Nu este încă o viziune cyberpunk
O plasă de sârmă sensibilă la lumină implantată în retină ajută la restabilirea impulsurilor nervoase.
Viziunea umană se bazează pe celulele fotoreceptorului din retină care reacționează la lumina vizibilă și declanșarea neuronilor din nervul optic pentru a trimite semnale către creier. Degradarea acestor fotoreceptori este cauza principală a deficiențelor de vedere, inclusiv orbirea.
Cu toate acestea, o echipă de oameni de știință de la Universitatea Fudan din China a construit recent implanturi de retină prototip care pot înlocui fotoreceptorii care nu reușesc și pot oferi o viziune în infraroșu ca bonus. Din păcate, au fost testate doar la animale, așa că suntem încă destul de departe de a le face să funcționeze așa Cyberpunk 2077-Care ochi de stil.
Viziune pe cip
Lucrări anterioare asupra implanturilor retiniene care au restabilit cel puțin un anumit grad de vedere la orb implicați folosind tablouri de electrozi care au stimulat electric neuronii în spatele retinei, luând locul celulelor fotoreceptoare deteriorate. Un pacient a trebuit să poarte o cameră montată pe o pereche de ochelari care au trimis semnale la implant pentru a activa această semnalizare. Aceste implanturi au necesitat o sursă de putere pentru a funcționa, erau nesigure, dificil de utilizat și aveau o rezoluție limitată, iar procedura chirurgicală necesară pentru a le pune în ochi a fost extrem de complicată.
Din toate aceste motive și multe altele, au fost retrase de pe piață. Ceea ce a obținut echipa Fudan a fost un implant care a funcționat fără camera externă și fără o sursă de putere.
Procesul de dezvoltare a început cu simulări extinse care vizează identificarea materialului potrivit. Candidatul ideal a fost un material fotovoltaic – a trebuit să genereze fotocurent fără nicio tensiune externă ca răspuns la un spectru larg de lumină. Materialul principal care a apărut din aceste simulări a fost Tellurium, un element rar de alb-argintiu care împărtășește proprietățile atât ale metalelor, cât și ale nonmetalelor. Echipa Fudan a fabricat implanturi de retină prototip folosind o plasă de nanofire Tellurium.
Odată ce implanturile au fost gata, oamenii de știință au desfășurat o campanie de testare-mai întâi la șoareci, apoi cu primate non-umane.
Făcând șoareci orbi să vadă
Pentru experimente, echipa a selectat șoareci orbi genetic care și -au pierdut vederea la scurt timp după naștere din cauza deteriorării celulelor fotoreceptoare. Dispozitivele cu ochiuri de povești au fost implantate într -un spațiu îngust între stratul fotoreceptorului și epiteliul pigmentului retinian, un loc în care implanturile ar putea interfața cu neuronii. După ce s -a asigurat că implanturile sunt biocompatibile, nu au fost respinse și nu a provocat nicio inflamație excesivă, echipa a început să verifice cât de bine șoarecii au efectuat sarcini vizuale.
Primul test a fost destul de simplu și s -a bazat pe strălucirea luminii în ochii șoarecilor pentru a vedea dacă acest lucru le -ar declanșa elevii să se contracte. Rezultatele păreau promițătoare – elevii la șoarecii orbi constrânși așa cum ar trebui la animalele sănătoase. A doua sarcină, ceva mai complexă, a fost concepută pentru a verifica dacă implantul a permis șoarecilor să perceapă în mod conștient lumina – cu alte cuvinte, indiferent dacă stimulii vizuali au fost transformați în mod corespunzător în semnale în zonele potrivite ale creierului lor.
Animalele au fost puse într-o cușcă bine luminată și au fost răsplătite cu apă dacă au lins o suprafață în trei secunde după ce luminile s-au stins. Aici, șoarecii implantați au avut o rată de succes de peste 85 la sută, comparativ cu 98 la sută marcată de un grup de control de șoareci neimplantați cu vedere sănătoasă (șoarecii nevăzuți netratați au marcat între 25 și 26 la sută, ceea ce nu este mai bun decât aleatoriu). Șoarecii implantați ar putea, de asemenea, să localizeze o sursă de lumină LED și chiar să discerne diferite forme (triunghiuri, pătrate, cercuri) aproape la fel de bine ca și șoarecii.
Și pe deasupra, au câștigat o superputere. Ochiurile de povestire răspund la o gamă mai largă a spectrului de lumină decât gama vizuală umană normală. Vor genera curent atunci când sunt expuși la lungimi de undă cu infraroșu aproape pe care un ochi uman sau rozătoare sănătos nu le poate vedea. Șoarecii sănătoși au excelat la sarcinile pe care echipa le -a aruncat atunci când iluminarea a fost păstrată în gama vizuală standard, dar când luminile au fost schimbate la infraroșu, nu au obținut mai bine decât Chance. Șoarecii implantați, pe de altă parte, au marcat foarte bine – un pic mai rău decât în gama vizuală, dar nu de mult.
În cele din urmă, ochiurile de telurium, în special capacitatea de viziune în infraroșu pe care au oferit -o, au fost testate pe macaques sănătoase, un model animal care este mult mai aproape de oameni decât de șoareci. S -a dovedit că macacii implantați ar putea percepe lumina infraroșu, iar viziunea lor normală a rămas neschimbată.
Cu toate acestea, există încă câteva blocaje rutiere înainte de a merge pe toate Cyberpunk cu implanturi oculare.
Probleme de sensibilitate
Mess -urile Tellurium, după cum recunoaște echipa Fudan în hârtia lor, sunt mult mai puțin sensibile la lumină decât fotoreceptorii naturali și este greu de spus dacă sunt într -adevăr un bun candidat pentru proteze retiniene. Problema cu utilizarea modelelor de animale în știința vederii este că este greu să întrebi un mouse sau un macaque ceea ce văd de fapt cu implanturile și să vă dați seama cum semnalele electrice din ochiurile lor de telurium sunt transformate în percepție în creier.
Pe baza experimentelor Fudan, știm că animalele implantate au reacționat la lumină, deși un pic mai puțin eficient decât cele cu viziune sănătoasă. Știm, de asemenea, că au nevoie de o perioadă de adaptare; Șoarecii implantați nu au marcat rezultatele lor impresionante la prima încercare. Aveau nevoie să învețe ce însemna semnalele bruște din ochii lor, la fel ca oamenii care foloseau tablouri de electrozi în trecut. În cele din urmă, au fost proiectate forme în testele de recunoaștere a formei cu lasere, ceea ce face dificil să se spună cum ar funcționa implantul în lumina normală a zilei.
Există, de asemenea, riscuri care vin cu procedura de implantare în sine. Intervenția chirurgicală implică realizarea unui detașament local de retină, urmată de o mică incizie a retinei pentru a introduce implantul. Potrivit lui Eduardo Fernández, un bioinginer spaniol care a publicat un comentariu pentru opera lui Fudan în știință, făcând acest lucru în retine fragile, bolnave, prezintă un risc de fibroză și cicatrici. Totuși, Fernández a găsit implanturile chineze „promițătoare”. Echipa Fudan lucrează în prezent la evaluările de siguranță pe termen lung ale implanturilor lor în primatele non-umane și la îmbunătățirea cuplării dintre retină și implant.
Munca echipei Fudan pe implanturile retinei Tellurium este Publicat în Science.
Știință, 2025. DOI: 10.1126/Science.ady4439
Jacek Krywko este un scriitor de știință și tehnologie independentă care acoperă explorarea spațială, cercetarea inteligenței artificiale, informatică și tot felul de vrăjitorie de inginerie.
Comentarii recente