Бионический глаз — мифы и реальность

    Можете ли вы представить себе, что чувствует человек, который не видит или почти не видит окружающий мир? Такое состояние называется слепотой – невозможностью воспринимать зрительные стимулы из-за патологических нарушений в самом глазу, в зрительных нервах или в мозге. В 1972 году Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) приняла следующее определение: человек считается слепым, если острота центрального зрения в условиях максимальной коррекции не превышает 3/60. При таком зрении человек в условиях дневного освещения с максимальной коррекцией оптики неспособен сосчитать пальцы с расстояния в 3 метра.

    Так вот для таких случаев была предложена идея электрической стимуляции сетчатки или зрительной коры, создание протеза, который по механизму действия имитирует настоящие процессы передачи электрических сигналов.

    Бионический глаз

    Вариантов электронных имплантов несколько, каждый год появляются новые идеи, но термин и сам «Бионический глаз» (Bionic Eye) разработан Дэниелом Паланкером, сотрудником Стэнфордского университета и его научной группой «Биомедицинской физики и офтальмологических технологий».

    Имплантация модели бионического глаза Argus II (кстати, единственной модели, имеющей ЕС марку, но не сертифицированной в России) была выполнена в России в июле 2017 года одному пациенту. И со всех источников телевещания мы услышали – теперь человек сможет увидеть мир как раньше. Сотни людей просят поставить бионический глаз, а некоторые вдобавок просят «вживить» чипы для суперзрения.

    Так что же мы на сегодняшний день имеем и может ли стать явью мечта увидеть мир после того, как потерял зрение?

    БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ СЕТЧАТКИ


    Бионическими называют протезы и имплантируемые элементы частей организма человека, которые подобны по внешнему виду и функциям на настоящие органы или конечности. На сегодняшний день людям успешно помогают в полноценной жизни бионические руки, ноги, сердца, а также органы слуха. Цель создания электронного глаза — помочь слабовидящим с проблемами сетчатки или зрительного нерва. Имплантируемые вместо поврежденной сетчатки устройства должны заменить миллионы клеток фоторецепторов глаза, пусть не на все 100%.
    Технология для глаз похожа на ту, которая используется в слуховых протезах, помогающим глухим людям слышать. Благодаря ей пациенты имеют меньше шансов потерять остаточное зрение, а утратившие зрение — видеть свет и иметь хоть какую-то способность ориентироваться в пространстве самостоятельно.

    Искусственный глаз для слепых людей

    ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ


    Общий принцип действия электронного глаза следующий: в специальные очки встраивается миниатюрная камера, с нее информация об изображении передается в девайс, который преобразует картинку в электронный сигнал и отсылает его на специальный передатчик, который в свою очередь посылает электронный сигнал на имплантированный в глаз или в мозг приёмник, или информация передается через крошечный проводок на электроды, присоединенные к сетчатке глаза, они стимулируют оставшиеся нервы сетчатки, посылая электрические импульсы в головной мозг через оптические нервы. Устройство призвано компенсировать утраченные зрительные ощущения при полной или неполной потере зрения.

    Главные условия успешной работы системы:

    1. Наличие в глазу и мозгу пациента части живых нервных клеток.
    2. Пациентами должны быть люди, которые когда-то нормально видели, так как тот, кто слепой от рождения, пользоваться такими устройствами не сможет. Подходят люди, долгое время видевшие и имеющие богатый зрительный опыт. В результате они мало видят, но имеют представления о предметах и догадываются что это за предмет. Короче, должна быть развита кора головного мозга и обладание достаточным интеллектом.
    3. И, понятно, чем больше пикселей будет в чипе, тем четче будет полученное изображение.

      Как выглядит различное разрешение для человека
    4. Длительный срок эксплуатации – пока срок использования этих устройств никто не знает. Первая имплантация бионических глаз в Германии закончилась тем, что их через год всем пациентам удалили. Даже тем, кто что-то видел. Об этом даже в прессе Германии писали.
    5. Технологичный способ подзарядки. Сейчас они работают по принципу индукции, не на батарейках. Заряжаются как электрическая зубная щетка.
    6. Попутно должен решаться вопрос окисления, нагрева и т.п. Например, дырчатая конструкция после имплантации может позволить нервным клеткам сетчатки автоматически перетекать с верхней и нижней поверхностей фотодатчика через полости и соединяться, а также уменьшить нагрев пикселей и увеличить их количество.

    МИКРОХИРУРГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ


    Это обширнейшие операции. Если описать, например, имплантацию субретинального (расположенного под сетчаткой) бионического глаза – нужно полностью сетчатку поднять, потом сделать обширную ретинэктомию (обрезать часть сетчатки), потом под сетчатку установить этот чип, затем сетчатку пришить ретинальными гвоздями, приклеить сетчатку лазеркоагуляцией и залить силиконовым маслом. Силиконовая тампонада необходима, иначе моментально появится ПВР (пролиферативная витреоретинопатия) и возникнет отслойка. Да, еще и хрусталика собственного не должно быть или он должен быть предварительно заменен на искусственную линзу.

    Для операции нужны особые инструменты с щадящими силиконовыми наконечниками. Это совершенно непростая операция, кроме того еще нужен оро-фациальный хирург или ЛОР – они через кожу выводят электроды наружу. И получается такое устройство – чип внутри глаза, а в руках такой приборчик величиной с мобильный телефон, которым ты можешь изменять интенсивность сигнала, он соединяется с подкожными электродами. Одного офтальмолога-хирурга при операции недостаточно – нужна помощь других дисциплин, операция длится долгих 6 часов.

    ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ


    1. Во-первых, это дорого. Только прибор стоит порядка 150 тыс. долларов, то есть почти 8,5 миллионов рублей. А все лечение одного такого пациента может достигать 10 миллионов рублей. Речь идет о модели Argus II. На сегодняшний день в некоторых странах, например, в Германии эта операция оплачивается за счет страховок.
    2. Фирмы, занимающиеся разработкой и производством, во всем мире живут на государственных дотациях, на грантах. Это здорово — такие вещи должны поддерживаться, иначе никакого развития не будет.
    3. Сертификата в России нет ни на какое из нижеперечисленных устройств.

    МЕДИЦИНСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ


    1. Результаты довольно скромные – после операции таких людей нельзя назвать зрячими, они видят на уровне 0,05 максимум, т.е. могут видеть контуры и определять направление движения тени, цветов вообще не различают, предметы могут различаться только те, которые помнятся из прежней «зрячей» жизни, например: «ага – это, наверное, банан, так как что-то полукруглое». Видят, что что-то на них движется, могут догадаться, что это человек, но лицо его не различают.

    2. При каких заболеваниях может быть полезен бионический глаз?
    Первые пациенты – это пациенты с пигментным ретинитом (retinitis pigmentoza) – заболеванием с первичным исчезновением фоторецепторов и вторичной атрофией зрительного нерва. В России таких пациентов 20-30 тысяч человек, в Германии – всего несколько тысяч.

    Следующими на очереди стоят пациенты с географической атрофической макулярной дегенерацией. Это чрезвычайно распространенная возрастная патология глаза.
    Третьими будут, больные глаукомой. Глаукомой пока не занимались, так как атрофия зрительного нерва в этом случае первичная, поэтому способ передачи должен быть другой – в обход зрительного нерва.

    Диабет – это самая сложно решаемая проблема. Один из методов лечения диабетических изменений на сетчатке – лазеркоагуляция по всей поверхности. После такой процедуры технически невозможно поднять сетчатку из-за лазеркоагулятов — это получается «решето». А если не сделано лазером – ситуация не лучше: обычно глаз настолько поврежден, что имплантация в этом случае бесполезна.

    3. К сожалению, нынешний прототип бионического глаза не позволяет людям видеть окружающий мир так, как видим его мы. Их цель — перемещаться самостоятельно без посторонней помощи. До массового использования этой технологии еще далеко, однако ученые подарят надежду людям, потерявшим зрение.

    ТЕКУЩИЕ ПРОЕКТЫ «БИОНИЧЕСКИХ ГЛАЗ»


    В последние несколько десятков лет ученые разных стран работают над идеями бионических электронных глаз. С каждым разом технологии совершенствуются, однако на рынок для массового использования свое изделие еще никто не представил.

    1. Argus retinal prosthesis


    Ретинальный протез Argus – это американский проект, довольно хорошо коммерциализированный. В первой модели разрабатывался командой исследователей в начале 1990-х годов: пакистанского происхождения офтальмологом Марком Хамейуном (Mark Humayun, кстати, профессор Секундо с ним знаком по Johns Hopkins University – в то время он был резидентом 2-го года, Вальтер — студентом), Евгеном Дейаном, инженером Ховардом Филлипсом, биоинженером Вентай Лью и Робертом Гринбергом. Первая модель, выпущенная в конце 1990-х, компанией Second Sight имела всего 16 электродов.

    «Полевые испытания» первой версии бионической сетчатки были проведены Марком Хамейуном шести пациентам с потерей зрения в результате заболевания retinitis pigmentosa в промежутке с 2002 по 2004 год. Retinitis pigmentosa — неизлечимая болезнь, при которой человек теряет зрение. Наблюдается примерно в одном случае на каждые три с половиной тысячи человек.

    Вид внешнего блока Argus II

    Вид внешнего блока Argus II

    Пациенты, которым был вживлен бионический глаз, показали способность не только различать свет и движение, но и определять предметы размером с кружку для чая или даже ножа.
    Устройство для испытаний было усовершенствовано — вместо шестнадцати светочувствительных электродов в него было вмонтировано шестьдесят электродов и названо Argus II. В 2007 году начато мультицентровое исследование в 10 центрах 4-х стран США и Европы – всего 30 пациентов. В 2012 году Argus II получил разрешение для коммерческого использования в Европе, годом позже в 2013 году – в США. В России разрешения нет.

    По сей день эти исследования субсидируются государственными фондами, в США их три — National Eye Institute, Department of Energy, and National Science Foundation, а также рядом исследовательских лабораторий.

    Протезирование сетчатки глаза

    Так выглядит чип на поверхности сетчатки

    2. Microsystem-based visual prosthesis (MIVP)


    Модель протеза спроектирована Клодом Вераартом (Claude Veraart) в университете Лувена в виде спиральной манжеты электродов вокруг зрительного нерва в задней части глаза. Она коннектится со стимулятором, имплантированным в небольшую ямку в черепе. Стимулятор получает сигналы от внешней камеры, которые переводятся в электрические сигналы, стимулирующие непосредственно зрительный нерв.

    Схема искусственного глаза

    Схема MIVP

    3. Implantable miniature telescope


    На самом деле это устройство нельзя назвать «протезом сетчатки», поскольку этот телескоп имплантируется в заднюю камеру глаза и работает как лупа, увеличивающая ретинальное изображение в 2.2 или 2.7 раз, что позволяет уменьшить влияние на зрение скотом (слепых зон) в центральной части поля зрения. Имплантируется только в один глаз, поскольку наличие телескопа ухудшает периферическое зрение. Второй глаз работает для периферии. Имплантируется через довольно большой разрез роговицы.

    Кстати, похожий принцип используется в добавочных интраокулярных линзах Шариотта. У меня самый большой опыт имплантации этих линз в России и результатами пациенты довольны. В этом случае вначале предварительно проводится факоэмульсификация катаракты. Хотя это, конечно, не 100% бионический глаз.

    Подробнее об этом в предыдущих постах:



    Установка телескопических линз в глаз

    Линза Шариотта

    Телескопическая система для задней камеры глаза

    4. Tübingen MPDA Project Alpha IMS


    В 1995 году в Университетской глазной клинике Тюбингена началась разработка субретинальных протезов сетчатки. Под сетчатку укладывался чип с микрофотодиодами, который воспринимал свет и трансформировал в электрические сигналы, стимулирующие ганглионарные клетки наподобие естественного процесса в фоторецепторах неповрежденной сетчатки.

    Конечно, фоторецепторы во много крат чувствительнее искусственных фотодиодов, поэтому они требовали специального усиления.

    Первые эксперименты на микросвинках и кроликах были начаты в 2000 году, и только в 2009 году импланты были вживлены 11 пациентам в рамках клинического пилотного исследования. Первые результаты были обнадеживающими – большинство пациентов смогли отличать день от ночи, некоторые даже могли распознавать предметы – чашку, ложку, следить за перемещением крупных предметов. Кстати, дальнейшая участь этих пациентов была печальна – всем участникам эксперимента, даже тем, кто что-то увидел, согласно подписанному соглашению были удалены «бионические глаза» и они вернулись в исходное состояние.

    На сегодняшний день Alpha IMS, производства Retina Implant AG Germany имеет 1500 электродов, размер 3×3 мм, толщиной 70 микрон. После установки под сетчатку это позволяет почти всем пациентам получить некоторую степень восстановления светоощущения.

    Технически эту сложную операцию в Германии делают только в трех центрах: в Аахене, в Тюбингене и Лейпциге. В итоге это делают хирурги так называемой Кельнской школы, ученики профессора витреоретинального хирурга Хайнеманна, к сожалению, довольно рано скончавшегося от лейкемии, но все его ученики стали руководителями кафедр в Тюбингене, Лейпциге и в Аахене.

    Эта группа ученых обменивается опытом, ведет совместные научные разработки, у этих хирургов (в Аахене – профессор Вальтер (это его фамилия), в Тюбингене – профессор Барц-Шмиц) самый большой опыт работы с бионическими глазами, потому как в этом случае 7-8-10 имплантаций считается большим опытом.

    Вид протеза сетчатки на глазном дне

    Alpha IMS на глазном дне

    5. Harvard/MIT Retinal Implant


    Джозеф Риццо и Джон Уайетт из Массачусета начали исследовать возможность создания протеза сетчатки в 1989 году, и провели испытания стимуляции на слепых добровольцах в период между 1998 и 2000 годами. На сегодняшний день это идея устройства минимально инвазивного беспроводного субретинального нейростимулятора, состоящего из массы электродов, который помещается под сетчатку в субретинальном пространстве и получает сигналы изображения от камеры, установленной на паре очков. Чип-стимулятор декодирует данные изображения из камеры и стимулирует соответственно ганглиозные клетки сетчатки. Протез второго поколения собирает данные и передает их имплантату через радиочастотные поля из катушки передатчиков, установленных на очках. Вторичная катушка приемника зашита вокруг радужки.

    Протезирование сетчатки глаза

    Модель MIT Retinal Implant

    6. Artificial silicon retina (ASR)


    Братьями Аланом Чоу и Винсентом Чоу был разработан микрочип, содержащий 3500 фотодиодов, которые обнаруживают свет и преобразуют его в электрические импульсы, стимулирующие здоровые ганглионарные клетки сетчатки. «Искусственная силиконовая сетчатка» не требует использования внешних устройств. Микрочип ASR — это кремниевый чип диаметром 2 мм (та же концепция, что и в компьютерных чипах), 25 микрон толщиной, содержащий ~5000 микроскопических солнечных элементов под названием «микрофотодиоды», каждый из которых имеет свой собственный стимулирующий электрод.

    Искусственная силиконовая сетчатка

    Схема ASR

    7. Photovoltaic retinal prosthesis


    Даниэль Palanker и его группа в Стэнфордском университете разработали фотоэлектрическую систему, она же и есть «бионический глаз». Система включает в себя субретинальной фотодиод и инфракрасную проекционную систему изображения, установленную на видеоочки.

    Информация с видеокамеры обрабатывается в девайсе и отображается в импульсном инфракрасном (850-915 нм) видеоизображении. ИК-изображение проецируется на сетчатку через естественную оптику глаза и активирует фотодиоды в субретинальном имплантате, которые преобразуют свет в импульсный бифазный электрический ток в каждом пикселе.

    Интенсивность сигнала может быть дополнительно увеличена с помощью увеличения общего напряжения, обеспечиваемого радиочастотным приводом имплантируемого источника питания.

    Схожесть между электродами и нейронными клетками, необходимая для стимуляции высокого разрешения, может быть достигнута с использованием эффекта миграции сетчатки.

    Операции по протезированию сетчатки глаза

    Модель Паланкера

    8. Bionic Vision Australia


    Австралийская команда во главе с профессором Энтони Буркиттом разрабатывает два протеза сетчатки.

    Устройство Wide-View сочетает в себе новые технологии с материалами, которые были успешно использованы для других клинических имплантатов. Этот подход включает в себя микрочип с 98 стимулирующими электродами и направлен на повышение мобильности пациентов, чтобы помочь им безопасно перемещаться в своей среде. Этот имплантат будет помещен в супрахориоидальное пространство. Первые тесты пациентов с этим устройством начаты в 2013 году.

    Bionic Vision Australia — это микрочип-имплантат с 1024 электродами. Этот имплантат помещается в супрахориоидальное пространство. Каждый прототип состоит из камеры, прикрепленной к паре очков, которая посылает сигнал на имплантированный микрочип, где преобразуется в электрические импульсы для стимуляции оставшихся здоровых нейронов сетчатки. Затем эта информация передается зрительному нерву и центрам обработки зрения головного мозга.

    Австралийский исследовательский совет присудил Bionic Vision Australia грант в размере 42 миллионов долларов США в декабре 2009 года, и консорциум был официально запущен в марте 2010 года. Bionic Vision Australia объединяет многопрофильную команду, многие из которых имеют большой опыт разработки медицинских устройств, таких как «бионическое ухо».

    Имплантация искусственного глаза

    Модель Bionic Vision Australia

    Благодаря исследователям из Института бионики (Мельбурн, Австралия) и компании evok3d, трудящихся над «бионическим глазом», люди, страдающие пигментной дистрофией сетчатки и возрастной молекулярной дегенерацией, в перспективе смогут восстановить зрение. Для проведения процедур восстановления необходимы оставшиеся у пациента ганглионарные клетки, здоровый зрительный нерв и здоровая зрительная зона коры головного мозга. В этом случае у человека есть возможность вновь обрести зрение.

    Для изготовления прототипа глаза, а также формы для его отливки, ученые из Института бионики обратились за помощью к специалистам компании evok3d, специализирующейся на 3D-услугах и для печати «искусственного глаза» использовали 3D-принтер ProJet 1200.

    Понадобилось всего четыре часа, чтобы напечатать прототип на ProJet 1200, до появления 3D-печати на его изготовление тратили недели или даже месяцы. Вот так 3D-печать ускорила научно-исследовательский и производственный процесс.

    Бионическая зрительная система включает в себя камеру, передающую радиосигналы микрочипу, расположенному в задней части глаза. Эти сигналы превращаются в электрические импульсы, стимулирующие клетки в сетчатке и зрительный нерв. Потом они передаются в зрительные зоны коры мозга и преобразуются в изображение, которое видит пациент.

    9. Dobelle Eye


    Аналогично по функции устройству Гарвард/МИТ (6), кроме стимуляторной микросхемы, которая имплантируется прямо в мозг в первичную зрительную кору, а не на сетчатку глаза. Первые впечатления от имплантата были неплохие. Еще в стадии развития, после смерти Добеля, было решено превратить этот проект из коммерческого в проект, финансируемый государством.

    Бионический глаз Добеля

    Схема Dobelle Eye

    10. Intracortical visual prosthesis


    Лаборатория нейронных протезов из Иллинойского технологического института в Чикаго, разрабатывает визуальный протез, используя внутрикорковые электроды. В принципе, аналогично системе Добеля, применение внутрикорковых электродов позволяет значительно увеличить пространственное разрешение в сигналах стимуляции (больше электродов на единицу площади). Кроме того, разрабатывается система беспроводной телеметрии для устранения необходимости в транскраниальных (внутричерепных) проводах. Электроды, покрытые слоем активированной пленки оксида иридия (AIROF), будут имплантированы в зрительной коре, расположенной в затылочной доле мозга. Наружный блок будет захватывать картинку, обрабатывать ее и генерировать инструкции, которые затем будут передаваться в имплантированные модули по телеметрическому линку. Схема декодирует инструкции и стимулирует электроды, в свою очередь стимулируя зрительную кору. Группа разрабатывает датчики внешней системы захвата и обработки изображений для сопровождения специализированных имплантируемых модулей, встроенных в систему. В настоящее время проводятся исследования на животных и психофизические исследования человека для проверки целесообразности имплантации добровольцам.

    Чип для имплантации в глаз человека

    Чип на фоне монеты

    ИТОГ


    Сейчас все в стадии пусть не первичной, но такой вторичной разработки, что о массовой эксплуатации и решении всех проблем вообще пока речи не идет. Слишком мало людей прооперировано и никак нельзя говорить о массовом производстве. В настоящее время все это еще стадия разработки.

    Первые работы начались более 20 лет назад. В 2000-2001 году что-то начало получаться на мышах. В настоящее время мы получили первые результаты на людях. То есть вот такая скорость.

    Пока будет что-то серьезное, еще двадцать лет может пройти. Мы находимся на очень-очень ранней стадии, на которой есть первый положительный эффект – распознавание контуров, света, и не у всех – пока не могут предсказать кому это поможет, а кому нет.
    Хирургов, которые занимаются этими экспериментами – по пальцам пересчитать.

    Имплантировать один протез – это только с рекламной целью. Этими работами должны заниматься люди, у которых есть возможность делать 100-200 операций в год в рамках одной проектной группы, чтобы появилась критическая масса. Тогда появится понимание в каких случаях можно ожидать эффекта. Такие программы должны субсидироваться бюджетом или специализированными фондами.

    Хотя еще нет совершенной модели, все существующие требует доработки, ученые полагают, что в будущем электронный глаз может заменить функцию клеток сетчатки и помочь людям обрести хоть малейшую способность видеть с такими заболеваниями, как пигментный ретинит, дегенерация желтого пятна, старческая слепота и глаукома.

    Если у вас есть свои идеи, как еще можно с помощью технологий вернуть зрение людям (пусть пока еще и труднореализуемыми способами) – предлагаем их обсудить ниже.

    А история с бионическими контактными линзами, потенциале редактирования генома, о том, как можно слышать цвета посредством кое-чего, вживленного в мозг – в следующих постах.

    Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

    Как вы думаете, сможет ли Россия предложить собственный вариант бионического глаза в ближайшие 10 лет?

    Клиника офтальмологии доктора Шиловой
    67,00
    Лазерная коррекция ReLEx SMILE и не только…
    Поделиться публикацией

    Комментарии 36

      0
      хм… а про результаты с пересадкой глаз от клонированных эмбрионов чегониь слышно? Читал лет 5 назад. но где уже не помню. Вобщем пытались из клона на 1-5 месяц извлечь зародыш глаза и пересадить его взрослой особи. Опыты проводили на крысах и вроде как собирались переходить на свиней.
        –1
        Как вы думаете, сможет ли Россия предложить собственный вариант бионического глаза в ближайшие 10 лет?

        Создать лабораторный образец — не проблема, проблема — запустить в производство.
          0
          Есть ли какие-то иные способы, не связанные с «заменой» сетчатки? Я несколько лет отслеживаю проект Seeing with sound, но сайт становится гаже, хотя и с пополнением новостей и списка публикаций.
            +1
            В данном случае рассматриваются варианты донести импульсы до зрительной коры. Через сетчатку или зрительный нерв или напрямую — вживляя электроды в головной мозг.
            Упомянутая вами методика (как и замена зрения тактильными ощущениями, которые предложил ниже maslyaev), по сути, зрением не являются.
              +1
              Вообще, если брать широко, тема называется «Sence substitution». Кто этим только ни занимался… Прям где-то с начала 1970-х, если не раньше. Даже в «Кибернетике» Винера про это немножко есть, правда там оно довольно смешное с наших сегодняшних позиций.

              Если говорить о зрении как о подаче сигналов именно через зрительный нерв именно в зрительную кору, то sence substitution — это, конечно, другая задача. Но если ломать голову над тем, как по жизни выкручиваться людям, лишённым этой нашей замечательной системы дистанционного зондирования окружающего мира, то sence substitution может быть очень неплохим вариантом, радикально улучшающим качество жизни.

              Кто-то говорил, что смотрим мы глазами, но видим мозгом. Мозг — чрезвычайно пластичная штука. Как только он поймёт, что тактильные ощущения на руке — это не вошки, а картина окружающего пространства, он эти данные в лучшем виде вплетёт во внутреннюю картину мира. В опытах с подачей электрических сигналов на язык эта перестройка происходила, говорят, буквально за нескольких минут.

              Что касается использования слуха как замены зрению, то лучше сразу отбросить эту идею, потому что слух для слепого — это святое. Многие даже натренировывают у себя способность к эхолокации, примерно как у летучих мышей. Забивать такой сверхценный канал какой-то ерундой — вредительство. Клиент это не примет.
            0

            Все бионические глаза как я понял не передают цвет и имеют довольно мало электродов. Есть ли продвижение в эту сторону, как и дальнейшая расшифровка нервных импульсов для замены сетчатки?

              0
              Постепенно все к этому движется — к увеличению разрешения. Однако, более насущны проблемы с техникой операции, осложнениями и т.д.
              Если мы будем иметь хорошую матрицу, а она не будет приживаться, то эффекта, соответственно, не будет.
              0
              Если у вас есть свои идеи, как еще можно с помощью технологий вернуть зрение людям (пусть пока еще и труднореализуемыми способами) – предлагаем их обсудить ниже.
              Идеи есть, и даже есть кое-какие закосервированные наработки.

              Вкратце схема примерно такая: камера в очках (одна, на бинокулярное зрение не замахиваемся). Предварительная обработка превращает видеопоток в разрешение попроще (из, например, 640Х480 30fps получаем 30Х20 10fps). Получившееся отправляем на манжету, надеваемую на руку, где матрица аффекторов создаёт тактильные ощущения.

              Если не пытаться угнаться за идеалом (полное восстановление зрения), то вполне можно получить приемлемо дешёвый и удобный в эксплуатации прибор, позволяющий слепому ориентироваться в происходящем. Вплоть до того, чтобы кататься на велосипеде без особого риска убиться самому и поубивать окружающих. То, что эти 30Х20 сильно далеки от того, что имеют зрячие, не должно останавливать. Достаточно вспомнить, что белая тросточка, широко используемая незрячими — это, по сути, вообще один единственный пиксель, с которого они умудряются снимать картину мира. Те же 30Х20 — это сразу в 600 раз больше, да к тому же без ограничения по дальности.

              Сейчас художественная самодеятельность на эту тему заткнулась на том, что технологиями DIY не получается сделать компактный приборчик, вызывающий отчётливое тактильное ощущение. Тем более — сразу 600 штук. Ставку делали на механику (колебания 200-400Hz), но это, похоже, тупиковый путь. Как по разрешающей способности кожи, так и по технологическим и эксплуатационным параметрам. Напрашивается раздражение электрическими импульсами, но у человека (в отличие от, например, некоторых рыб) нет органа, штатно реагирующего на электричество. То есть восприятие электрического импульса — это будет нештатное (и, следовательно, весьма не полезное) использование рецепторов. Ещё напрашивается эксплуатация холодовых рецепторов (которых, как утверждается, весьма много и они очень чувствительны) чем-нибудь вроде массива ячеек Пелатье. Не исключено, что в этом направлении что-нибудь могло бы получиться. Если что, имеется в наличии хорошая прошивка для альтеровской FPGA (вернее, CPLD), умеющая очень круто нелинейно ресайзить поток с камеры. Если намерения действительно серьёзные, то обращайтесь.
                0
                Интересно, а таким методом, ну матрицей электродов на коже, можно человеку компас прикрутить, например? Или еще какой другой «недостающий» датчик? Там же маленькая наклеечка получится с часовой батарейкой…
                  0
                  Речь здесь именно про зрение, а не про что-то другое. Так-то да, сделать «недостающий датчик», который будет шарашить пользователя током для, например, оповещения о приходе СМС — много ума не надо.
                    0
                    Компас энтузиасты делают просто намагниченным шариком под кожей.
                    0
                    Надеюсь, в итоге у вас получится найти рабочий вариант.
                    Кажется, про массивы элементов, тактильно воздействующих на кожу, писали уже давно. Лет 10 назад читал про такой, прикрепляемый к спине. Утверждалось, что мозг испытуемого настолько хорошо адаптировался к ним, что у человека возникали образы, смахивающие на зрительные. То, что такие массивы будут сложными и дорогими можно догадаться, глядя на Брайлевские дисплеи. Хотя, кто знает. Возможно, предстоит ещё подобрать правильную технологию.
                      0
                      Надеюсь, в итоге у вас получится найти рабочий вариант.
                      Проект законсервирован. Как оно дальше сложится — не понятно.

                      Вообще, sence substitution — это какая-то заколдованная тема. Научному сообществу оно не интересно, потому что идее уже как минимум полтинник, и её научная новизна тождественно равна нулю. Для школьного реферата прокатит, ну максимум курсовик, но даже для дипломника уже не сгодится. Бизнесу тема тоже не интересна. Слепые в подавляющей своей массе — нищая публика. Те супердорогие решения, связанные со сверлением дырок в башке, рассчитанные на тоненькую VIP-прослойку целевой аудитории — вот это бизнесу интересно. А приборчик по цене среднего мобильника, рассчитанный на, по сути, неимущих… я представляю, насколько смешно будет смотреться такой бизнес-план. Единственные, кому это очень нужно — это сами слепые. Но мир устроен так, что им не принадлежит ни власть, ни деньги.
                    0
                    Как-то сильно держатся за мясо. Врезают имплантант с отвратительными потребительскими качествами. Люди конечно соглашаются, но ведь сразу ясно что если станет доступно лучшее качество им переделывать не будут или за миллионы денег. Не лучше было сразу делать разъем?
                      0
                      Места маловато, чтобы разъем можно было поставить. Кроме того, чип вставлен внутрь глаза, плюс требуется изоляция как от внешних воздействий, так и от иммунной системы, так что разъем получается «неразъемный».
                        0
                        Они все устройство вшили. Вшить туда только часть от этого выглядит более простой задачей. И я имею ввиду условно «разъем». Понятно что раз они освоили передачу энергии без разъемов то передачу информации освоят тем более.
                      0

                      я только не понял, матрицы умеют делать уже на десятки мегапикселей, а протезы глаза — килопиксели.
                      То есть всерьез этим никто не занимался? Или технологии все-таки очень сильно отличаются?
                      То что с расположением и подключением к нервам пока только угадывают это просматривается во многих материалах.

                        0
                        проблема не в том, чтоб снять изображение с реальности — проблема в том, чтоб подать его в мозг. Все эти килопиксели происходят из-за того, что сетку электродов трудно разместить и еще труднее приживить. Поэтому и выходят такие малые значения. — каждый пиксель это электрод его нужно воткнуть в нерв/сетчатку/кору так чтоб он не повредил клетки и не создавал наводок на соседнии электроды. И увы делать это надо хирургу практически вручную. Нужны не только матрицы электродов, но и свервысокоточные роботы-хирурги, способные четко спозиционировать эти матрицы… а в идеале под микроскопом разместить КАЖДЫЙ электрод отдельно, соединив с клеткой или с группой клеток
                        Чистой электроникой проблем будет слишком много. Куда больше надежд на химерологию с электроникой, или на регенеративную медицину и клонирование.
                          0
                          тут проблема не в матрице, а в донесении до мозгов, да и ещё в том виде чтоб мозги «поняли»
                          +1
                          Многое не понятно: в чём проблемы? Почему матрицы относительно небольшие? Два раза пишется, что всем удалили вживлённое, но не говорится почему.
                          Статья оставила больше вопросов, чем дала ответы.
                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                            0
                            Моя идея — механическая перчатка с приводами, чтобы изгибать пальцы и ладонь во всех возможных вариантах, со встроенной спереди сенсором глубины от Кинект/iPhone X.
                            Направляешь как Железный Человек перед стрельбой, и её изгибания дают «ощупать» поверхности впереди ладони, допустим, на метр (гусары, про женскую грудь молчать!).
                            Также можно встроить валики/шарики, чтобы крутясь тёрли поверхности ладони, имитируя трение. Нагревая их можно чувствовать и температуру.
                            Ещё радикальнее — приводы/блокираторы на локтях и плечах, не дающих руке «пройти» предмет «насквозь». Наведя руку на стену в метре впереди и начав двигаться, эти приводы будут сгибать руку ближе к телу, чтобы совпал момент положения рук на груди и касание их стены.
                              0
                              При замещении традиционно выводят на малоиспользуемые участки кожи, типа поясницы, плеча или голени — чувствительность есть, а полезный сигнал не забьёшь.
                              0
                              Задача вживления чипа настолько же сложна, как и задача посоединения и расшифровки импульсов. Тут же стоит вопрос о материалах, ведь они долдны быть биосовместимы, не окислятся (а среда у нас в организме таки вполне агрессивная) и т.д. Тут уже начинает проглядываться цена материалов, то же золото для электродов.

                              Несколько проще смотрится выращивание глаз, как органов, и пересадка, тут гораздо меньше проблем с совместимостью и расшифровкой сигнала.
                                0
                                Всегда поражало, с какой точностью должны проводится операции на глазе. 0.01 мм не в ту сторону и все, глазик можно выковыривать ложкой и выкидывать в мусорку. Как электроды для передачи импульсов крепят к нервам? Для операции используют микроскоп, для манипуляций, робот с необходимыми инструментами, а как сшить нервы и «медь» от наших камер?
                                  0
                                  Это похоже на попытку вывести породу тяговых лошадей для вспашки земли за год до изобретения трактора.
                                  Все эти неглупые люди попусту тратят своё время с этими бионическими глазами. Все владельцы этих глаз всё равно ослепнут и перемрут. Необходимо все усилия сконцентрировать на создании более мощного интеллекта, чем тот, что есть у нынешних людей. Компьютеры, генетическое усовершенствование — это не так важно. Да, такой интеллект может принести проблемы, но это единственный шанс для все людей. У нас нет другого выхода, кроме как рискнуть.
                                    0
                                    Ощущение, что сейчас усилия больше направлены на борьбу со старением, а не изучение мозга для его копирования/замещения искусственными нейронами. Вам тоже так не кажется? Что бы вы выбрали?
                                    Ведь откладывание «бэкапа» очень опасно, а нестареющий организм всё так же убивается пьяным водителем или огромным камнем из космоса, и всё-равно такому придётся переходит в «цифру».
                                      0
                                      Ученые тоже люди, на что проще получить грант, то и изучают, и на методы тоже есть определенный хайп. По-моему, уже никого не удивляет, что на разработку косметики тратится больше, чем не онкологию, и что на исследование методами, например, сверхразрешающей микроскопии получить грант проще.
                                        0
                                        Возможность лёгкого «перехода в цифру», читай копирования сознания, является опаснейшей технологией. Люди ценны невозможностью копирования. Как только такую появится технология копирования сознания и памяти — простые люди немедленно вымрут, останутся одни Эйнштейны. В пределе — одинаковые/скопированные. В т.ч. и против своей воли.
                                          0
                                          1 Простые люди вымрут в любом случае — астероид, войны, погаснет Солнце.
                                          2 Чем плох мир гениев?
                                          3 Если пустые болванки аппаратных нейросетей не будут продавать массово и кому попало, то копировать против воли будет сложно. Аналогия — сложно разработать процессоры по типу Intel/AMD, сложно и раздобыть ядерные материалы.
                                        0

                                        Китайцы занимаются активно поиском генов интеллекта и вроде бы корректируют ДНК уже.

                                        0
                                        Любопытно, то есть в принципе, ничего не мешает сместить диапазон в сторону более длинного или наоборот, более короткого излучения… По крайней мере в некоторых реализациях
                                          0
                                          Не ворчу, но статья написано узкоспециализировано, приходится продираться через дебри терминологии. Если это научпоп, то есть смысл хотя бы в скобках раскрывать термины вкратце.
                                            0
                                            Спасибо за пожелания. В следующих материалах постараюсь учесть.
                                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                              0
                                              Да, доказано, что данное заболевание имеет генетическую предрасположенность, поэтому если у человека родителям был поставлен диагноз «Глаукома» — они в зоне риска и начиная с 35-40 лет необходимо раз в год посещать офтальмолога с целью измерения внутриглазного давления (а еще лучше — прохождения специального скрининг-теста на глаукому).

                                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                            Самое читаемое