Перед тим як познайомимося з штучним оком розглянемо звичайний очей і його будовою. Око це орган, який дозволяє отримувати інформацію про зовнішній світ. Він має здатність сприймати електромагнітне випромінювання в світловому діапазоні довжин хвиль і забезпечує функцію зору. У людини через очей надходить близько 90% інформації з навколишнього світу.
Сам очей знаходиться в ямці, яка отримала назву очниця. За своєю формою очей найбільше походить на яблуко, саме тому набуло поширення назва «очне яблуко». Крізь щілину між нижнім і верхнім століттям очниця трохи визирає назовні, проте велика частина очі знаходиться всередині. Усередині очі знаходиться невеликий чорний кружок, який прийнято називати зіницею. Вчені довели, що при знаходженні в темряві довгий час зіниця розширюється, а потрапляючи на яскраве світло, навпаки, звужується. Це відбувається за сприяння м'язи, що знаходиться всередині ока, на райдужці. Якщо ви не знаєте, що таке райдужка, то поспішаємо вам повідомити, що це маленьке кольорове колечко, яке розташовується навколо всього зіниці.
Чорний колір зіниці пояснюється тим, що всередині очі завжди порожнеча. Ззаду, також як і в плівці фотоапарата є кілька світлочутливих клітин. Даний шар, немов мережу, ловить промені світла. Назва у даного шару клітин - сітківка. Всередині неї розташоване не менш 140 мільйонів клітин, які вкрай чутливі до світла. При потраплянні світла, всередині їх починають відбуватися різні хімічні реакції, моментально перетворюються в імпульс. Рухаючись по зоровому нерву, цей імпульс потрапляє в самий центр мозку. Потім вже мозок виробляє сигнал і тільки після цього ми починаємо розуміти, що ж ми бачимо. Таким чином, ми тільки що описали, як бачить око людини. Будова ока Кришталик цілком відповідає за чіткість зображення.
Необхідний кришталик для того, щоб збирати промені, а потім направляти їх на сітківку. Щоб сфокусувати промені від стоїть далеко речі, кришталику необхідно бути більш плоским, а якщо необхідно зосередитися на найближчому предметі, то він знову стає більш товстим. За це відповідає спеціальна м'язи, які знаходиться навколо кришталика. Коли вона скорочується - кришталик стає товщі, коли розширюється - тонше. Якщо необхідно подивитися на предмети, що знаходяться на різних відстанях, то нам знадобиться використовувати абсолютно різну кривизну кришталика.
Таким чином, очей - це дуже складна природна структура, яка дозволяє бачити і реагувати на побачене. Зрозуміти, чому бачить око, можна розібравшись з його анатомією і побачивши, що його будова аналогічна фотоапарату.
Штучне око то, можливо:
- біонічних оком
- електронним оком
- нано оком
Електронне око - це пристрій, який дозволяє сприймати світлові зміни або розрізняти кольори (наприклад, датчик або сенсор).
Канадський режисер і продюсер Роб Спенс наважився на операцію, в ході якої протез ока, який він втратив ще в дитинстві, був замінений на мініатюрну камеру. Сам Спенс не може безпосередньо бачити за допомогою свого нового ока. На відміну від різноманітних проектів штучних сітківок камера Eyeborg не посилає сигналів в мозок. Замість цього крихітний апарат по бездротовому каналу відправляє картинку на портативний переносний екран. З цього приладу сигнал уже може бути переправлений на комп'ютер для запису та редагування.
Біонічне око - це штучна зорова система, що імітує індивідуальний орган.
Деніел Паланкер, співробітник Стенфордського університету і його наукова група "Біомедичної фізики і офтальмологічних технологій", розробили протез сітківки ока з високою роздільною здатністю або "Біонічне око".
В Японії також створена штучна сітківка ока на основі патенту США, яка в перспективі допоможе повернути зір осліпнув пацієнтам. Як стало відомо, технологія розроблена фахівцями корпорації «Сейко-Епсон» і базується в Кіото Університету Рюкоку.
Штучна сітківка є фотосенсор, що містить найтоншу алюмінієву матрицю з напівпровідниковими елементами з кремнію. Для кращого проведення базових випробувань, вона розміщена на прямокутній скляній табличці розміром 1 см. Для подальших випробувань на тваринах, зокрема, морських вуграх, її передбачається встановити на гнучких рідкокристалічних панелях.
За принципом дії штучна сітківка імітує справжню: при потраплянні променів світла в напівпровідниках утворюється електрична напруга, яке в якості зорового сигналу має передаватися в мозок і сприйматися як зображення.
Дозвіл світлочутливої матриці в становить 100 пікселів, але після зменшення розмірів чіпа, воно може бути збільшена до двох тис графічних елементів. За твердженням фахівців, якщо такий чіп імплантувати повністю незрячій людині, він зможе з близької відстані розрізняти великі предмети - такі, наприклад, як двері або стіл.
Пацієнти, яким був імплантований бионический очей, показали здатність не тільки розрізняти світло і рух, але і визначати предмети розміром з кружку для чаю або навіть ножа. До деяких з них повернулася здатність читати великі букви.
Наноглаз - пристрій, створене за допомогою нанотехнологій (наприклад лінза, яка накладається на зіницю ока). Таке пристрій може не тільки повертати втрачений зір та компенсувати частково потеренние функції, але і розширити можливості людського ока. Лінза зможе проектувати зображення прямо на оці або допомогти вловлювати світло набагато краще, що дозволить бачити в темряві подібно кішці.
Технологія наноглаз ще тільки розвивається і невідомо які можливості з'являться перед людиною.
Американські інженери розробили контактні лінзи зі здатністю виведення візуальної інформації безпосередньо на очі. Фінансують проект військово-повітряні сили США, які сподіваються отримати на виході новий пристрій для пілотів.
Майкл Макелпайн з Прінстона і його колеги розробили 3D-принтер, що друкує контактні лінзи з п'яти шарів, один з яких випромінює світло на поверхню очі. Самі лінзи виготовляються з прозорого полімеру. Усередині них кілька компонентів: світлодіоди з нанорозмірних квантових точок, проводка з срібних наночастинок і органічні полімери (вони виступають в ролі матеріалу для мікросхем).
Найскладніше, за словами МакЕлпайн, було вибрати хімічні речовини, здатні забезпечити міцний контакт верств між собою. Інший трудністю була індивідуальна форма очних яблук у людей: інженерам довелося стежити за виготовленням контактної лінзи за допомогою двох відеокамер, щоб забезпечити сумісність з оком пацієнта.
Очікується, що нова розробка буде корисною насамперед для пілотів: контактні лінзи будуть передавати безпосередньо на око інформацію про хід польоту. Крім того, в лінзи можна буде поставити датчики, що виявляють хімічні біомаркери втоми очей.
Інші вчені сумніваються в практичної цінності розробки: необхідна для включення дисплея на світлодіодах напруга занадто високо, вважає фізик Реймонд Мюррей з Лондона. Крім того, необхідно забезпечити безпеку матеріалів. Відомо, наприклад, що селенид кадмію, з якого виготовляють квантові точки, дуже шкідливий для здоров'я.
Прочитано 1855 раз
Вчені створили штучне око комахи
Групі вчених з Швейцарії, Франції та Німеччини вдалося створити діючий мініатюрний очей, влаштований за принципом очі комахи.
При реалізації проекту вчені вивчили дію очі комахи, а потім сконструювали подібний до нього штучний орган зору.
|
Мітки: нове в офтальмології "Пацієнти з імплантованими чипами дійсно повернувся зір. Вони описують предмети в кімнатах, а людей бачать як ніби" привидів "- око розрізняє силует і відтінки в чорно-білому діапазоні", - розповів професор Еберхарт Зреннер, який керував першими клінічними дослідженнями. Унікальність імпланта полягає в тому, що до цих пір нікому не вдавалося передати оброблену інформацію з електронного сенсора далі по очному нерву в головний мозок. Всі попередні моделі могли лише проектувати зображення на виносні дисплеї. Поява цього пристрою фахівці називають справжнім проривом і вже планують зробити на основі сенсора повністю функціональний бионический очей. "Це схоже на те, як якщо б паралізований з пошкодженням спинного мозку раптом встав і пішов", - вважає Роберт Макларен, професор Університету Оксфорда, де вже в майбутньому році пройдуть британські випробування революційного імпланта. Лікарі планують застосовувати мікрочіп для лікування пігментної ретинопатії. Це спадкове захворювання, при якому людина сліпне фактично від народження. "Результати випробувань вражають, очевидно, що зорові функції можна відновити в ступеня, якої цілком достатньо для повсякденного життя", - впевнений професор Зренер. При цьому лікарі вважають, що вдосконалений імплант відкриє шляхи до зцілення і від інших варіантів сліпоти. Наприклад, його можна використовувати при вікової макулярної дегенерації, що вражає одного з кожних ста чоловік у віці від 65 до 75 років. Ольга Зандер Утро.ру
|
Що є периферичним відділом зорового аналізатора; містить фоторецепторні клітини, що забезпечують сприйняття і перетворення електромагнітного випромінювання видимої частини спектра в електричні імпульси, а також забезпечує їх первинну обробку. Анатомічно сітківка являє собою тонку оболонку, прилеглу на всьому своєму протязі з внутрішньої сторони до склоподібному тілу, а із зовнішнього - к судинної оболонці очного яблука. У ній виділяють дві неоднакові за розмірами частини: зорову частину - найбільшу, що простирається до самого війкового тіла і передню - яка містить фоточутливих клітин - сліпу частину, в якій виділяють в свою чергу ресничную і радужковую частини сітківки, відповідно до частин судинної оболонки. Зорова частина сітківки має неоднорідне шарувату будову, доступне для вивчення лише на мікроскопічному рівні і складається з 10-ти наступних вглиб очного яблука шарів: пігментного, нейроепітеліальние, зовнішньої прикордонної мембрани, зовнішнього зернистого шару, зовнішнього сплетеніевідного шару, внутрішнього зернистого шару, внутрішнього сплетеніевідного шару , мультиполярних нервових клітин, шару волокон зорового нерва, внутрішньої прикордонної мембрани.
Сітківка ока в дорослої людини має розмір 22 мм і покриває близько 72% площі внутрішньої поверхні очного яблука. Фотографія сітківки представлена на малюнку 1. Пігментний шар сітківки (самий зовнішній) із судинною оболонкою ока пов'язаний більш тісно, ніж з іншою частиною сітківки. У центрі сітківки на задній поверхні знаходиться диск зорового нерва, який іноді через відсутність на цій частині фоторецепторів називають «сліпим плямою». Він виглядає як височіє бліда овальної форми зона близько 3 мм ². Тут з аксонів нервових клітин сітківки відбувається формування зорового нерва. У центральній частині диска є поглиблення, через яке проходять судини, які беруть участь у кровопостачанні сітківки.
Латеральні диска зорового нерва, приблизно в 3 мм, розташовується пляма (macula), в центрі якого є поглиблення, центральна ямка (fovea), що є найбільш чутливим до світла ділянкою сітківки і відповідає за ясне центральний зір. У цій області сітківки (fovea) знаходяться тільки колбочки. Людина і інші примати мають одну центральну ямку в кожному оці на противагу деяким видам птахів, таким як яструби, у яких їх дві, а також собакам і кішкам, у яких замість ямки в центральній частині сітківки виявляється смуга, так звана зорова смужка. Центральна частина сітківки представлена ямкою і областю в радіусі 6 мм від неї, далі йде периферична частина, де в міру руху вперед число паличок і колбочок зменшується. Закінчується внутрішня оболонка зубчастим краєм, у якого фоточутливі елементи відсутні. На своєму протязі товщина сітківки неоднакова і становить в самій товстій своїй частині, біля краю диска зорового нерва, не більше 0,5 мм; мінімальна товщина спостерігається в області ямки жовтої плями.
2) Мікроскопічна будова сітківки
У сітківці є три радіально розташованих шару нервових клітин і два шару синапсів. Як побічний продукт еволюції гангліонарні нейрони залягають в самій глибині сітківки, в той час як фоточутливі клітини (палочковиє і колбочковиє) найбільш віддалені від центру, тобто сітківка ока є так званим інвертованим органом. Внаслідок такого становища світло перш ніж впасти на світлочутливі елементи і викликати фізіологічний процес фототрансдукціі повинен проникнути через всі шари сітківки. Проте він не може пройти через епітелій або хориоидею, які є непрозорими. Що проходять через розташовані перед фоторецепторами капіляри лейкоцити при погляді на синє світло можуть сприйматися як дрібні світлі рухомі точки. Дане явище відоме як ентопіческій феномен синього поля (або феномен Ширера). Крім фоторецепторних і гангліонарних нейронів в сітківці присутні і біполярні нервові клітини, які, розташовуючись між першими і другими, здійснюють між ними контакти, а також горизонтальні і амакріновие клітини, які здійснюють горизонтальні зв'язки в сітківці. Між шаром гангліонарних клітин і шаром паличок і колбочок знаходяться два шари сплетінь нервових волокон з безліччю синаптичних контактів. Це зовнішній плексиформна (сплетеневідний) шар і внутрішній плексиформна шар. У першому здійснюються контакти між паличками і колбочками за допомогою вертикально орієнтованих біполярних клітин, в другому - сигнал перемикається з біполярних на гангліонарні нейрнони, а також на амакріновие клітини в вертикальному і горизонтальному напрямку.
Таким чином, зовнішній нуклеарний шар сітківки містить тіла фотосенсорних клітин, внутрішній нуклеарний шар містить тіла біполярних, горизонтальних і амакрінових клітин, а гангліонарний шар містить гангліонарний клітини, а також невелика кількість переміщених амакрінових клітин. Всі шари сітківки пронизані радіальними гліальними клітинами Мюллера.
Зовнішня прикордонна мембрана утворена з синаптичних комплексів, розташованих між фоторецепторних і зовнішнім гангліонарних шарами. Шар нервових волокон утворений з аксонів гангліонарних клітин. Внутрішня прикордонна мембрана утворена з базальних мембран мюллеровскіх клітин, а також закінчень їх відростків. Позбавлені шванновских оболонок аксони гангліонарних клітин, досягаючи внутрішньої кордону сітківки, повертають під прямим кутом і направляються до місця формування зорового нерва. Кожна сітківка у людини містить близько 6-7 млн колбочок і 110-125 млн паличок. Ці світлочутливі клітини розподілені нерівномірно. Центральна частина сітківки містить більше колб, периферична містить більше паличок. У центральній частині плями в області ямки колбочки мають мінімальні розміри і мозаїчно впорядковані у вигляді компактних шестигранна структур.
Розглянемо будову сітківки більш докладно. До судинної оболонці по всій її внутрішній поверхні прилягає пігментний шар епітеліальних клітин. Перед пігментним шаром, приєднуючись до нього, лежить сама внутрішня з оболонок ока - сітчаста оболонка, або ретина. Вона виконує основну функцію очі - сприймає формується оптикою ока зображення зовнішнього світу, перетворює його у нервове збудження і направляє в мозок. Будова сітківки надзвичайно складно. Зазвичай в ній налічують десять шарів. На малюнку 2a дана схема поперечного розрізу через сітківку ока, а на малюнку 2б - збільшений фрагмент сітківки із зазначенням відносного розташування основних типів клітин. У зовнішньому шарі 1 , Безпосередньо прилягає до судинної оболонці, розташовані клітини, забарвлені чорним пігментом. Потім йдуть основні елементи зорового сприйняття 2 , Звані по зовнішнім виглядом паличками і колбочками. шари 3 – 5 відповідають нервових волокнах, відповідним до паличок і колбочкам. За цими шарами розташовані так звані зернисті шари, також пов'язані нервовими волокнами. шар 8 - це гангліозних клітини, кожна з яких з'єднана з нервовими волокнами, розташованими в шарі 9 . шар 10 - внутрішня обмежує оболонка. Кожне нервове волокно закінчується або колбочкою, або групою паличок. Світлочутливим шаром служить другий, де знаходяться палички і колбочки. Загальна кількість паличок і колбочок в сітківці одного ока досягає приблизно 140 млн., З них близько 7 млн. Колбочок.
Розподіл паличок і колбочок по сітківці нерівномірно. У місці сітківки, через яке проходить зорова лінія очі, розташовані одні колбочки. Ця ділянка сітківки, кілька поглиблений, діаметром приблизно 0,4 мм, що відповідає куту 1,2 °, називається центральною ямкою - fovea centralis (лат.) - скорочено, фовеоли або фовеа. У центральній ямки знаходяться тільки колбочки, їх число тут досягає 4 - 5 тис. Фовеоли розташовується в середині горизонтально розташованого овального ділянки сітківки розміром від 1,4 до 2 мм (що відповідає кутовим розмірам, рівним 5 - 7 °), відомого під назвою жовтого плями або macula (macula - по лат. «пляма»), В цьому плямі міститься надає йому відповідну забарвлення пігмент, а крім колб зустрічаються вже і палички, проте число колб тут значно перевищує число паличок.
Жовта пляма (за новою класифікацією - «пляма сітківки») і особливо його поглиблення - фовеа, є областю найбільш ясного бачення. Ця область забезпечує високу гостроту зору: тут від кожної колбочки до зорового нерву відходить окреме волокно; в периферичної же частині сітківки одне зорове волокно з'єднується з рядом елементів (колб і паличок).
У сітківці є ділянка, зовсім позбавлений паличок і колбочок і тому нечутливий до світла. Це місце сітківки, де стовбур зорового нерва, що йде до мозку, виходить з ока. Цей круглий ділянку сітківки на дні ока, діаметром близько 1,5 мм, називають диском зорового нерва. Відповідно йому в полі зору можна виявити сліпа пляма.
2a) Колбочки і палички різняться за своїми функцій: палички більш світлочутливі, але не розрізняють квітів, колбочки розрізняють кольори, але менш чутливі до світу. Кольорові об'єкти в умовах недостатнього освітлення, коли весь зоровий процес здійснюється паличками, відрізняються тільки яскравістю, колір ж об'єктів в цих умовах не відчувається. У паличках є особлива речовина, що розкладається під дією світла, - зоровий пурпур, або родопсин. У колбочках існує зоровий пігмент, званий іодопсін. Розкладання зорового пурпура і зорового пігменту під дією світла являє собою фотохимическую реакцію, в результаті якої в нервових волокнах з'являється електрична різниця потенціалів. Світлове подразнення у вигляді нервових імпульсів передається від ока до мозку, де і сприймається нами у вигляді світла.
2 б) У останньому шарі сітківки, що прилягає до судинної оболонці, у вигляді окремих зерен знаходиться чорний пігмент. Існування пігменту має велике значення для пристосування очі до роботи при різних рівнях освітленості, а також для зменшення розсіювання світла всередині ока.
3) У Великобританії створили штучне око і вживили його в тіло людини. До операції він був повністю сліпий, але тепер може самостійно пересуватися і розрізняти прості предмети. На сітківку в задній частині ока встановлюється крихітна металева пластина з 60-ю електродами. Мініатюрна відеокамера, встановлена на спеціальних окулярах, направляє образи на перетворювач, передає сигнали на електроди, які, в свою чергу, пов'язані із зоровим нервом, передає зорову інформацію у вигляді електричних імпульсів в головний мозок. Пацієнтам доводиться носити на поясі невеликий прилад для харчування камери і обробки образів. Система не відтворює природне зір, але дозволяє бачити, хоч і з дуже низьким дозволом. Таким чином, вся система включає в себе імплантат і зовнішній передавач відеосигналу, інтегрований в оправу окулярів. Система перетворює зорові образи в піддаються тлумаченню сигнали стимуляції. Потім нервові клітини стимулюються відповідно до отриманого бездротовим шляхом сигналом. Клітини стимулюються за допомогою особливих тривимірних електродів, розташованих на сітківці ока і мають форму крихітних цвяхів. В цьому випадку електроди розташовуються, як випливає з малюнка, перед сітківкою, тобто контактують з внутрішньою обмежує оболонкою сітківки, за якою розташовані нервові волокна, нервові клітини безпосередньо стимулюються електродом, сигнал подається на зоровий нерв, а потім в мозок.
З цього прикладу випливає, що електроди можуть поміщатися перед сітківкою, контактуючи з внутрішньої обмежує оболонкою сітківки, за якою розташовані нервові волокна. Іншим можливим теоретичним способом імплантації електрода, але більш непроведення складним, є його приміщення поруч із шаром елементів зорового сприйняття - колб і паличок (з внутрішньої сторони), тому що поруч з цим шаром з внутрішньої сторони розташовані нервові волокна (шари 3-5 на рис .2а), які можуть стимулюватися електродом, зраджувати сигнал на зоровий нерв, що передає зорову інформації у вигляді електричних імпульсів в головний мозок.
4) макулодистрофія - хвороба, при якій вражається сітківка ока і порушується центральний зір. В основі макулодистрофії лежить патологія судин і ішемія (порушення харчування) центральної зони сітківки, відповідальної за центральний зір. Макулодистрофія буває двох типів - суха і волога. Більшість хворих (близько 90%) страждають сухою формою цього захворювання, при якій утворюється і накопичується жовтуватий наліт, згодом який надає згубний вплив на фоторецептори в жовтій плямі сітківки. Суха макулодистрофія розвивається спочатку тільки на одному оці. Набагато небезпечніше волога ВМД, при якій за сітківкою починають рости нові кровоносні судини в напрямку жовтої плями. Волога макулодистрофія прогресує значно швидше, ніж суха, і практично завжди проявляється у тих людей, які вже страждають сухий макулодистрофії.
пігментна дистрофія відноситься до периферичних дистрофій сітківки і носить спадковий характер. Це найбільш часто зустрічається з спадкових захворювань сітківки. При цьому виді дистрофії відбувається ураження клітин сітківки. Спочатку страждають палички, потім поступово в процес втягуються колбочки. Уражаються обидва ока. Першою скаргою пацієнтів буває порушення сутінкового зору (куряча сліпота). Хворі погано орієнтуються в сутінках і при поганому освітленні. Надалі поступово звужуються поля зору. Хвороба може початися в дитячому віці, але іноді перші ознаки виникають тільки в другій половині життя. На очному дні кілька років, після появи скарг може бути нормальна картина. Потім з'являються пігментні відкладення темно-коричневого кольору. Ці відкладення іноді називають «кісткові тільця». Поступово кількість «кісткових тілець» збільшується, збільшуються їх розміри, вогнища зливаються і поширюються по сітківці і наближаються до центру очного дна. У міру прогресування процесу поля зору все більш звужуються, сутінковий зір погіршується. Поступово звужуються судини, диск зорового нерва стає блідим, виникає атрофія зорового нерва. Може розвинутися катаракта, відшарування сітківки. Зір поступово падає і до 40-60 років настає сліпота.
тапеторетинальні дистрофії (Синонім: тапеторетинальні дегенерації, тапеторетинальні абіотрофіі) - спадкові захворювання сітківки, загальною ознакою яких є патологічна зміна її пігментного епітелію. Тапеторетинальні дистрофії характеризуються прогресуючим зниженням зорової функції аж до сліпоти. При цьому захворюванні (тапеторетинальної дегенерації, тапеторетинальної абіотрофіі) як правило, уражаються обидва ока. Перший симптом дистрофії сітківки - зниження зору в темряві (гемералопія), пізніше з'являються дефекти поля зору, знижується гострота зору, змінюється очне дно.
5) Сенс штучного ока полягає в тому, що інформація детектується за допомогою мініатюрної відеокамери, потім образи спрямовуються на перетворювач, передаються на електроди, які, в свою чергу, пов'язані із зоровим нервом, передає зорову інформацію у вигляді електричних імпульсів в головний мозок. В принципі, не обов'язково поміщати електрод саме в сітківку. Просто це самий, мабуть, зручний спосіб. А взагалі головне, щоб електрод був поміщений поруч із зоровим нервом, оскільки саме зоровий нерв передає зорову інформацію в головний мозок. Можна помістити електрод в будь-якому місці у зорового нерва, а можна і в зоровий тракт, в головний мозок, можна помістити електрод у зовнішнього колінчастого тіла (правда в цьому випадку в зорову кору потраплятиме тільки половина зображення, якщо використовувати один електрод, т.к . в головному мозку два зовнішніх колінчастих тіла, але цю проблему можна вирішити, використовуючи два електроди). Крім того, можливо помістити електрод у слухового нерва (але це не можливо зробити без операційного втручання в головний мозок).
6) а) У випадку пошкодження зорового нерва зорова інформація не зможе повноцінно, а може бути, і правильно передаватися в головний мозок. Однак ушкодження і хвороби зорових нервів бувають різноманітні. Багато з них призводять до часткової втрати зору (погіршення зору). Тому можна припустити, що функціонування штучного ока хоча б у мінімальному ступені буде можливо.
б) при повній відсутності очі при наявності здорового зорового нерва можливо повноцінне функціонування штучного ока. Навіть при відсутності очі електрод може міститися поруч із зоровим нервом, зраджуючи на нього сигнал, а потім сигнал передається в головний мозок.
в) тільки знаючи місце пошкодження зорової кори, можна передбачити, якою буде втрата зору. Але чого передбачити не можна, так це реакції пацієнта: сам він цієї втрати може і не помічати. Буває навіть, що він заперечує факт повної сліпоти, що настала слідом за двостороннім руйнуванням зорових областей. В результаті створюється враження, що втрата цих областей означає також і втрату зорової пам'яті. Цей несподіваний факт показує, що процесів зору ми ще по-справжньому не розуміємо. У мозку є і такі місця, локальне пошкодження яких може позбавити людину здатності до впізнавання предметів, розрізнення кольорів, осіб і т. П. Цей стан називається психічної сліпотою (Seelenblindheit). Крім того, подібні пошкодження можуть призводити до втрати одного з зорових полуполя або до втрати чутливості будь-якої частини тіла. У загальному випадку можна сказати, що в разі пошкодження зорової кори мозку функціонування штучного ока буде частково можливо. Відзначимо, що можливо операційного втручання в головний мозок, що приводить до повного відновлення функціонування штучного ока.
Сенсорні зони в головному мозку не пов'язані в корі безпосередньо один з одним, а взаємодіють лише з асоціативними областями. Можна припустити, що переадресація соматосенсорной інформації у сліпих в зорову кору і зорової інформації у глухих - в слухову відбувається за участю підкоркових структур. Така переадресація представляється економічною. При передачі інформації від сенсорного органу в сенсорну область кори сигнал кілька разів переключається з одного нейрона на інший в підкоркових утвореннях мозку. Одне з таких перемикань відбувається в таламусі (зоровому горбі) проміжного мозку. Пункти ж перемикання нервових шляхів від різних сенсорних органів близько сусідять (рис. 3, зліва). При пошкодженні будь-якого сенсорного органу (або що йде від нього нервового шляху) його пункт перемикання окупують нервові шляхи іншого сенсорного органу. Тому сенсорні області кори, що опинилися відрізаними від звичайних джерел інформації, залучаються до роботи за рахунок переадресації їм іншої інформації. Але що відбувається тоді з самими нейронами сенсорної кори, обробними чужу для них інформацію?
Дослідники з Массачусетського технологічного інституту в США Джітендра Шарма, Алессандра Ангелуччі і Мріганка Сур брали тхорів у віці одного дня і робили тваринкам хірургічну операцію: підсаджували обидва зорових нерва до таламокортікальную шляхах, що ведуть в слухову сенсорну кору (рис. 3). Метою експерименту було з'ясувати, перетворюється чи слухова кора структурно і функціонально при передачі їй зорової інформації. (Нагадаємо ще раз, що для кожного типу кори характерна особлива архітектура нейронів.) І справді, це сталося: слухова кора морфологічно і функціонально стала схожа на зорову!
7) Для виготовлення стимулюючих електродів повинні застосовуватися наноматеріали на основі металів, в першу чергу, нешкідливі для організму людини. Це можуть бути електроди на основі титану, золота, срібла, платини. Основними перевагами їх є нешкідливість для організму людини і мініатюрність. До недоліків їх можна віднести їх чужорідність по відношенню до тіла людини, і як наслідок, можливість виникнення відторгнення при їх впровадженні в організм. Крім того, метали можуть окислюватися в організмі до катіонів, які прекрасно розчиняються в крові і розносяться по організму людини. І нарешті, одна з найголовніших проблем пов'язана з введенням в організм наноматериал. Відомо, що наночастинки мають настільки малий розмір, що можуть мимовільно проникати до клітини, наприклад, еритроцити, нейрони, приводячи до порушення їх функціонування, і, отже, всього органу (або тканини).
8) Роздільна здатність існуючих в даний час зразків штучного ока становить близько 256 пікселів. Вона визначається, перш за все, розміром матриці відеокамери (див. Нижче). Око людини, якщо порівнювати отримується зображення з цифровими пристроями, бачить 100-мегапикселной картинку, що, природно, на даному етапі розвитку технології не можна досягти.
9) Око людини, якщо порівнювати отримується зображення з цифровими пристроями, бачить 100-мегапикселной картинку, це є, мабуть, якась межа для зорового нерва людини, який зраджує зорову інформацію в головний мозок у вигляді електричних імпульсів. Природно, на даному етапі розвитку технології такий дозвіл штучного очі не можна досягти. Зрозуміло, що дозвіл штучного ока визначається здатністю матриці відеокамери, яке залежить від її розміру. Розмір матриці, в свою чергу, впливає на розмір і вага самої відеокамери (розмір оптичної частини лінійно залежить від розміру матриці).
Розмір матриці фотокамери впливає на кількість цифрового шуму, що передається разом з основним сигналом на світлочутливі елементи матриці. Фізичний розмір матриці і розмір кожного пікселя окремо значно впливають на рівень шумів. Чим більше фізичний розмір матриці фотокамери, тим більше її площа і тим більше світла на неї потрапляє, в результаті чого корисний сигнал матриці буде сильніше і співвідношення сигнал / шум буде краще. Це дозволяє отримувати більш яскраву, якісну картинку з природними квітами. Крім того, як вже було написано вище, матриця фотокамери маленького розміру (мінімальний розмір матриці становить 3,4 мм х 4,5 мм) через невеликої кількості, що потрапляє на неї світла, має слабкий корисний сигнал, в результаті його припадати сильніше підсилювати , а разом з корисним сигналом посилюються і шуми, які стають більш помітними. Оскільки фізичний розмір матриці безпосередньо пов'язаний з кількістю потрапляє на матрицю світла, то чим матриця більше, тим якісніше будуть фотографії в умовах поганої освітленості. Однак збільшення розміру матриці неминуче спричинить за собою збільшення розмірів і вартості фотоапарата.Матриця цифрової відеокамери володіє декількома важливими характеристиками:
розмір матриці тісно пов'язаний з її чутливістю. Чим більше матриця, тим більше чутливих елементів може бути на ній розташовано, відповідно вище чутливість.
чутливість- здатність матриці сприймати об'єкти при різних умовах освітлення. Вимірюється в люксах і зазвичай знаходиться в діапазоні від 0 до 15 люкс. Чим менше значення чутливості, тим менше відеокамері потрібно світла для роботи. Так, наприклад, при чутливості 0 люкс ви можете вести зйомку практично в повній темряві.
кількість пікселів (Дозвіл) - необхідна кількість пікселів залежить виключно від системи телебачення - PAL або NTSC. Відомо, що максимальне необхідне для зйомки кількість пікселів - близько 415 000. Якщо відеокамера підтримує більш високу роздільну здатність, це означає, що інші пікселі використовуються для роботи електронного стабілізатора зображення.
Зважаючи на всі ці параметрів, що впливають на здатність матриці, можна припустити, щотеоретично досяжна роздільна здатність штучного ока з матрицею (наприклад, ССD) розміром не менше 4 мм х 4 мм складає близько 10 мегапікселів. В даний час вже створені відеокамери з подібними параметрами. Відзначимо, що відеокамера з великою роздільною здатністю CCD-матриці не обов'язково буде знімати висококласне відео. Матриця обробляє те, що проектує об'єктив. Установка великий CCD при малому діаметрі об'єктива, в принципі, не має сенсу. Якщо отримане через маленький об'єктив зображення розтягнути на велику матрицю, не уникнути оптичних спотворень.
10) При експлуатації штучного ока можуть виникнути, по-перше, проблеми, які схожі на проблемах при експлуатації звичайної відеокамери:
Необхідно буде очищати об'єктив (лінзу) відеокамери, і це буде непростим завданням, враховуючи її розмір. Крім того, це створить великі незручності і дискомфорт людині зі штучним оком.
Відомо, що оптика працює в обмеженому інтервалі температур, при виході з цього інтервалу трапляються збої. Крім того, при перепаді температур відбувається запотівання лінзи, що знову призводить до незручностей (див. Пункт 1)
Відомо, що відеокамера виходить з ладу при підвищеній вологості, такі ж проблеми можуть виникнути і при експлуатації штучного ока. Людина може банально потрапити під дощ, і це призведе до виходу з ладу камери. Природно, що людина зі штучним оком матиме труднощі при прийомі душа, умовно, не кажучи вже про плавання в басейні. Ці проблеми, звичайно, можна розв'язати шляхом створення водонепроникного футляра для камери, але це потребує окремого дослідження з урахуванням розмірів камери і зручності для людини.
Крім того, відеокамера відрізняється ударонестойкостью.
Невозожно роботи при поганому освітленні або вночі без використання спецобладнання (правда, тут є одна велика перевага штучного ока перед природним: можна використовувати відеокамеру, що працює в ІК-області. Вийде своєрідний прилад нічного бачення)
При ходьбі людини відбувається струс камери, що призведе до погіршення зображення. Цю проблему можна вирішити, застосовуючи стабілізатори зображення, але це потребує окремого дослідження з урахуванням розмірів камери і зручності для людини.
По-друге, весь описаний механізм дії штучного ока, в тому числі і відеокамера, повинні мати елемент живлення. А він вимагає періодичної підзарядки. Зрозуміло, що це створює обмеження при використанні і незручності людині. Нарешті, можуть виникати проблеми управління відеокамерою, адже коли людина спить, камера повинна бути виключена. І необхідно створити такий пристрій, який буде легко підкорятися людині, наприклад, вимикатися або включатися по його голосу.
11) Переваги штучного ока в порівнянні з оком людини:
Можна використовувати відеокамеру, що працює в ІК-області. Вийде своєрідний прилад нічного бачення.
Можливий запис інформації, яку людина побачила.
Можливе використання відеокамери для перегляду фільмів
Недоліки штучного ока в порівнянні з оком людини:
більш низька роздільна здатність, а отже, якість зображення
обмеження по температурному інтервалу, в якому працює очей
нестійкість до впливу вологи (без використання спеціальних захисних чохлів)
нестійкість до струсу
відсутність "бічного зору"
Wonderfulengineering.com
Рою Флинну - 80-річному жителю англійського містечка Оденшоу - вперше в світі була здійснена успішна пересадка штучного електронного очі-імпланта. І тепер цей в недалекому минулому практично повністю сліпа людина знову може бачити своїх рідних і близьких, читати книги, займатися улюбленим хобі і ... дивитися футбол! Успіх цієї операції дає надію мільйонам людей по всій земній кулі, в тій чи іншій мірі страждають втратою зору.
Приблизно так бачив Рой Флінн до операції. Його захворювання називається макулодістрафія в сухий вікової формі. Примітно, що дана хвороба вважається основною причиною для втрати зору у людей старше 55 років, і на сьогоднішній день їй страждають близько 50 млн осіб у всьому світі. Як ви самі можете бачити, недуга залишає тільки периферійний зір, яке з часом має тенденцію до скорочення (тобто сліпота прогресує - прим.PPcorn). Чоловік повністю втратив здатність займатися своїм улюбленими хобі - кулінарією і роботою в саду, і не міг навіть розрахуватися за покупки в магазині.
rte.ieЩо тривала 4 години операція з імплантації штучного електронного очі-імпланта і корекції зору була проведена в Манчестерському королівському очному госпіталі. Це сталося ще кілька тижнів тому, проте імплантат був активований тільки недавно, коли Рой повністю відновився після операції. Штучне око являє собою електронну сітківку, яка взаємодіє з непородження клітинами очі. При цьому, для роботи цього імпланта необхідним аксесуаром є окуляри-камери, які пишуть зображення в реальному часі і передають його на електронну сітківку, яка, в свою чергу, направляють сигнал прямо в мозок. Таким чином Рой може бачити навіть із закритими очима!
Тепер життя в прямому сенсі заграла для Роя Флінна новими фарбами. Вперше за 10 років він зможе побачити своїх онуків і подивитися футбол. І це не кажучи вже про садівництво, адже Рой багато років мріє самостійно посадити хоча б одну рослину. На даний момент чоловік бачить ще не в повній мірі: зображення нечітке, а також є проблеми з улавливанием різких рухів. Але це тимчасові труднощі, так як мозку Роя ще потрібно адаптуватися до нових сигналів.
Пересадка очі-імпланта дійсно дає мільйонам людей надію на отримання зору. На жаль, дана операція має хоч і один, але досить значний мінус - її вартість оцінюється близько 200 000 доларів (близько 11 400 000 рублів - прим.PPcorn). Однак дослідники продовжувати працювати над процесом і вдосконалювати обладнання і імплант, для того щоб домогтися її здешевлення. Давайте побажаємо їм удачі.
В даний момент не існує можливості повернути повністю втрачений очей. Не можна зробити такий штучний замінник, який міг би відновити втрачений зір. Єдине, що можна зробити в даному випадку, - це повернути зовнішні ознаки відсутнього ока за допомогою протеза. На вигляд він майже не відрізняється від справжнього органу.
Навіщо потрібен протез
Протези ставляться для того, щоб візуально повернути очей. Вони рухливі і ідентичні другого ока. Також існує і медична сторона проблеми відсутності очного протезування. Це, наприклад, деформація особи у дітей без очного яблука. У даній ситуації протез просто необхідний, бо наслідки можуть бути дуже поганими.
Види очних протезів
Існують два основних типи очних протезів:
- Скляні. Такі протези виготовляються з декількох За основу береться рогівкові, кольорове і склеральну скло. Такий протез виходить легким і добре змочується сльозою. З мінусів слід зазначити крихкість скла. Такий протез вимагає до себе дбайливого ставлення, інакше він може тріснути або розбитися. Носити такий замінник очі довго не вийде, адже його термін експлуатації - всього один рік.
- Пластикові. Якщо ж ви не дуже акуратні, то вам більше підійдуть пластикові очні протези. Вони мають високу міцність в порівнянні зі скляними. Термін експлуатації у них теж вище, він становить два роки. Скляним вони поступаються за своєю вагою і гладкості. Важать пластикові протези на порядок більше, а поверхня у них не така гладка.
Існує, крім того, одностінний і двухстенний протез очного яблука. Перший використовують тоді, коли очне яблуко не повністю видалено, а другий - коли хірург його видалив до кінця.
операція
Для початку лікарі видаляють пошкоджений очей. Для цього пацієнтові роблять загальний наркоз і відокремлюють слизову оболонку від очного яблука. Нерви і м'язи, які утримують очей, перерізають, після цього очей вже нічого не тримає, і він просто виймається. при цьому залишається майже цілою.
Після того як око віддаляється, порожню область потрібно якось заповнити. Для цього хірурги зшивають разом м'язові тканини і вводять або власний матеріал пацієнта, або штучний.
Щоб почати протезування, рана повинна зажити. Для цього потрібно почекати пару тижнів. Після цього вставляється тимчасовий пластмасовий імплантат, щоб отвір не стає менше. Остаточний протез вставляється лише через кілька місяців. Іноді потрібно кілька втручань для підготовки
індивідуальні протези
Для того щоб зробити очей максимально схожим, вам будуть потрібні індивідуальні очні протези. Вони коштуватимуть дорожче, адже виготовляються спеціально під особливості вашої порожнини очі і забарвлення зіниці. Це можуть бути такі особливості, як форма кон'юнктивальної порожнини, колір, розмір райдужки, склери, розташування судинного малюнка.
Виготовлення індивідуального очного протеза починається з формування зліпка слизової оболонки. Після цього підбирається відповідний для пацієнта матеріал, і починається робота по конструюванню протеза.
Робота за індивідуальним очному протезування зазвичай проводиться в перший же день звернення в клініку.
Як створюють протези зі скла
Скляні очні протези виготовляються методом виплавки зі спеціального матеріалу. Для початку береться трубочка з кріоліту, розплавляється і відділяється лише необхідної частини. У підсумку виходить форма з двома стрижнями з боків. Усередині цього всього - порожнеча, і деформація форми здійснюється завдяки тому, що в одну з трубочок дмуть. Майстер видуває з цієї форми кулька.
Один зі стрижнів забирається, а на його місці створюють основу райдужки. Робиться це за допомогою спеціального кольорового скла. Шматочок такого скла приварюють до кульки і роздмухують до 10-11 мм, після чого видувають з нього округлу форму. Після цього за допомогою кольорового скла наносять на основу райдужки рогівку, а в центрі роблять зіницю. Після цього наносять склеральну скло, роблячи плавний перехід між рогівкою і склерою.
Коли зіницю готовий, з кульки виплавляється еліпсоїдна форма, а на ній - кровоносні судини, щоб надати ще більшу реалістичність оці.
Виготовлення очних протезів зі скла займає максимум годину. Їх можуть вам зробити прямо в той же час, коли ви прийшли в клініку.
з пластмаси
Виготовлення з цього матеріалу займає більше часу, та й сам процес сильно відрізняється. Починається все з створення гіпсової форми, після чого в неї заливається пластмаса. Потім все це обробляється в гідравлічному пресі. Потім він закріплюється в бюгеле, і починається процес варіння протеза.
Райдужка і зіниця для пластмасового протеза малюються художниками за допомогою високоякісних олійних фарб. Цим займається спеціально навчений художник.
Протез проходить спеціальну обробку, в процесі якої малюються кровоносні судини. Коли робота вже закінчена, виріб ретельно полірується до стану максимально можливої гладкості для пластмаси.
Приблизний час виготовлення пластмасового протеза - 2-4 дня. Це істотно довше, ніж у скляних. Ціна через це у пластмасових вище.
Вартість очного протеза в Росії в середньому становить 6 тисяч рублів. Ціни, звичайно ж, змінюються в залежності від матеріалу, з якого виготовлено виріб. Виготовити індивідуальний очний протез буде коштувати дорожче, в середньому це близько 13 тис. Рублів. Якщо ж у вас оформлена інвалідність, то в Росії вам нададуть його безкоштовно, за рахунок коштів соціального страхування.
Де роблять протези очного яблука
Цим питанням займається фабрика очних протезів. Найчастіше такі підприємства спеціалізуються на своєму, певному матеріалі. У Росії в багатьох великих містах виготовляються очні протези, в Москві наприклад. Щоб отримати індивідуальний очний протез, вам потрібно звернутися безпосередньо в саму клініку, і вами займуться.
Проблеми при носінні
Після того як пацієнтові встановлюють протез, хворобливих відчуттів не спостерігається, однак перші дні відчувається якийсь дискомфорт. З часом людина звикає, і незручності більше не проявляються. Носити найкраще протези цілодобово, адже навіть перерву на кілька годин може вплинути на розмір слизової оболонки. Але цей момент краще обговорити зі своїм лікарем.
Важливою проблемою є підвищене виділення сльози і часте забруднення. З цього випливає необхідність щодня промивати протез. Робити це потрібно під чистою теплою водою, не використовуючи при цьому ніяких засобів для чищення. Максимум можна потримати 10 хвилин виріб в солоній воді.
Схожість із справжнім оком
Більшість людей очікують, що протез буде практично неможливо відрізнити від справжнього очі за зовнішнім виглядом. Це помилка, через якого часто клієнти засмучуються. Потрібно розуміти, що яким би майстерністю не володів художник-глазопротезіст, в будь-якому випадку створення стовідсотково ідентичного очі неможливо. Око має властивість змінювати забарвлення і розмір зіниці при різному освітленні, тому він майже завжди буде трохи відрізнятися від протеза.
Також важливу роль відіграє підготовка очної порожнини до протезу. Чим гірше вона проведена, тим менше буде схожість з оригіналом.
- Вконтакте 0
- Google+ 0
- ОК 0
- Facebook 0
