قد ترى عين الكترونية جديدة أفضل مما نفعل

تعد القدرة على استعادة البصر للمكفوفين واحدة من أكثر الأعمال التي يمكن أن يحققها الطب الشافي عمقًا ، من حيث التأثير على حياة المريض المصاب - وهي من أصعب الأعمال التي يمكن للطب الحديث تحقيقها. يمكننا استعادة الرؤية في عدد محدود من السيناريوهات ، وهناك بعض العيون الإلكترونية المبكرة في السوق التي يمكنها استعادة الرؤية المحدودة في سيناريوهات محددة للغاية. ربما يكون الباحثون قد اتخذوا خطوة كبيرة نحو تغيير ذلك في المستقبل ، مع نتائج تجربة جديدة لتصميم شبكية العين الإلكترونية.

فريق البحث المعني لديه نشرت ورقة في طبيعة يوضح بالتفصيل بناء شبكية نصف كروية مبنية من أسلاك نانوية عالية الكثافة. كان الشكل الكروي لشبكية العين على مر التاريخ يمثل تحديًا كبيرًا لأجهزة المحاكاة الحيوية.



مقارنة العين



يدخل الضوء إلى العين من خلال العدسة المنحنية - مما يعني أن الضوء الذي يصل إلى الشبكية قد يكون منحنيًا بالفعل. عند استخدام مستشعر مسطح لالتقاطها ، هناك حد جوهري لمقدار تركيز الصورة. يبدو هذا وكأنه نوع من الأشياء التي يمكن أن يساعدها الذكاء الاصطناعي المتطور ، لكن مقدار قوة المعالجة المتاحة في الجزء الخلفي من مقلة العين البشرية محدود ومتطلبات زمن الوصول للرؤية إلى حد كبير لا شيء. بدلاً من ذلك ، يمكننا حل مشكلة نصف الكرة الأرضية. هذا ما فعله Zhiyong Fan ، مهندس الإلكترونيات والكمبيوتر في جامعة هونغ كونغ للعلوم والتكنولوجيا ، وبقية فريق البحث.

لقد بدأوا بنصف كرة من رقائق الألومنيوم (كما يفعل المرء). حولت المعالجة الكهروكيميائية الرقاقة إلى عازل يُعرف باسم أكسيد الألومنيوم ، وتركته مرصعًا بمسام نانوية عبر خدمتها. أصبحت هذه الثقوب كثيفة العنقودية قنوات لأسلاك البيروفسكايت النانوية التي تحاكي وظيفة الشبكية نفسها. يستخدم البيروفسكايت في تصنيع الخلايا الشمسية. بمجرد نمو الأسلاك النانوية ، قام الباحثون بتغطية العين بعدسة اصطناعية وملأوها بسائل أيوني لتقليد الفكاهة الزجاجية في مقلة العين.



يعتبر هذا السائل الأيوني مهمًا للعملية ، حيث يسمح للأسلاك النانوية باكتشاف الضوء ونقل إشاراته إلى الأجهزة الإلكترونية الخارجية لمعالجة الصور.

أداء العين الاصطناعية مثير للإعجاب. نظرًا لأنها غير مقيدة بالمعلمات البيولوجية لعدساتنا ، يمكنها الاستجابة لأطوال موجية من الضوء تصل إلى 800 نانومتر. يبلغ النطاق البصري البشري حوالي 740 مم ؛ الألوان فوق هذا الطول الموجي تبدو سوداء لنا. إذا تمكنا من رؤية 800 نانومتر ، فسنرى ما هو نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة (يعتبر 750 - 1400 نانومتر). تبلغ مدة معالجة أنماط الضوء حوالي 19 مللي ثانية ، أو نصف وقت معالجة العين البشرية. قد يؤدي خفض سرعة رد فعل العين إلى 19 مللي ثانية إلى تقليل وقت رد الفعل الإجمالي للإنسان - وكان شحذ صورة العين الاصطناعية ووضوحها العام أفضل من تلك التي تنتجها مقلة العين Mark I.

ملاحظة: لا تقرأ ذلك كتعليق على طبيعة معدلات الإطارات وما إذا كان بإمكان البشر الرؤية فوق حد معين لمعدل الإطارات. تتراوح أوقات الاستجابة والتعافي المحسوبة على العين البشرية من 40 مللي ثانية إلى 150 مللي ثانية. متوسط ​​وقت رد الفعل البشري الإجمالي بين 200ms و 250ms. أحيانًا يتجاوز الأفراد الاستثنائيون هذه السرعات ؛ أوقات رد الفعل 150 مللي ثانية غير معروفة.



باختصار ، ترى الشبكية الاصطناعية أفضل مما نفعله من نواحٍ متعددة ، وبقدر ما أعلم ، هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها بناء أي شيء مثلها. حتى أن شبكية العين الجديدة تفتقر إلى نقطة عمياء.

الطريق الطويل للأمام

مثل Scientific American تفاصيل، هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به قبل أن يتم دمج نظام مثل هذا في جهاز وظيفي. أنظمة مثل Second Sight (شركة قمنا بتغطيتها من قبل ، والمرتبطة أدناه) تتكامل مباشرة مع الدماغ. هذه الشبكية الاصطناعية لا تفعل ذلك. إنه إثبات لمفهوم شبكية العين الاصطناعية التي قد يتم نشرها يومًا ما في العين الإلكترونية ، بشرط التغلب على المشكلات الحالية.

التغلب على هذه المشاكل سيكون صعبا. النظام البصري البشري ليس كاميرا ، حتى لو كان من الممكن وصفه من الناحية المفاهيمية بمصطلحات مماثلة. تفترض فكرة أننا سنستفيد من الميزات التي يقدمها المستشعر ضمنيًا أنه يمكننا توصيله بالدماغ بسلاسة كافية للسماح بظهور هذه الفوائد. نظرًا لوجود أشكال مختلفة من العمى ، فقد لا تعمل الحلول التي تعمل مع نوع واحد مع نوع آخر. من غير المرجح أن يساعد هذا النوع من الحلول على العمى الناجم عن تلف الدماغ - حتى العين الاصطناعية الخالية من العيوب لن تسمح لنا باستعادة البصر لكل شخص.

ومع ذلك ، فإن الإمكانات طويلة المدى هنا هائلة. لقد مر أقل من عقد على طرح أول مستشعرات اصطناعية ذات درجات رمادية منخفضة الدقة في السوق. نحاول الآن اكتشاف كيفية بناء نظام أفضل بشكل معقول وربطه بالخادم الخلفي ، إذا كنت ستعذر عن الاستعارة. نأمل أن نرى المزيد من التقدم في هذا المجال على مدى العقد المقبل.

Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com