в централната част на ретината се намира ивица, така наречената визуална лента. Централната част на ретината е представена от ямка и зона в радиус от 6 mm от нея, последвана от периферната част, където броят на пръчките и конусите намалява с движението напред. Вътрешната обвивка завършва с назъбен ръб, в който няма фоточувствителни елементи. По своята дължина дебелината на ретината не е същата и е в най-дебелата част, на ръба на главата на зрителния нерв, не повече от 0,5 mm; минималната дебелина се наблюдава в ямата на макулата.

2) Микроскопска структура на ретината

В ретината има три радиално разположени слоя от нервни клетки и два слоя синапси. Като страничен продукт на еволюцията, ганглионите неврони лежат в дълбочините на ретината, докато фоточувствителните клетки (пръчка и конус) са най-отдалечени от центъра, т.е. ретината е така нареченият инвертен орган. Благодарение на това положение светлината трябва да проникне през всички слоеве на ретината преди да падне върху фоточувствителните елементи и да причини физиологичния процес на фототрансдукция. Въпреки това, тя не може да премине през епител или хороида, които са непрозрачни. Капилярите, преминаващи пред левкоцитите на фоторецепторите, когато гледат синя светлина, могат да се възприемат като малки ярки движещи се точки. Това явление е известно като феномен на ентопично синьо поле (или явление на Шиърър). В допълнение към фоторецепторите и ганглиозните неврони, в ретината има биполярни нервни клетки, които, разположени между първата и втората, правят контакти между тях, както и хоризонтални и амакринни клетки, които осъществяват хоризонтални връзки в ретината. Между слоя от ганглиозни клетки и слоя от пръчки и конуси има два слоя плексуси на нервни влакна с много синаптични контакти. Това е външният плексиформен слой (тъкана форма) и вътрешният плексиформен слой. В първия се правят контакти между прътовете и конусите чрез вертикално ориентирани биполярни клетки, във втория, сигналът превключва от биполярно на ганглионарни неврони, както и към амакринни клетки във вертикална и хоризонтална посока.

Така външният ядрен слой на ретината съдържа тялото на фотосензорни клетки, вътрешният ядрен слой съдържа телата на биполярни, хоризонтални и амакринни клетки, а ганглиозният слой съдържа ганглиозни клетки, както и малък брой изместени амакринни клетки. Всички слоеве на ретината са надупчени с радиални глиални клетки на Мюлер.

Външната гранична мембрана се формира от синаптични комплекси, разположени между фоторецептора и външните ганглиозни слоеве. Слоят от нервни влакна се образува от аксоните на ганглиозните клетки. Вътрешната гранична мембрана се формира от базалните мембрани на Mullerian клетките, както и от окончанията на техните процеси. Аксоните на ганглиозните клетки, лишени от черупките на Шван, достигайки вътрешната граница на ретината, завиват под прав ъгъл и отиват на мястото на образуване на зрителния нерв. Всяка човешка ретина съдържа около 6-7 милиона конуса и 110-125 милиона пръчки. Тези фоточувствителни клетки са неравномерно разпределени. Централната част на ретината съдържа повече конуси, периферната част съдържа повече пръчки. В централната част на мястото в зоната на ямките конусите са с минимални размери и мозаечно подредени във формата на компактни шестоъгълни структури.

По-подробно разгледайте структурата на ретината. Пигментният слой на епителните клетки се присъединява към хороида по цялата му вътрешна повърхност. В предната част на пигментния слой, в непосредствена близост до него, се намира вътрешната част на очните мембрани - ретикуларната мембрана или ретината. Той изпълнява основната функция на окото - възприема образа на външния свят, образуван от оптиката на окото, превръща го в нервна възбуда и го изпраща в мозъка. Структурата на ретината е изключително трудна. Обикновено има десет слоя. Фигура 2а показва диаграма на напречен разрез през ретината на окото и Фигура 2Ь показва уголемен фрагмент от ретината, показващ относителното разположение на основните клетъчни типове. Във външния слой 1 Непосредствено до хориоидеята са клетки, оцветени с черен пигмент. Тогава идват основните елементи на визуалното възприятие. 2 наричани от външни пръчици и конуси. групи 3 – 5 съответстват на нервните влакна, подходящи за пръчки и конуси. Зад тези слоеве са така наречените гранулирани слоеве, също свързани с нервни влакна. слой 8 - това са ганглиозни клетки, всяка от които е свързана с нервните влакна, разположени в слоя 9 , слой 10 - вътрешна обвиваща обвивка. Всяко нервно влакно завършва с конус или група пръчки. Вторият слой служи като фоточувствителен слой, където са разположени пръчките и конусите. Общият брой на пръчките и конусите в ретината на едното око достига приблизително 140 милиона, от които около 7 милиона конуса.

Разпределението на пръчките и конусите върху ретината не е равномерно. На мястото на ретината, през която преминава зрителната линия на окото, има само конуси. Тази област на ретината, донякъде с отстъп, с диаметър около 0,4 mm, която съответства на ъгъл от 1,2 °, се нарича fossa centralis (латински) - съкратено foveola или fovea. В централната яма има само конуси, броят им тук достига 4-5 хил. Foveola се намира в средата на хоризонтално разположена овална област на ретината с размери от 1,4 до 2 мм (което съответства на ъглови размери, равни на 5–7 °), известна като жълта петна или макула (макула - според латински "spot"), Това петно съдържа пигмент, който му придава съответния цвят, а освен конусите вече има и пръчки, но броят на конусите тук значително надвишава броя на пръчките.

Жълтото петно (според новата класификация - “мястото на ретината” и по-специално нейното удължаване - фовеята, са областта на най-ясната визия. Тази област осигурява висока зрителна острота: тук отделно влакно излиза от всеки конус към зрителния нерв; в периферната част на ретината едно оптично влакно е свързано с редица елементи (конуси и пръти).

В ретината има парцел, напълно лишен от пръчки и конуси, и следователно нечувствителен към светлина. Това е мястото на ретината, където стволът на зрителния нерв, който отива в мозъка, излиза от окото. Тази кръгова област на ретината на дъното на окото, с диаметър около 1,5 mm, се нарича диск на зрителния нерв. Съответно, той може да види сляпо петно в очите.

2а) Конусите и пръчките се различават по своите функции: прътите са по-чувствителни към светлината, но не различават цветовете, конусите могат да различават цветовете, но са по-малко чувствителни към светлината. Цветните предмети при слаба светлина, когато целият визуален процес се извършва с пръчки, се различават само по яркост, но цветът на обектите в тези условия не се усеща. В пръчиците има специална субстанция, която се разлага под действието на светлината - визуално лилаво или родопсин. В конусите има визуален пигмент, наречен йодопсин. Разлагането на зрителната пурпура и визуалния пигмент под действието на светлината е фотохимична реакция, в резултат на която в нервните влакна се появява разлика в електрическия потенциал. Светлинната стимулация под формата на нервни импулси се предава от окото към мозъка, където се възприема от нас като светлина.

2 б) В последния слой на ретината, в съседство с хориоидеята, под формата на отделни зърна е черният пигмент. Наличието на пигмент е от голямо значение за адаптирането на окото за работа при различни нива на осветяване, както и за намаляване на разсейването на светлината в окото.

3) Във Великобритания те създадоха изкуствено око и го имплантираха в човешкото тяло. Преди операцията той беше напълно сляп, но сега може да се движи самостоятелно и да различава прости предмети. Малка метална плоча с 60 електрода се поставя върху ретината в задната част на окото. Миниатюрна видеокамера, монтирана на специални очила, изпраща изображения към трансдюсера, предава сигнали към електроди, които от своя страна са свързани с оптичния нерв, предавайки визуална информация под формата на електрически импулси към мозъка. Пациентите трябва да носят на коланите си малко устройство, за да захранват камерата и да обработват изображенията. Системата не пресъздава естествената визия, а ви позволява да виждате, макар и с много ниска резолюция. Така цялата система включва имплант и външен предавател на видео сигнал, който е интегриран в рамката на очилата. Системата преобразува визуалните образи в интерпретируеми стимулиращи сигнали. След това нервните клетки се стимулират в съответствие с получения безжичен сигнал. Клетките се стимулират с помощта на специални триизмерни електроди, разположени на ретината на окото и притежаващи формата на миниатюрни шипове. В този случай, електродите са разположени, както следва от фигурата, пред ретината, т.е. в контакт с вътрешната ограничаваща мембрана на ретината, зад която са разположени нервните влакна, нервните клетки се стимулират директно от електрода, сигналът се изпраща към зрителния нерв, а след това към мозъка.

От този пример следва, че електродите могат да бъдат поставени пред ретината, в контакт с вътрешната ограничаваща обвивка на ретината, зад която са разположени нервните влакна. Друг възможен теоретичен метод за имплантиране на електрода, но по-ненужно труден, е поставянето му до слоя на зрителните елементи - конуси и пръчки (отвътре), защото до този слой се намират нервните влакна (слоеве 3-5 на фигура). .2а), която може да бъде стимулирана от електрод, да предава сигнал към зрителния нерв, предавайки визуална информация под формата на електрически импулси към мозъка.

4) Макулна дистрофия - заболяване, при което ретината е засегната и централното зрение е нарушено. В основата на макулната дистрофия лежи съдова патология и исхемия (недохранване) на централната зона на ретината, която е отговорна за централното зрение. Макулната дистрофия е от два вида - суха и влажна. По-голямата част от пациентите (около 90%) страдат от суха форма на това заболяване, при което се образува и се натрупва жълтеникав цъфтеж, който в последствие оказва вредно въздействие върху фоторецепторите в жълтото петно на ретината. Суха макулна дегенерация се развива първоначално само с едно око. Много по-опасно е влажната AMD, при която нови кръвоносни съдове започват да растат в посока на жълтата точка зад ретината. Мократа дегенерация на макулата прогресира много по-бързо от сухата и почти винаги се проявява при хора, които вече страдат от суха макуларна дистрофия.

Пигментна дистрофия се отнася до периферна дистрофия на ретината и е наследствена. Това е най-често срещаната наследствена болест на ретината. При този вид дистрофия клетките на ретината са повредени. Първо, пръчките страдат, тогава конусите постепенно участват в процеса. И двете очи са засегнати. Първото оплакване на пациентите е нарушение на зрението по здрач (нощна слепота). Пациентите са слабо ориентирани в здрача и при слаба светлина. В бъдеще зрителното поле постепенно се стеснява. Болестта може да започне в детска възраст, но понякога първите признаци се появяват само през втората половина от живота. В очния дроб в продължение на няколко години, след появата на оплаквания може да има нормална картина. След това се появяват тъмнокафяви отлагания. Тези отлагания понякога се наричат "костни тела". Постепенно се увеличава броят на “костните тела”, увеличават се размерите им, фокусите се сливат и се разпространяват по ретината и се приближават към центъра на фундуса. С напредването на процеса на зрение, полетата на зрението стават все по-стеснени, а визията на здрача се влошава. Съдовете постепенно се стесняват, дискът на зрителния нерв става бледо и се появява атрофия на зрителния нерв. Може да се развие катаракта, отлепване на ретината. Зрение постепенно намалява и до 40-60 години настъпва слепота.

Tapethoral дистрофии (синоним: tapetoretinal дегенерация, tapethoretinal abiotrophy) - наследствени заболявания на ретината, обща черта, която е патологична промяна в неговия пигмент епител. Таперетиновите дистрофии се характеризират с прогресивно намаляване на зрителната функция, включително слепота. При това заболяване (тапеторетинална дегенерация, таторетониална абиотрофия) и двете очи обикновено са засегнати. Първият симптом на ретината дистрофия е намаляване на зрението в тъмното (hemeralopia), по-късно има дефекти в зрителното поле, остротата на зрението намалява, фундусът на очите се променя.

5) Смисълът на изкуственото око е, че информацията се открива с помощта на миниатюрна видеокамера, след което изображенията се изпращат към трансдюсера, предавани на електродите, които от своя страна са свързани с оптичния нерв, предавайки визуалната информация под формата на електрически импулси към мозъка. По принцип не е необходимо да поставяте електрода в ретината. Това е може би най-удобният начин. Като цяло, най-важното е, че електродът е поставен близо до зрителния нерв, тъй като оптичният нерв предава визуалната информация на мозъка. Можете да поставите електрода навсякъде в зрителния нерв, а можете и в оптичния тракт, в мозъка, да поставите електрода във външното коляно тяло (въпреки че в този случай само половината от изображението ще попадне във визуалния кортекс, защото използва един електрод, защото В мозъка има две външни коленни тела, но този проблем може да бъде решен с помощта на два електрода). Освен това е възможно да се постави електрода в слуховия нерв (но това не е възможно без хирургическа намеса в мозъка).

6) а) В случай на увреждане на зрителния нерв, визуалната информация няма да може да бъде предадена напълно и може би дори правилно към мозъка. Уврежданията и болестите на зрителните нерви обаче са разнообразни. Много от тях водят до частична загуба зрение (влошаване на зрението). Следователно може да се предположи, че функционирането на изкуственото око ще бъде поне минимално възможно.

б) при пълно отсъствие на окото в присъствието на здрав оптичен нерв е възможно пълното функциониране на изкуственото око. Дори и в отсъствието на око, електрод може да бъде поставен близо до зрителния нерв, да предава сигнал към него и след това сигналът се предава към мозъка.

в) само като се знае мястото на увреждане на зрителната кора, е възможно да се предвиди каква ще бъде загубата на зрение. Но това, което не може да се предвиди, е реакцията на пациента: той самият може да не забележи тази загуба. Дори се случва, че той отрича факта на пълна слепота след двустранното унищожаване на зрителните зони. В резултат на това изглежда, че загубата на тези области също означава загуба на визуална памет. Този неочакван факт показва, че все още наистина не разбираме процесите на визия. Има и места в мозъка, където местните щети могат да лишат човек от способността да разпознава обекти, да различава цветове, лица и т.н. Това състояние се нарича умствена слепота (Seelenblindheit). Освен това, такива щети могат да доведат до загуба на едно от визуалните половин полета или до загуба на чувствителност на която и да е част от тялото. Като цяло може да се каже, че в случай на увреждане на зрителната кора на мозъка, функционирането на изкуственото око ще бъде частично възможно. Имайте предвид, че операцията е възможна в мозъка, което води до пълното възстановяване на функционирането на изкуственото око.

Сетивните зони в мозъка не са директно свързани помежду си в кората на мозъка, а взаимодействат само с асоциативни области. Може да се предположи, че пренасочването на соматосензорната информация към слепия към зрителния кортекс и визуалната информация при глухите - в слуховата информация става с участието на субкортикални структури. Това препращане изглежда икономично. Когато информацията се предава от сетивния орган към сетивния кортекс, сигналът се превключва няколко пъти от един неврон към друг в субкортикалните образувания на мозъка. Едно от тези промени се случва в таламуса (визуалния зъбец) на диенцефалона. Точките на превключване на нервните пътища от различни сензорни органи са тясно свързани (фиг. 3, вляво). Ако някой сензорен орган (или пътеката на нерва от него) е повреден, неговата точка на превключване е заета от нервните пътеки на друг сензорен орган. Следователно сензорните области на кората, които са отрязани от обикновените източници на информация, участват в работата поради пренасочването на друга информация към тях. Но какво се случва тогава със самите сетивни неврони на кората, които обработват информацията, която им е чужда?

Изследователи от Масачузетския технологичен институт в Съединените щати, Jitendra Sharma, Alessandra Angelucci и Mriganka Sur, взеха порове на възраст от един ден и извършиха операцията върху животните: поставиха и двата оптични нерва по таламокортикалните пътища, водещи до слуховия сензорен кортекс (фиг. 3). Целта на експеримента е да се установи дали слуховата кора се трансформира структурно и функционално по време на предаването на визуална информация към нея. (Спомнете си още веднъж, че всеки тип кора се характеризира със специфична невронова архитектура.) Наистина, това се случи: слуховият кортекс морфологично и функционално стана подобен на зрителния кора!

7) За производството на стимулиращи електроди трябва да се използват метални наноматериали, предимно безвредни за човешкото тяло. Това могат да бъдат електроди на базата на титан, злато, сребро, платина. Основните им предимства са безвредни за човешкото тяло и миниатюрата. Недостатъците включват тяхното отчуждение по отношение на човешкото тяло и в резултат на това възможността за отхвърляне, когато се въвеждат в тялото. В допълнение, металите могат да бъдат окислени в тялото до катиони, които са напълно разтворими в кръвта и се разпространяват в човешкото тяло. И накрая, един от основните проблеми, свързани с въвеждането на наноматериали в тялото. Известно е, че наночастиците са толкова малки, че могат спонтанно да проникнат в клетките, например, червени кръвни клетки, неврони, което води до нарушаване на тяхното функциониране, а оттам и на целия орган (или тъкан).

8) Разделителната способност на съществуващите в момента образци на изкуствено око е около 256 пиксела. Тя се определя предимно от размера на матричната камера (вж. По-долу). Човешкото око, когато сравнява полученото изображение с цифрови устройства, вижда 100-мегапикселова картина, която, разбира се, не е постижима на този етап от технологичното развитие.

9) Човешкото око, когато сравнява полученото изображение с цифрови устройства, вижда 100-мегапикселова картина, това е, очевидно, определено ограничение за човешкия оптичен нерв, който предава визуална информация на мозъка под формата на електрически импулси. Естествено, на този етап от технологичното развитие подобна изкуствена резолюция на очите не е постижима. Ясно е, че разделителната способност на изкуственото око се определя от резолюцията на матрицата на видеокамерата, която зависи от нейната големина. Размерът на матрицата, от своя страна, влияе върху размера и теглото на самата видеокамера (размерът на оптичната част зависи линейно от размера на матрицата).

Размерът на матрицата на камерата влияе върху количеството на цифровия шум, предаван заедно с основния сигнал към фоточувствителните елементи на матрицата. Физическият размер на матрицата и размерът на всеки пиксел поотделно значително влияят на количеството шум. Колкото по-голям е физическият размер на матрицата на камерата, толкова по-голяма е нейната площ и толкова по-светла е тя, което води до по-силен матричен сигнал и по-добро съотношение сигнал / шум. Това ви позволява да получите по-ярка и по-добра картина с естествени цветове. В допълнение, както вече беше описано по-горе, матрицата на камерата с малък размер (минималният размер на матрицата е 3,4 mm x 4,5 mm) поради малкото количество светлина, попадаща върху нея, има слаб полезен сигнал, в резултат на което трябва да се усили. и заедно с полезния сигнал, шумът се увеличава, което става по-забележимо. Тъй като физическият размер на матрицата е пряко свързан с количеството светлина, падащо върху матрицата, колкото по-голяма е матрицата, толкова по-добри са снимките при ниска осветеност. Увеличаването на размера на матрицата обаче неизбежно ще доведе до увеличаване на размера и цената на камерата.Матрицата на цифровата видеокамера има няколко важни характеристики:

размер Матрицата е тясно свързана с нейната чувствителност. Колкото по-голяма е матрицата, толкова по-чувствителни елементи могат да бъдат разположени върху нея, съответно по-висока чувствителност.

чувствителност- способността на матрицата да възприема обекти при различни условия на осветление. Той се измерва в апартамента и обикновено е в диапазона от 0 до 15 lux. Колкото по-малка е стойността на чувствителността, толкова по-малко светлина трябва да работи. Например, с чувствителност от 0 лукса, можете да снимате в почти пълна тъмнина.

брой пиксели (резолюция) - необходимия брой пиксели зависи единствено от телевизионната система - PAL или NTSC. Известно е, че максималният брой пиксели, необходими за снимане, е около 415 000. Ако видеокамерата поддържа по-висока разделителна способност, това означава, че останалите пиксели се използват за управление на електронния стабилизатор на изображението.

С оглед на всички тези параметри, които влияят на разделителната способност на матрицата, може да се приеме, четеоретично постижимата резолюция на изкуствено око с матрица (например, CCD) от най-малко 4 mm x 4 mm е около 10 мегапиксела. Понастоящем вече са създадени видеокамери със сходни параметри. Обърнете внимание, че видеокамера с CCD-матрица с висока резолюция няма непременно да заснема видео с високо качество. Матрицата обработва проектите на обектива. Инсталирането на голям CCD с малък диаметър на лещата по принцип е безсмислено. Ако изображението, получено чрез малка леща, е опъната до голяма матрица, оптичните изкривявания не могат да бъдат избегнати.

10) Когато се използва изкуствено око, може да възникнат, първо, проблеми, които са подобни на проблеми при използване на конвенционална видеокамера:

Ще е необходимо да почистите обектива (обектива) на видеокамерата и това ще бъде трудна задача, имайки предвид нейния размер. В допълнение, това ще създаде голямо неудобство и дискомфорт за човек с изкуствено око.

Известно е, че оптиката работи в ограничен температурен диапазон, а при излизане от този диапазон се случват откази. Освен това, когато температурата спадне, лещата се замъглява, което отново води до неудобство (виж точка 1)

Известно е, че видеокамерата се проваля при висока влажност, същите проблеми могат да възникнат по време на работата на изкуственото око. Човек може да стане луд под дъжда и това ще доведе до отказ на камерата. Естествено, човек с изкуствено око има трудности при вземане на душ, миене, да не говорим за плуване в басейна. Тези проблеми, разбира се, са разрешими чрез създаване на водоустойчив калъф за камерата, но това изисква отделно изследване, като се вземат предвид размерът на камерата и удобството за човека.

Освен това видеокамерата е устойчива на удар.

Невъзможно е да се работи с лошо осветление или през нощта, без да се използва специално оборудване (въпреки че има едно голямо предимство на изкуственото око над естественото: можете да използвате видеокамера, работеща в инфрачервената област.

Когато човек върви, камерата се разклаща, което ще доведе до влошаване на изображението. Този проблем може да бъде решен чрез прилагане на стабилизатори на изображението, но това изисква отделно изследване, като се вземат предвид размерът на камерата и удобството за човека.

Второ, целият описан механизъм на действие на изкуствено око, включително видеокамера, трябва да има батерия. И това изисква периодично презареждане. Ясно е, че това създава ограничения за използването и неудобствата за лицето. И накрая, може да има проблеми с управлението на видеокамерата, защото когато човек спи, камерата трябва да бъде изключена. И вие трябва да създадете такова устройство, което лесно да се подчинява на човек, например, изключите или включите от гласа си.

11) Предимствата на изкуственото око в сравнение с човешкото око:

Можете да използвате видеокамера, работеща в инфрачервения регион. Вземете устройство за нощно виждане.

Възможно е да се записва информацията, която човек е видял.

Можете да използвате видеокамерата за гледане на филми

Недостатъците на изкуственото око в сравнение с човешкото око:

по-ниска резолюция и следователно качество на изображението

ограничения на температурния интервал, в който очите работят

нестабилност на влагата (без използването на специални защитни покрития)

разклаща нестабилност

липса на "странично виждане"

Wonderfulengineering.com

Рой Флин, 80-годишен жител на английския град Оденшоу, е първият в света, който има успешна трансплантация на изкуствен електронен имплант за очи. И сега, в близкото минало, този почти напълно сляп човек може отново да види роднините и приятелите си, да чете книги, да практикува любимото си хоби и ... да гледате футбол! Успехът на тази операция дава надежда на милиони хора по целия свят, до известна степен страдащи от загуба на зрение.

Приблизително видях Рой Флин преди операцията. Неговата болест се нарича суха възраст макулна хирургия. Трябва да се отбележи, че тази болест се смята за основна причина за загуба на зрението при хора над 55 години, а днес тя засяга около 50 милиона души по света. Както можете сами да видите, болестта оставя само периферно зрение, което с течение на времето има тенденция да намалява (т.е. слепотата напредва - прибл.PPcorn). Човекът напълно е загубил способността си да се занимава с любимите си хобита - готвене и градинарство, и дори не може да плати за покупките в магазина.

rte.ie

4-часовата имплантация на изкуствен електронен имплантант за очите и корекция на зрението беше извършена в болницата Royal Manchester. Това се случи преди няколко седмици, но имплантът беше активиран едва наскоро, когато Рой се възстанови напълно след операцията. Изкуственото око е електронна ретина, която взаимодейства с негенерирани очни клетки. В същото време, за работата на този имплант, необходимите аксесоари са фотоапарати, които записват изображението в реално време и го предават на електронната ретина, която от своя страна изпраща сигнал директно към мозъка. Така Рой може да види дори със затворени очи!

Сега животът буквално е играл за Рой Флин с нови цветове. За първи път от 10 години той ще може да види внуците си и да гледа футбол. И това не е да се спомене градинарство, защото в продължение на много години Рой е мечтае за засаждане на най-малко едно растение от себе си. В момента човекът вижда все още не напълно: изображението е размито и има и проблеми с улавянето на резки движения. Но това са временни затруднения, тъй като мозъкът на Рой все още трябва да се адаптира към нови сигнали.

Трансплантацията на очите на имплант наистина дава на милиони хора надеждата да придобият зрение. За съжаление, тази операция има поне един, но по-скоро значителен минус - стойността му се оценява на около 200 000 долара (около 11 400 000 рубли - прибл.PPcorn). Въпреки това, учените продължават да работят по този процес и да подобрят оборудването и импланта, за да го направят по-евтин. Нека им пожелаем късмет.

В момента няма възможност да се върне напълно загубено око. Невъзможно е да се направи изкуствен заместител, който да възстанови загубеното виждане. Единственото нещо, което може да се направи в този случай е да се върнат външните признаци на липсващото око с помощта на протеза. По външен вид едва ли се различава от истинското тяло.

Защо ми е необходима протеза

Протезите се поставят за визуално връщане на окото. Те са мобилни и идентични на второто око. Има и медицинската страна на проблема с липсата на очно протезиране. Това, например, деформацията на лицето при деца без очна ябълка. В тази ситуация протезата е просто необходима, защото последствията могат да бъдат много лоши.

Видове очни протези

Има два основни вида очни протези:

Glass. Такива протези са направени от няколко роговични, цветни и склерални стъкла. Такава протеза излиза светла и добре овлажнена със сълза. От минусите трябва да се отбележи крехкостта на стъклото. Такава протеза изисква внимателно отношение към себе си, в противен случай може да се счупи или счупи. Да се носи такъв заместител на очите за дълго време няма да работи, защото животът му е само една година.
Пластична. Ако не сте много внимателни, тогава са по-подходящи пластични очни протези. Те имат висока якост в сравнение със стъклото. Животът им също е по-висок, две години. Стъкловидни са по-ниско по тегло и гладкост. Пластмасовите протези се претеглят с порядък повече и повърхността им не е толкова гладка.

Освен това има и една стена и двустенна протеза на очната ябълка. Първият се използва, когато очната ябълка не е напълно премахната, а втората е, когато хирургът я е премахнал до края.

операция

Първо, лекарите премахват повреденото око. За да направи това, пациентът прави обща анестезия и отделя лигавицата от очната ябълка. Нервите и мускулите, които държат окото, се изрязват, след което окото не държи нищо и просто се отстранява. оставайки почти непокътнати.

След като окото бъде премахнато, трябва да се запълни празно пространство. За да направят това, хирурзите зашиват мускулната тъкан и инжектират или собствения материал на пациента, или изкуствен материал.

За да започне протезирането, раната трябва да се лекува. За да направите това, изчакайте няколко седмици. След това се поставя временен пластмасов имплант, така че дупката да не стане по-малка. Крайната протеза се поставя само след няколко месеца. Понякога са необходими няколко интервенции за подготовка

Индивидуални протези

За да направите окото възможно най-близко, ще ви трябват индивидуални очни протези. Те ще струват повече, защото са направени специално за характеристиките на очната кухина и оцветяването на ученика. Те могат да включват такива характеристики като формата на конюнктивалната кухина, цвета, размера на ириса, склерата, местоположението на съдовия модел.

Осъществяването на индивидуална очна протеза започва с образуването на впечатление на лигавицата. След това се избира подходящ материал за пациента и започва работата по дизайна на протезата.

Работата по индивидуално очно протезиране обикновено се извършва на първия ден от лечението в клиниката.

Как се създават протези от стъкло

Стъклените очни протези се правят чрез топене от специален материал. Като начало се взима криолитна тръбичка, само желаната част се разтопява и отделя. Резултатът е форма с две пръчки от двете страни. Вътре всичко - празнотата, и деформацията на формата се дължи на факта, че удар в една от тръбите. Учителят изхвърля топката от тази форма.

Една от прътите се отстранява и на нейно място се създава основата на ириса. Това се прави с помощта на специално оцветено стъкло. Парче от това стъкло се заварява към топката и се надува до 10-11 мм, след което се издухва от нея със заоблена форма. След това, с помощта на цветно стъкло, роговицата се нанася на основата на ириса, а в центъра се прави ученик. След това се прилага склерално стъкло, което прави плавен преход между роговицата и склерата.

Когато зеницата е готова, елипсоидна форма се разтопява от топката и върху нея се изтеглят кръвоносни съдове, за да придадат още по-голям реализъм на окото.

Осъществяването на очни протези от стъклото отнема максимум час. Те могат да ви направят в същото време, когато дойдете в клиниката.

От пластмаса

Изработването на този материал отнема повече време, а самият процес е много различен. Всичко започва със създаването на гипсова матрица, след което в нея се изсипва пластмаса. След това всичко се обработва в хидравлична преса. След това се фиксира в бюгела и започва процесът на кипене на протезата.

Ирисът и зеницата за пластмасовата протеза са рисувани от художниците с помощта на висококачествени маслени бои. Това се прави от специално обучен художник.

Протезата претърпява специална обработка, по време на която се изтеглят кръвоносните съдове. Когато работата приключи, продуктът се полира внимателно до състояние на максимална гладкост за пластмаса.

Очакваното време за производство на пластмасова протеза е 2-4 дни. Това е значително по-дълго от стъкло. Цената заради това в пластмасата е по-висока.

Цената на очната протеза в Русия е средно 6 хиляди рубли. Цените, разбира се, варират в зависимост от материала, от който се прави продуктът. За да направите индивидуална очна протеза ще струва повече, средно тя е около 13 хиляди рубли. Ако имате увреждане, тогава в Русия ще го получите безплатно, за сметка на социалното осигуряване.

Къде се правят очни протези

Този въпрос се отнася до фабричните очни протези. Често такива предприятия се специализират в своя специфичен материал. В Русия, в много големи градове, например, в Москва се правят очни протези. За да получите индивидуална очна протеза, трябва да отидете директно в самата клиника и ще бъдете ангажирани.

Носещи проблеми

След като пациентът има протеза, не се наблюдават болезнени усещания, но в първите дни се усеща някакъв дискомфорт. С течение на времето лицето се използва и неудобството вече не се проявява. Най-добре е да носите протези по часовник, защото дори прекъсването от няколко часа може да повлияе на размера на лигавицата. Но този момент е по-добре да обсъдите с Вашия лекар.

Важен проблем е увеличеното изтичане на сълзи и честото замърсяване. Това предполага необходимостта от миене на протеза всеки ден. Това трябва да се прави под чиста топла вода, без да се използват почистващи препарати. Максимално можете да държите продукта в продължение на 10 минути в солена вода.

Подобно на истинското око

Повечето хора очакват, че протезата ще бъде почти невъзможно да се различи от истинското око на външен вид. Това е погрешно схващане, че клиентите често се разстройват. Трябва да се разбере, че колкото и умело да притежава очен простетичен художник, във всеки случай създаването на абсолютно идентично око е невъзможно. Очите са склонни да променят цвета и размера на зеницата с различно осветление, така че почти винаги ще бъде малко по-различно от протезата.

Също така важно е приготвянето на очната кухина към протезата. Колкото по-лошо е направено, толкова по-малко ще бъде приликата с оригинала.