L'invention concerne le domaine médical, notamment la création d'un œil humain artificiel pour perception optique images de personnes qui ont perdu la vue à la suite d'une blessure, mais qui ont conservé le nerf optique intact. L’œil artificiel contient une cornée, un cristallin et une rétine artificiels hermétiquement fermés. La rétine est une matrice d'éléments sensibles à la lumière située dans le plan focal du cristallin et constituée, par exemple, de dispositifs à couplage de charges (CCD) basés sur des structures MIS. La matrice d'éléments photosensibles est connectée électriquement à un lecteur et à un convertisseur, qui sont connectés à une source d'alimentation et constituent également un nœud récepteur où les informations provenant du convertisseur sont fournies. 2 salaire f-ly, 1 malade.
L'invention concerne le domaine de la médecine, notamment la création d'un œil humain artificiel pour la perception d'images optiques par des personnes ayant perdu la vue à la suite d'une blessure, mais ayant conservé le nerf optique intact. On connaît un dispositif de perception d'image par une personne aveugle, contenant une unité de réception reliée par une unité de conversion à une bobine électromagnétique avec un vibrateur, et il comporte une unité de conversion optique, et l'unité de réception est réalisée sous la forme d'un photocapteur rigide relié au vibrateur, tandis que le photocapteur est relié optiquement au bloc optique de transformations et placé dans son plan focal /1/. L'inconvénient de ce dispositif est qu'une personne aveugle ne voit pas l'image optique, mais la perçoit en touchant avec son doigt la surface oscillante du vibrateur, ce qui n'est pas toujours adéquat, car la sensibilité tactile des doigts peut changer avec le temps en fonction des paramètres physiologiques et état psychologique personne. De plus, l'emplacement des doigts par rapport à la surface du vibrateur n'est pas déterminé. La force de vos doigts touchant la surface du vibrateur peut également changer. On connaît une prothèse visuelle courante pour les personnes complètement aveugles, basée sur la conversion d'une image optique en une image sonore, dans laquelle l'image optique, agissant sur une photocellule, excite dans le téléphone des sons de hauteurs et de complexité variables ; après le balayage de l'image miroir, entre la lentille et la photocellule se trouve un disque transparent entraîné en rotation uniformément par un moteur électrique - un modulateur sur lequel sont imprimés des phonogrammes optiques, réalisés sur une émulsion photographique sous forme de pistes concentriques de tons sinusoïdaux de différentes fréquences, et un barre fixe comportant une fente dont la largeur varie du centre du disque jusqu'à son bord en fonction de la longueur des tons sinusoïdaux appliqués sur le disque et est égale à la longueur de la période des sinusoïdes correspondantes à chaque endroit /2 /. L'inconvénient de ce dispositif est également qu'une personne ne voit pas l'image optique, mais perçoit uniquement avec les organes de l'audition l'image optique convertie par le dispositif en sons, également obtenus par le dispositif. Le prototype est un dispositif de perception et de reconnaissance d'images visuelles par une personne aveugle, contenant un système de réception de télévision, une unité électronique, une alimentation, une unité de contrôle de luminosité et de contraste, un système d'observation d'images sur un écran de kinéscope, reliant connecteurs et câbles, en outre, le dispositif est équipé d'un masque maillé, d'un système de capteurs, d'amplificateurs, d'un nœud récepteur, d'un générateur de fréquence, dans lequel un masque cellulaire avec un système de capteurs est placé sur l'écran du kinéscope et est connecté électriquement via une unité d'amplification jusqu'à un nœud récepteur monté sur le corps humain, réalisé dans un boîtier flexible et connecté à un générateur de fréquence pour reproduire une image de tout gamme de couleurs De plus, le nœud récepteur est équipé d'aiguilles diélectriques et d'éléments de fixation et de fixation, les aiguilles diélectriques du nœud récepteur sont équipées de coupelles magnétiquement conductrices et pour interagir avec les bobines électromagnétiques, une base du nœud récepteur est pointue et l'autre est émoussé, le nœud récepteur interagit avec le corps d'une personne aveugle par l'intermédiaire de joints de régulation /3/. L'inconvénient de ce dispositif est la faible efficacité de perception et d'identification des images visuelles par une personne aveugle, la durée du processus d'identification des images visuelles, la complexité de la conception et le risque de perte du nœud récepteur si les éléments de fixation sont endommagés. De plus, une personne doit avoir une bonne sensibilité extroceptive et distinguer le contact d'objets perçants sur la peau à une distance allant jusqu'à un millimètre les uns des autres. L'objectif de l'invention est de créer un œil artificiel pour la perception optique d'images par des personnes ayant perdu la vue à la suite d'une blessure, mais ayant conservé le nerf optique intact. Le résultat technique de l'invention est obtenu par le fait que dans la prothèse visuelle - un œil artificiel - se produit la conversion des impulsions lumineuses en signaux électriques entrant dans le nerf optique. Cet objectif est atteint grâce au fait que dans un œil artificiel contenant un système de réception de télévision, un nœud récepteur, une unité électronique et une alimentation électrique, le système de réception est oeil artificiel, contenant une cornée, un cristallin et une rétine artificiels, qui est une matrice d'éléments sensibles à la lumière située dans le plan focal du cristallin et constituée, par exemple, de dispositifs à couplage de charges (CCD) basés sur des structures MIS et connectés électriquement à un unité électronique, qui est un dispositif de lecture et de transformation connecté à une source d'alimentation, et le nœud récepteur est une matrice CCD. De plus, la source d'alimentation peut être située dans le réseau d'éléments photosensibles ou sous le lobe de l'oreille et être connectée au lecteur et au transducteur à l'aide de conducteurs sous-cutanés. Le dessin montre une conception schématique d’un œil humain artificiel. La partie optique de l'œil artificiel est constituée de la cornée 1 et du cristallin 2. Dans le plan focal du cristallin 2 se trouve une rétine artificielle 3, qui est une matrice d'éléments photosensibles constitués, par exemple, de matériaux à couplage de charges (CCD) basés sur des structures MIS. Le principe de fonctionnement de ces dispositifs, basé sur le transfert de porteurs de charge, permet la conversion, le stockage et le traitement d'informations représentées par la densité de charge selon les méthodes connues /4, 5/. L'unité électronique 4 est constituée d'un dispositif de lecture 5 et d'un convertisseur 6. Les structures MIS sont reliées par des microconducteurs à un dispositif 5 de lecture des informations reçues sur la couche photosensible de la rétine artificielle 3. Ensuite, ces informations entrent dans le convertisseur 6, dans le but dont l'objectif est de convertir les informations en signaux les plus proches des signaux naturels entrant dans le nerf optique depuis la rétine vivante. La source d'alimentation 7 assure le fonctionnement du dispositif de lecture 4 et du convertisseur 6. La source d'alimentation peut être située soit de manière autonome, par exemple sous le lobe de l'oreille et être reliée à l'unité de lecture et au convertisseur à l'aide de conducteurs localisés en sous-cutané, soit dans le matrice rétinienne elle-même sous la forme de génération électricité photocellules L’œil est l’un des principaux organes sensoriels humains ; il remplit la fonction de recevoir et de traiter des informations sur les conditions. environnement externe. Essentiellement, l'œil est un appareil de mesure permettant d'analyser les stimuli physiques externes, ainsi que d'évaluer l'efficacité des actions effectuées par le corps, c'est-à-dire qu'il agit comme un lien d'information en retour entre le corps et l'environnement. Récepteurs dans dans ce cas sont des terminaisons nerveuses qui convertissent l’énergie du stimulus en énergie d’une réponse nerveuse. Une fibre nerveuse peut être dans un état excité lorsqu'il y a un potentiel d'action (PA) et dans un état non excité lorsqu'il n'y a pas de PA. Ainsi, dans système nerveux il existe un système de codage d'informations binaire discret. Comme le montrent les expériences, les informations dans le système nerveux ne sont pas codées par une séquence de PD, comme dans les machines numériques, mais par la fréquence d'apparition des PD, qui est proportionnelle au logarithme de l'ampleur du stimulus actif /6/. Compte tenu de ce qui précède, dans le dispositif proposé, un œil artificiel, la lecture et la conversion des informations provenant de l'extérieur sont effectuées selon les principes du traitement du signal discret. L'appareil fonctionne comme suit. Les rayons lumineux traversent la cornée artificielle 1 et le cristallin 2 et créent une image sur la rétine artificielle 3. Les quanta lumineux provoquent l'apparition de charges électriques sur la matrice-rétine photosensible 3, constituée d'un CCD à base de structures MIS, dont l'ampleur dépend de l'éclairage. Ces charges électriques sont convertis en impulsions électriques dans le dispositif de lecture 5, puis entrent dans le convertisseur 6, dans lequel les informations sont converties en signaux les plus proches des signaux naturels. La communication avec le nerf optique est réalisée par des conducteurs terminés par des électrodes sous forme par exemple de pinces en forme d'anneau reliées aux nerfs optiques. Des informations complémentaires sont transmises à départements visuels cerveau. Les réalisations modernes en microélectronique, en neurophysiologie, en biotechnologie, ainsi que la capacité d'adaptation du cerveau, plaident en faveur du fait que l'œil artificiel proposé aidera à former de manière adéquate une image visuelle conformément aux informations entrant dans l'œil artificiel sur son artificiel. rétine - une matrice sensible à la lumière. Sources d'information 1. Auth. St. URSS 955920, MKI A 61 F 9/08 - analogique. 2. Automatique. St. URSS 151060, G 09 B 21/00, A 61 F 9/08 - analogique. 3. Pat. RF 2057504, MPK A 61 F 9/08 - prototype. 4. Efremov I.E., Kozyr I.Ya., Gorbunov Yu.I. Microélectronique. Conception, types de microcircuits, microélectronique fonctionnelle. Manuel pour les universités.//M., École supérieure, 1987, pp. 141-147. 5. Science et Vie, 1980, 7, pp. 30-32. 6. Gubanov N.I., Utepbergenov A.A. Biophysique médicale.// M., Médecine, 1978, pp. 283-286.
Réclamer
1. Œil artificiel contenant un système récepteur, une unité réceptrice, une unité électronique et une alimentation, caractérisé en ce que le système récepteur est un œil artificiel contenant une cornée, un cristallin et une rétine artificiels, qui sont une matrice d'éléments sensibles à la lumière. situé dans le plan focal de la lentille, constitué, par exemple, de dispositifs à couplage de charges (CCD) basés sur des structures MIS et connectés électriquement à une unité électronique, qui est un dispositif de lecture et de conversion connecté à une source d'alimentation, et le récepteur L'unité est une matrice CCD. 2. Oeil artificiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source d'alimentation est située dans une matrice d'éléments photosensibles. 3. Oeil artificiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source d'alimentation est située sous le lobe de l'oreille et reliée à un dispositif de lecture et de conversion utilisant des conducteurs sous-cutanés.
Hormis les lunettes inventées par les Chinois au Xe siècle, nous ne disposions d'aucun dispositif artificiel permettant de redonner la vue à une personne. Mais désormais, la bionique a fait de la restauration de la vision une réalité dans de nombreux cas auparavant considérés comme complètement désespérés.
L'opacification cornéenne se produit généralement en conséquence dommages mécaniques ou des changements dans la composition chimique de l’œil qui ne sont pas entièrement clairs. Mais ces changements conduisent au fait que la couche externe transparente de l'œil, appelée cornée, qui transmet la lumière visible à l'œil, devient trouble et progressivement la personne devient aveugle. Cette maladie, qui survient le plus souvent chez les personnes âgées, n'était auparavant traitée que d'une seule manière : une greffe de cornée à partir d'un cadavre.
Habituellement, il suffit de transplanter seulement une partie de la cornée, mais parfois les dommages sont si graves qu'il faut la remplacer complètement. Cependant, sur quatre greffes complètes de cornée, une seule réussit : cela s'explique par le fait que le liquide à l'intérieur de l'œil est sous pression et qu'il est très difficile de maintenir le greffon en place et pendant le mois nécessaire à sa mise en place. greffe. De plus, si le patient éternue ou tousse, la cornée greffée peut se déloger.
Ce problème a conduit William Stone, chirurgien ophtalmologiste au Massachusetts Asylum for the Deaf and Blind à Boston, à créer un substitut bionique. cornée endommagée en acrylique transparent - exactement le type d'acrylique utilisé pour fabriquer des prothèses dentaires et des pare-brise dans les cockpits des avions de combat.
La cornée en plastique est vissée dans une douille qui ressemble à un petit bouton, et le bouton est fixé avec des sutures à la surface de l'œil directement en face de la pupille. Une cornée en plastique vissée, dévissable ou remplacée par une autre selon prescription médicale, a déjà été implantée chez 400 patients !
La technologie médicale nous a également doté d’une lentille bionique. Le cristallin de l'œil, situé directement derrière l'iris, devient souvent trouble à cause de cela. Pour cette raison, il s'assombrit et disperse ou ne transmet pas la lumière tombant sur l'œil. Les cataractes sont généralement traitées par intervention chirurgicale. Le chirurgien fait un petit trou dans la muqueuse de l’œil (appelé le blanc), y applique un petit dispositif d’aspiration et retire le cristallin de l’œil. Après une telle opération, une suture est placée et la lumière pénètre à nouveau librement dans l'œil.
Malheureusement, un œil sans lentille n'est pas capable de focaliser seul les rayons lumineux - le patient a besoin de lunettes épaisses ou de lentilles de contact.
L'utilisation de lunettes est associée à de grands désagréments : vous devez changer de lunettes si vous devez déplacer votre regard d'un objet proche vers un objet éloigné ; En même temps, conduire une voiture, par exemple, est très difficile. L'utilisation de lentilles de contact à moyenne distance en combinaison avec des lunettes bifocales promet une issue à la situation, mais tout le monde ne peut pas les porter confortablement. lentilles de contact.
Le Dr Norman Jaffe de l'Université de Miami a réussi à résoudre ce problème : il a inventé une lentille artificielle implantable. Le polyméthacrylate, une substance similaire à l'acrylique utilisée pour créer des cornées artificielles, est usiné en une minuscule lentille bionique avec une mise au point précise et fixe : la lentille est placée dans un anneau souple de fibres de Dacron. Cet anneau, cousu derrière l'iris, sert en quelque sorte d'ancre qui maintient la lentille contre la pupille. La lentille en plastique n'est pas capable de changer de mise au point, mais en combinaison avec des lunettes, vous pouvez obtenir une vision à près de cent pour cent. Aujourd'hui, aux États-Unis, au moins une centaine de chirurgiens remplacent les lentilles brouillées par la cataracte par de telles lentilles artificielles.
Mais les dommages au cristallin ou à la cornée ne sont pas la seule cause de la cécité. Aux États-Unis, la plupart des 110 000 personnes complètement aveugles l’ont perdu à cause de blessures oculaires plus graves. Une forme de cécité, actuellement incurable, dans laquelle un liquide derrière le cristallin, appelé humeur aqueuse, est sécrété en excès ; en même temps, sa pression augmente tellement qu’elle rompt la délicate rétine sensible à la lumière. De plus, les cas de cécité dus à des maladies provoquant une dégénérescence sont actuellement incurables. nerf optique, et les maladies congénitales dans lesquelles la rétine ou les nerfs qui la relient au cerveau sont blessés. Cependant, dans ces cas-là, il y a un certain espoir que la technologie de la télévision nous promet.
Une caméra de télévision fonctionne à peu près sur le même principe que l'œil : dans celle-ci, la lumière, après avoir traversé un dispositif de focalisation, est convertie en impulsions électriques. La nature et la forme des impulsions envoyées par une caméra de télévision sont très différentes de celles envoyées par l'œil au cerveau, mais il est théoriquement possible d'utiliser les impulsions électriques d'une caméra de télévision pour produire des sensations visuelles dans le cerveau.
L'ophtalmologiste William Dobell, directeur des neuroprothèses à l'Institut de génie biomédical de l'Université de l'Utah, a étudié les impulsions qu'un œil normal envoie au cerveau lorsqu'il est stimulé par la lumière et a inventé un ordinateur spécial capable de convertir les impulsions d'une caméra de télévision en impulsions. semblables à ceux émis par la rétine. Dobell a ensuite fabriqué des carrés de Téflon et de platine et les a implantés dans le crâne de deux volontaires aveugles, près des zones du cerveau où les informations reçues par l'œil sont converties en images visibles. De petits capteurs électriques situés dans la tête des volontaires étaient connectés à une caméra de télévision, pointée vers plusieurs objets de forme la plus simple. Dès que la stimulation électrique a atteint les capteurs, les deux sujets ont déclaré qu'ils « voyaient » des éclairs de lumière (appelés phosphènes). Selon Dobell, l'un des patients, qui a perdu la vue il y a 28 ans, a affirmé avoir détecté des phosphènes incolores et scintillants de la taille d'une pièce de monnaie, visibles à bout de bras.
Le scientifique a continué à travailler sur son invention et a créé un système de vision artificielle qui a permis à un homme de 33 ans, privé de vision depuis 10 ans, de se connecter à un ordinateur qui donne à une personne la possibilité de « voir » des signaux électroniques dans son cerveau. 64 électrodes ont été implantées dans les zones visuelles du cerveau du sujet, et de chaque électrode un mince fil traversait un trou dans le crâne jusqu'à un bouchon en graphite cousu dans la peau. En branchant la fiche sur un ordinateur connecté à une caméra de télévision, une personne aveugle est capable de lire les lettres braille comme des points lumineux et de distinguer les lignes verticales des lignes horizontales. Selon Dobell, son expérience rend possible une implantation à long terme. Il pense qu'au fil du temps, une caméra de télévision sera placée dans l'orbite d'une personne aveugle, connectée via un ordinateur miniature à des électrodes implantées dans le cerveau. Bien que beaucoup plus d'expérimentation soit nécessaire pour passer de simples dessins schématiques à des images en noir et blanc plus complexes, Billem Kolff, un pionnier de la recherche bionique, est convaincu qu'à terme, ce type de vision artificielle permettra aux aveugles de voir des images rappelant "les images sur le panneau lumineux de Houston." cosmodrome."
Dobell nous rappelle que le développement de tout organe artificiel cela se fait progressivement : « Il y a d’abord une hypothèse, puis l’espoir apparaît et alors seulement des perspectives s’ouvrent. Il ne fait aucun doute que les prothèses sensorielles sont déjà passées du stade de l’idée au stade où il y a de l’espoir. Espérons que des perspectives s'ouvriront dans un avenir proche.
C'est une partie périphérique de l'analyseur visuel ; contient des cellules photoréceptrices qui assurent la perception et la transformation du rayonnement électromagnétique de la partie visible du spectre en impulsions électriques, et assurent également leur traitement primaire. Anatomiquement, la rétine est coquille mince, adjacent sur toute sa longueur de l'intérieur vers corps vitré, et de l'extérieur - à choroïde globe oculaire. Il contient deux parties de taille inégale : la partie visuelle - la plus grande, s'étendant jusqu'au corps ciliaire, et la partie antérieure - qui ne contient pas de cellules photosensibles - la partie aveugle, qui contient à son tour les parties ciliaires et iris de la rétine, respectivement, des parties de la choroïde. La partie visuelle de la rétine a une structure en couches hétérogène, accessible à l'étude uniquement au niveau microscopique et se compose de 10 couches profondes dans le globe oculaire : pigment, neuroépithélial, membrane limitante externe, couche granulaire externe, couche de plexus externe, couche granulaire interne, couche de plexus interne, cellules nerveuses multipolaires, couche de fibres nerveuses optiques, membrane limitante interne.
La rétine chez un adulte a une taille de 22 mm et couvre environ 72 % de la surface surface intérieure globe oculaire. Une photographie de la rétine est présentée à la figure 1. La couche pigmentaire rétinienne (la plus externe) est plus étroitement liée à la choroïde qu'au reste de la rétine. Au centre de la rétine surface arrière On y trouve le disque optique, parfois appelé « point mort » en raison de l'absence de photorécepteurs dans cette partie. Il apparaît comme une zone surélevée, pâle, de forme ovale, d'environ 3 mm². Ici, le nerf optique est formé à partir des axones des cellules nerveuses rétiniennes. Dans la partie centrale du disque se trouve une dépression à travers laquelle passent les vaisseaux impliqués dans l'apport sanguin à la rétine.
Latéralement à la disque optique, sur environ 3 mm, se trouve une tache (macula), au centre de laquelle se trouve une dépression, la fovéa centrale (fovéa), qui est la zone la plus sensible à la lumière de la rétine et est responsable d’une vision centrale claire. Cette zone de la rétine (fovéa) ne contient que des cônes. Les humains et les autres primates ont une fovéa dans chaque œil, contrairement à certaines espèces d'oiseaux, comme les faucons, qui en ont deux, et les chiens et les chats, qui, au lieu d'une fovéa, ont une bande dans la partie centrale de la rétine, appelée la bande optique. partie centrale La rétine est représentée par la fovéa et une zone située dans un rayon de 6 mm de celle-ci, suivie par la partie périphérique, où à mesure que l'on avance, le nombre de bâtonnets et de cônes diminue. Prend fin coque intérieure bord irrégulier, dépourvu d'éléments photosensibles. Sur toute sa longueur, l'épaisseur de la rétine est inégale et dans sa partie la plus épaisse, au bord de la tête du nerf optique, ne dépasse pas 0,5 mm ; l'épaisseur minimale est observée au niveau de la macula fosse.
2) Structure microscopique de la rétine
La rétine possède trois couches de cellules nerveuses disposées radialement et deux couches de synapses. Comment sous-produit Au cours de l'évolution, les neurones ganglionnaires se trouvent au plus profond de la rétine, tandis que les cellules photosensibles (cellules en bâtonnets et en cônes) sont les plus éloignées du centre, c'est-à-dire que la rétine de l'œil est ce qu'on appelle l'organe inversé. De par cette position, la lumière, avant de tomber sur les éléments photosensibles et de provoquer processus physiologique la phototransduction doit pénétrer toutes les couches de la rétine. Cependant, il ne peut pas traverser l’épithélium ou la choroïde, qui sont opaques. Leucocytes traversant les capillaires situés devant les photorécepteurs en regardant lumière bleue peuvent être perçus comme de petits points légers en mouvement. Ce phénomène connu sous le nom de phénomène entopique du champ bleu (ou phénomène de Shearer). En plus des neurones photorécepteurs et ganglionnaires, la rétine contient également des cellules nerveuses bipolaires qui, situées entre la première et la seconde, établissent des contacts entre elles, ainsi que des cellules horizontales et amacrines, qui établissent des connexions horizontales dans la rétine. Entre la couche de cellules ganglionnaires et la couche de bâtonnets et de cônes se trouvent deux couches de plexus de fibres nerveuses avec de nombreux contacts synaptiques. Il s'agit de la couche plexiforme externe (plexiforme) et de la couche plexiforme interne. Dans le premier, les contacts sont établis entre les bâtonnets et les cônes à travers des cellules bipolaires orientées verticalement, dans le second, le signal passe des neurones bipolaires aux neurones ganglionnaires, ainsi qu'aux cellules amacrines dans les directions verticale et horizontale.
Ainsi, la couche nucléaire externe de la rétine contient les corps des cellules photosensorielles, la couche nucléaire interne contient les corps des cellules bipolaires, horizontales et amacrines, et la couche ganglionnaire contient des cellules ganglionnaires ainsi qu'un petit nombre de cellules amacrines déplacées. Toutes les couches de la rétine sont pénétrées par des cellules gliales radiales de Müller.
La membrane limitante externe est formée de complexes synaptiques situés entre les couches photoréceptrices et ganglionnaires externes. La couche de fibres nerveuses est formée des axones des cellules ganglionnaires. La membrane limitante interne est formée des membranes basales des cellules de Müller, ainsi que des terminaisons de leurs processus. Les axones des cellules ganglionnaires, dépourvus de gaines de Schwann, atteignent le bord interne de la rétine, tournent à angle droit et se dirigent vers le site de formation du nerf optique. Chaque rétine humaine contient environ 6 à 7 millions de cônes et 110 à 125 millions de bâtonnets. Ces cellules photosensibles sont inégalement réparties. La partie centrale de la rétine contient plus de cônes, la partie périphérique contient plus de bâtonnets. Dans la partie centrale de la tache, dans la région de la fovéa, les cônes ont des dimensions minimales et sont ordonnés en mosaïque sous la forme de structures hexagonales compactes.
Examinons plus en détail la structure de la rétine. Adjacente à la choroïde sur toute sa surface interne se trouve une couche pigmentaire de cellules épithéliales. Devant la couche pigmentaire, à côté de celle-ci, se trouve la membrane la plus interne de l'œil - la rétine, ou rétine. Il remplit la fonction principale de l'œil - il perçoit l'image du monde extérieur formée par l'optique de l'œil, la convertit en excitation nerveuse et l'envoie au cerveau. La structure de la rétine est extrêmement complexe. Il contient généralement dix couches. La figure 2a montre un diagramme d'une coupe transversale de la rétine et la figure 2b montre un fragment agrandi de la rétine indiquant l'emplacement relatif des principaux types de cellules. Dans la couche externe 1 , directement à côté de la choroïde, se trouvent des cellules peintes avec un pigment noir. Viennent ensuite les éléments de base de la perception visuelle 2 , appelés par leur apparence bâtonnets et cônes. Couches 3 – 5 correspondent aux fibres nerveuses qui se connectent aux bâtonnets et aux cônes. Derrière ces couches se trouvent les couches dites granuleuses, également reliées par des fibres nerveuses. Couche 8 - ce sont des cellules ganglionnaires dont chacune est reliée à des fibres nerveuses situées dans la couche 9 . Couche 10 – coque de limitation interne. Chaque fibre nerveuse se termine soit par un cône, soit par un groupe de bâtonnets. La deuxième couche, où se trouvent les bâtonnets et les cônes, sert de couche photosensible. Le nombre total de bâtonnets et de cônes dans la rétine d'un œil atteint environ 140 millions, dont environ 7 millions de cônes.
La répartition des bâtonnets et des cônes sur la rétine n’est pas uniforme. A la place de la rétine par laquelle passe la ligne visuelle de l'œil, il n'y a que des cônes. Cette section de la rétine, quelque peu en retrait, d'un diamètre d'environ 0,4 mm, qui correspond à un angle de 1,2°, est appelée la fovéa centrale - fovea centralis (lat.) - en abrégé fovéole ou fovéa. Dans la fovéa centrale, il n'y a que des cônes, leur nombre atteint ici 4 à 5 000. La fovéole est située au milieu d'une section ovale horizontale de la rétine mesurant de 1,4 à 2 mm (ce qui correspond à des dimensions angulaires égales à 5 - 7°), dit tache maculaire ou macula (macula - « tache » en latin), cette tache contient un pigment qui lui donne la couleur appropriée, et en plus des cônes, il existe aussi des bâtonnets, mais le nombre de cônes dépasse ici largement le nombre de bâtonnets.
Tache jaune (par nouveau classement- « tache rétinienne ») et surtout son renfoncement - la fovéa, sont la zone devision la plus claire. Cette zone offre une acuité visuelle élevée : ici, une fibre distincte part de chaque cône vers le nerf optique ; dans la partie périphérique de la rétine, il y en a un fibre optique se connecte à un certain nombre d’éléments (cônes et tiges).
Il existe une zone de la rétine totalement dépourvue de bâtonnets et de cônes et donc insensible à la lumière. C'est l'endroit de la rétine où le tronc du nerf optique menant au cerveau sort de l'œil. Cette zone ronde de la rétine située au bas de l'œil, d'environ 1,5 mm de diamètre, est appelée disque optique. Ainsi, une tache aveugle peut être détectée dans son champ de vision.
2a) Les cônes et les bâtonnets diffèrent par leurs fonctions : les bâtonnets sont plus photosensibles, mais ne distinguent pas les couleurs, les cônes distinguent les couleurs, mais sont moins sensibles à la lumière. Les objets colorés en basse lumière, lorsque tout le processus visuel est effectué avec des tiges, ne diffèrent que par la luminosité, mais la couleur des objets dans ces conditions n'est pas ressentie. Disponible en bâtonnets substance spéciale, qui se décompose sous l'influence de la lumière - le violet visuel, ou rhodopsine. Les cônes contiennent un pigment visuel appelé iodopsine. La décomposition du violet visuel et du pigment visuel sous l'influence de la lumière est une réaction photochimique à la suite de laquelle une différence de potentiel électrique apparaît dans les fibres nerveuses. Légère irritation sous la forme influx nerveux transmis de l’œil au cerveau, où il est perçu par nous sous forme de lumière.
2 b) Dans la dernière couche de la rétine, adjacente à la choroïde, se trouve un pigment noir sous forme de grains individuels. L'existence du pigment a grande importance pour adapter l'œil au travail à différents niveaux d'éclairage, ainsi que pour réduire la diffusion de la lumière à l'intérieur de l'œil.
3) Au Royaume-Uni, un œil artificiel a été créé et implanté dans le corps humain. Avant l’opération, il était complètement aveugle, mais il peut désormais se déplacer de manière autonome et distinguer des objets simples. Une petite plaque métallique comportant 60 électrodes est placée sur la rétine, au fond de l’œil. Une caméra vidéo miniature montée sur des lunettes spéciales dirige les images vers un transducteur et transmet des signaux à des électrodes qui, à leur tour, sont connectées au nerf optique, qui transmet des informations visuelles sous forme d'impulsions électriques au cerveau. Les patients doivent porter un petit appareil à leur ceinture pour alimenter la caméra et traiter les images. Le système ne recrée pas vision naturelle, mais permet de voir, mais avec une très faible résolution. Ainsi, l'ensemble du système comprend un implant et un émetteur de signal vidéo externe intégré à la monture des lunettes. Le système convertit les images visuelles en signaux de stimulation interprétables. Les cellules nerveuses sont ensuite stimulées en fonction du signal reçu sans fil. Les cellules sont stimulées à l’aide d’électrodes tridimensionnelles spéciales situées sur la rétine de l’œil et en forme de minuscules ongles. Dans ce cas, les électrodes sont situées, comme le montre la figure, devant la rétine, c'est-à-dire qu'elles sont en contact avec la coque limitante interne de la rétine, derrière laquelle elles se trouvent. fibres nerveuses, les cellules nerveuses sont directement stimulées par l’électrode, un signal est envoyé au nerf optique puis au cerveau.
De cet exemple, il s'ensuit que les électrodes peuvent être placées devant la rétine, en contact avec la coque limitante interne de la rétine, derrière laquelle se trouvent les fibres nerveuses. Une autre manière théorique possible d'implanter une électrode, mais plus déraisonnablement complexe, consiste à la placer à côté de la couche d'éléments de perception visuelle - cônes et bâtonnets (à l'intérieur), car à côté de cette couche à l'intérieur se trouvent des fibres nerveuses ( les couches 3 à 5 sur la figure .2a), qui peuvent être stimulées par une électrode, transmettent un signal au nerf optique, qui transmet des informations visuelles sous forme d'impulsions électriques au cerveau.
4) Dégénérescence maculaire- une maladie dans laquelle la rétine de l'œil est affectée et la vision centrale est altérée. La dégénérescence maculaire repose sur une pathologie vasculaire et une ischémie (malnutrition) de la zone centrale de la rétine, responsable de la vision centrale. Il existe deux types de dégénérescence maculaire : sèche et humide. La plupart des patients (environ 90 %) souffrent de la forme sèche de cette maladie, dans laquelle une plaque jaunâtre se forme et s'accumule, ayant ensuite un effet néfaste sur les photorécepteurs de la macula de la rétine. La dégénérescence maculaire sèche se développe d’abord dans un seul œil. Beaucoup plus dangereux DMLA humide, dans lequel de nouveaux vaisseaux sanguins commencent à se développer derrière la rétine vers la macula. La dégénérescence maculaire humide progresse beaucoup plus rapidement que la dégénérescence maculaire sèche et survient presque toujours chez les personnes qui souffrent déjà de dégénérescence maculaire sèche.
Dystrophie pigmentaire fait référence aux dystrophies rétiniennes périphériques et est de nature héréditaire. C’est la plus courante des maladies héréditaires de la rétine. Avec ce type de dystrophie, les cellules rétiniennes sont endommagées. Dans un premier temps, les bâtonnets sont touchés, puis progressivement les cônes sont impliqués dans le processus. Les deux yeux sont touchés. La première plainte des patients est une vision crépusculaire altérée ( cécité nocturne). Les patients sont mal orientés dans l'obscurité et quand faible éclairage. Par la suite, le champ de vision se rétrécit progressivement. La maladie peut apparaître dès l’enfance, mais parfois les premiers signes n’apparaissent que dans la seconde moitié de la vie. Dans le fond d'œil pendant plusieurs années, après l'apparition de plaintes, une image normale peut apparaître. Puis des dépôts pigmentaires apparaissent marron foncé. Ces dépôts sont parfois appelés « corps osseux ». Progressivement, le nombre de « corps osseux » augmente, leur taille augmente, les lésions fusionnent et s'étendent à travers la rétine et se rapprochent du centre du fond d'œil. À mesure que le processus progresse, les champs visuels deviennent de plus en plus étroits et la vision crépusculaire se détériore. Les vaisseaux se rétrécissent progressivement, la disque optique pâlit et une atrophie du nerf optique se produit. Des cataractes et un décollement de rétine peuvent se développer. La vision diminue progressivement et la cécité apparaît entre 40 et 60 ans.
Dystrophies tapetorétiniennes(synonyme : dégénérescences taperétiniennes, abiotrophies taperétiniennes) - maladies héréditaires rétine, dont la caractéristique commune est changement pathologique son épithélium pigmentaire. Les dystrophies tapetorétiniennes se caractérisent par une diminution progressive fonction visuelle jusqu'à la cécité. Avec cette maladie (dégénérescence tapetorétinienne, abiotrophie conique), les deux yeux sont généralement touchés. Le premier symptôme de la dystrophie rétinienne est une diminution de la vision dans l'obscurité (héméralopie), puis des défauts du champ visuel apparaissent, l'acuité visuelle diminue et le fond de l'œil change.
5) La signification d'un œil artificiel est que les informations sont détectées à l'aide d'une caméra vidéo miniature, puis les images sont envoyées à un transducteur et transmises à des électrodes qui, à leur tour, sont connectées au nerf optique, qui transmet des informations visuelles sous forme de impulsions électriques au cerveau. En principe, il n’est pas nécessaire de placer l’électrode spécifiquement dans la rétine. C'est tout simplement le moyen le plus pratique. En général, l’essentiel est que l’électrode soit placée à côté du nerf optique, puisque c’est le nerf optique qui transmet les informations visuelles au cerveau. Vous pouvez placer l'électrode n'importe où près du nerf optique, ou vous pouvez également la placer dans le tractus optique, dans le cerveau, vous pouvez placer l'électrode au niveau du corps géniculé latéral (bien que dans ce cas, seule la moitié de l'image atteindra le visuel). cortex si vous utilisez une seule électrode, car dans le cerveau, il y a deux corps géniculés, mais ce problème peut être résolu en utilisant deux électrodes). De plus, il est possible de placer l'électrode à nerf auditif(mais cela ne peut se faire sans intervention chirurgicale dans le cerveau).
6) a) Si le nerf optique est endommagé, les informations visuelles ne pourront pas être transmises entièrement, et peut-être même correctement, au cerveau. Cependant, les lésions et les maladies des nerfs optiques sont variées. Beaucoup d’entre eux entraînent une perte partielle de la vision (détérioration de la vision). On peut donc supposer que le fonctionnement d’un œil artificiel sera possible, au moins dans une mesure minime.
b) en l'absence totale d'œil, en présence d'un nerf optique sain, le plein fonctionnement d'un œil artificiel est possible. Même en l'absence d'œil, une électrode peut être placée près du nerf optique, lui transmettant un signal, puis le signal est transmis au cerveau.
c) ce n'est qu'en connaissant l'emplacement des dommages au cortex visuel que l'on peut prédire quelle sera la perte de vision. Mais ce qui est imprévisible, c’est la réaction du patient : lui-même peut ne pas remarquer cette perte. Il arrive même qu'il nie le fait cécité complète, qui a suivi la destruction bilatérale zones visuelles. Il apparaît donc que la perte de ces zones signifie également la perte de la mémoire visuelle. Ce fait inattendu montre que nous ne comprenons pas encore vraiment les processus de vision. Il existe également des endroits dans le cerveau dont les lésions locales peuvent priver une personne de la capacité de reconnaître des objets, de distinguer des couleurs, des visages, etc. Cette condition est appelée cécité mentale (Seelenblindheit). De plus, de tels dommages peuvent entraîner la perte de l'un des hémichamps visuels ou une perte de sensation dans n'importe quelle partie du corps. De manière générale, on peut dire qu'en cas de lésion du cortex visuel du cerveau, le fonctionnement d'un œil artificiel sera partiellement possible. Notez qu'il est possible intervention chirurgicale dans le cerveau, conduisant à restauration complète fonctionnement de l'œil artificiel.
Les zones sensorielles du cerveau ne sont pas directement connectées les unes aux autres dans le cortex, mais interagissent uniquement avec des zones associatives. On peut supposer que la redirection des informations somatosensorielles chez les aveugles vers le cortex visuel et des informations visuelles chez les sourds vers le cortex auditif se produit avec la participation des structures sous-corticales. Une telle réorientation semble être économique. Lors de la transmission d'informations d'un organe sensoriel à la zone sensorielle du cortex, le signal passe plusieurs fois d'un neurone à l'autre dans les formations sous-corticales du cerveau. L'un de ces changements se produit dans le thalamus ( thalamus) diencéphale. Les points de commutation des voies nerveuses des différents organes sensoriels sont étroitement adjacents (Fig. 3, à gauche). Si un organe sensoriel (ou la voie nerveuse qui en part) est endommagé, son point de commutation est occupé par les voies nerveuses d'un autre organe sensoriel. Ainsi, les zones sensorielles du cortex, coupées des sources normales d'information, participent au travail en leur redirigeant d'autres informations. Mais qu’arrive-t-il alors aux neurones du cortex sensoriel eux-mêmes, qui traitent des informations qui leur sont étrangères ?
Les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology aux États-Unis Jitendra Sharma, Alessandra Angelucci et Mriganka Sur ont pris des furets âgés d'un jour et ont réalisé une opération chirurgicale sur les animaux : ils ont connecté les deux nerfs optiques aux voies thalamocorticales menant au cortex sensoriel auditif. (Fig. 3). Le but de l'expérience était de découvrir si le cortex auditif se transforme structurellement et fonctionnellement lorsque des informations visuelles lui sont transmises. (Rappelons encore une fois que chaque type de cortex est caractérisé par une architecture neuronale particulière.) Et en fait, cela s'est produit : le cortex auditif est devenu morphologiquement et fonctionnellement similaire au cortex visuel !
7) Pour la fabrication d'électrodes stimulantes, il convient d'utiliser des nanomatériaux à base de métal, essentiellement inoffensifs pour le corps humain. Il peut s'agir d'électrodes à base de titane, d'or, d'argent ou de platine. Leurs principaux avantages sont leur innocuité pour le corps humain et leur taille miniature. Leurs inconvénients incluent leur caractère étranger au corps humain et, par conséquent, la possibilité de rejet lorsqu'ils sont introduits dans le corps. De plus, les métaux peuvent être oxydés dans l'organisme en cations, parfaitement solubles dans le sang et distribués dans tout le corps humain. Et enfin, l’un des problèmes les plus importants est lié à l’introduction de nanomatériaux dans l’organisme. On sait que les nanoparticules sont si petites qu'elles peuvent pénétrer spontanément dans les cellules, par exemple les globules rouges, les neurones, entraînant une perturbation de leur fonctionnement et, par conséquent, de l'ensemble de l'organe (ou du tissu).
8) La résolution des échantillons d'oeil artificiels actuellement existants est d'environ 256 pixels. Elle est déterminée tout d'abord par la taille de la matrice de la caméra vidéo (voir ci-dessous). L'œil humain, si l'on compare l'image obtenue avec des appareils numériques, voit une image de 100 mégapixels, ce qui, bien entendu, n'est pas réalisable à ce stade de développement technologique.
9) L'œil humain, si l'on compare l'image obtenue avec des appareils numériques, voit une image de 100 mégapixels ; il s'agit apparemment d'une certaine limite pour le nerf optique humain, qui transmet les informations visuelles au cerveau sous forme d'impulsions électriques. Naturellement, à ce stade de développement technologique, une telle résolution d’un œil artificiel n’est pas réalisable. Il est clair que la résolution de l'œil artificiel est déterminée par la résolution de la matrice de la caméra vidéo, qui dépend de sa taille. La taille de la matrice, à son tour, affecte la taille et le poids de la caméra vidéo elle-même (la taille de la partie optique dépend linéairement de la taille de la matrice).
La taille de la matrice de la caméra affecte la quantité de bruit numérique transmise avec le signal principal aux éléments photosensibles de la matrice. La taille physique de la matrice et la taille de chaque pixel individuellement affectent de manière significative la quantité de bruit. Plus la taille physique d'un capteur de caméra est grande, plus sa surface est grande et plus il reçoit de lumière, ce qui se traduit par un signal plus fort du capteur et un meilleur rapport signal/bruit. Cela vous permet d'obtenir une image plus lumineuse et de meilleure qualité avec couleurs naturelles. De plus, comme déjà écrit ci-dessus, la matrice de la caméra petite taille(la taille minimale de la matrice est de 3,4 mm x 4,5 mm) en raison de petite quantité La quantité de lumière qui tombe dessus a un signal utile faible, par conséquent elle doit être amplifiée plus fortement et, avec le signal utile, le bruit augmente également et devient plus perceptible. Étant donné que la taille physique de la matrice est directement liée à la quantité de lumière tombant sur la matrice, plus la matrice est grande, meilleures seront les photos dans des conditions de faible luminosité. Cependant, une augmentation de la taille de la matrice entraînera inévitablement une augmentation de la taille et du coût de la caméra. La matrice d'une caméra vidéo numérique présente plusieurs caractéristiques importantes :
taille la matrice est étroitement liée à sa sensibilité. Plus la matrice est grande, plus les éléments sensibles peuvent y être localisés et, par conséquent, plus la sensibilité est élevée.
sensibilité– la capacité de la matrice à percevoir les objets dans différentes conditions d'éclairage. Elle se mesure en lux et varie généralement de 0 à 15 lux. Comment moins de valeur sensibilité, moins le caméscope a besoin de lumière pour fonctionner. Par exemple, avec une sensibilité de 0 lux, vous pouvez photographier dans l'obscurité presque totale.
nombre de pixels(résolution) - le nombre de pixels requis dépend uniquement du système de télévision - PAL ou NTSC. On sait que le nombre maximum de pixels requis pour la prise de vue est d'environ 415 000. Si la caméra vidéo prend en charge une résolution plus élevée, cela signifie que les pixels restants sont utilisés pour faire fonctionner le stabilisateur d'image électronique.
Au vu de tous ces paramètres affectant la résolution de la matrice, on peut supposer que La résolution théoriquement réalisable d'un œil artificiel doté d'une matrice (par exemple CCD) mesurant au moins 4 mm x 4 mm est d'environ 10 mégapixels. Actuellement, des caméras vidéo avec des paramètres similaires ont déjà été créées. Notez qu'une caméra vidéo dotée d'une matrice CCD haute résolution ne filmera pas nécessairement une vidéo de haute qualité. Le capteur traite ce que projette l’objectif. Installer un grand CCD avec un petit diamètre de lentille est, en principe, inutile. Si l’image obtenue grâce à un petit objectif est étirée sur une grande matrice, la distorsion optique ne peut être évitée.
10) Lors de l'utilisation d'un œil artificiel, des problèmes peuvent survenir, tout d'abord, similaires à ceux liés à l'utilisation d'une caméra vidéo ordinaire :
Vous devrez nettoyer l’objectif de votre caméscope et cela ne sera pas une tâche facile compte tenu de sa taille. De plus, cela créera de grands désagréments et un inconfort pour la personne possédant l’œil artificiel.
On sait que les optiques fonctionnent dans une plage de température limitée ; des pannes surviennent en quittant cette plage. De plus, lorsque la température change, la lentille s'embue, ce qui entraîne encore une fois des désagréments (voir point 1)
Il est connu qu'une caméra vidéo tombe en panne lorsqu'elle est exposée à une humidité élevée ; les mêmes problèmes peuvent survenir lors de l'utilisation d'un œil artificiel. Une personne peut simplement se retrouver sous la pluie, ce qui entraînera une panne de la caméra. Naturellement, une personne possédant un œil artificiel aura du mal à prendre une douche, à se laver le visage, sans parler de nager dans la piscine. Ces problèmes peuvent bien entendu être résolus en créant un boîtier d'appareil photo étanche, mais cela nécessite une étude distincte prenant en compte la taille de l'appareil photo et le confort humain.
De plus, la caméra vidéo est résistante aux chocs.
L'impossibilité de travailler dans des conditions de faible éclairage ou de nuit sans utiliser d'équipement spécial (bien qu'il en existe un gros avantage l'œil artificiel avant l'œil naturel : vous pouvez utiliser une caméra vidéo fonctionnant dans le domaine infrarouge. Vous obtiendrez une sorte d'appareil de vision nocturne)
Lorsqu'une personne marche, l'appareil photo tremble, ce qui entraîne une détérioration de l'image. Ce problème peut être résolu en utilisant des stabilisateurs d'image, mais cela nécessite une étude distincte prenant en compte la taille de la caméra et le confort humain.
Deuxièmement, l'ensemble du mécanisme d'action décrit de l'œil artificiel, y compris la caméra vidéo, doit disposer d'une batterie. Et cela nécessite une recharge périodique. Il est clair que cela crée des restrictions d’utilisation et des désagréments pour l’homme. Enfin, il peut y avoir des problèmes pour contrôler la caméra vidéo, car lorsqu'une personne dort, la caméra doit être éteinte. Et il est nécessaire de créer un appareil qui obéira facilement à une personne, par exemple, s'éteindra ou s'allumera en fonction de sa voix.
11) Avantages d’un œil artificiel par rapport à un œil humain :
Vous pouvez utiliser une caméra vidéo infrarouge. Le résultat sera une sorte d’appareil de vision nocturne.
Il est possible d'enregistrer les informations qu'une personne a vues.
Vous pouvez utiliser le caméscope pour regarder des films
Inconvénients de l’œil artificiel par rapport à l’œil humain :
résolution inférieure et donc qualité d’image inférieure
restrictions sur la plage de température dans laquelle l'œil fonctionne
instabilité à l'humidité (sans utilisation de housses de protection spéciales)
instabilité à choquer
manque de « vision latérale »
L'œil bionique : qu'est-ce que c'est ? C’est exactement la question qui se pose chez les personnes qui ont rencontré ce terme pour la première fois. Dans cet article, nous y répondrons en détail. Alors, commençons.
Définition
Un œil bionique est un appareil qui permet aux aveugles de distinguer un certain nombre d’objets visuels et de compenser dans une certaine mesure le manque de vision. Les chirurgiens l’implantent dans l’œil endommagé sous forme de prothèse rétinienne. Ainsi, ils complètent les neurones intacts conservés dans la rétine par des photorécepteurs artificiels.
Principe de fonctionnement
L'œil bionique est constitué d'une matrice polymère équipée de photodiodes. Il détecte même les impulsions électriques faibles et les transmet aux cellules nerveuses. Autrement dit, les signaux sont convertis sous forme électrique et affectent les neurones préservés dans la rétine. La matrice polymère a des alternatives : un capteur infrarouge, une caméra vidéo, des lunettes spéciales. Les appareils répertoriés peuvent restaurer la fonction de la vision périphérique et centrale.
La caméra vidéo intégrée aux lunettes enregistre l'image et l'envoie au processeur convertisseur. Et il convertit à son tour le signal et l’envoie au récepteur et au photocapteur implanté dans la rétine de l’œil du patient. Et ce n’est qu’alors que les impulsions électriques sont transmises au cerveau du patient via le nerf optique.
Spécificités de la perception de l'image
Au fil des années de recherche, l’œil bionique a subi de nombreux changements et améliorations. Dans les premiers modèles, l'image était transmise par une caméra vidéo directement à l'œil du patient. Le signal a été enregistré sur la matrice du photocapteur et reçu via cellules nerveuses dans le cerveau. Mais ce processus présentait un inconvénient : la différence de perception de l'image par la caméra et par le globe oculaire. Autrement dit, ils n'ont pas fonctionné de manière synchrone.
Une autre approche était la suivante : d'abord, les informations vidéo étaient envoyées à un ordinateur, qui les convertissait image visible en impulsions infrarouges. Ils étaient réfléchis par les verres des lunettes et frappaient les photocapteurs à travers la lentille jusque dans la rétine. Naturellement, le patient ne peut pas voir les rayons IR. Mais leur effet est similaire au processus d'obtention d'une image. En d’autres termes, un espace perceptible se forme devant une personne aux yeux bioniques. Et cela se passe ainsi : l'image reçue des photorécepteurs actifs de l'œil se superpose à l'image de la caméra et est projetée sur la rétine.
De nouvelles normes
D'année en année technologies biomédicales se développent à pas de géant. DANS ce moment vont introduire une nouvelle norme pour les systèmes de vision artificielle. Il s'agit d'une matrice dont chaque face contiendra 500 photocellules (il y a 9 ans il n'y en avait que 16). Cependant, si l'on fait une analogie avec l'œil humain, qui contient 120 millions de bâtonnets et 7 millions de cônes, le potentiel de croissance future devient évident. Il convient de noter que les informations sont transmises au cerveau par des millions de terminaisons nerveuses, puis que la rétine les traite indépendamment.
Argus II
Cet œil bionique a été conçu et fabriqué aux USA par Clairvoyance. 130 patients atteints de rétinite pigmentaire ont profité de ses capacités. Argus II se compose de deux parties : une mini-caméra vidéo intégrée aux lunettes et un implant. Tous les objets du monde environnant sont enregistrés sur une caméra et transmis sans fil à l'implant via un processeur. Eh bien, l’implant, à l’aide d’électrodes, active les cellules rétiniennes existantes du patient, envoyant des informations directement au nerf optique.
Les utilisateurs de l’œil bionique peuvent clairement distinguer les lignes horizontales et verticales en une semaine. À l’avenir, la qualité de la vision grâce à cet appareil ne fera qu’augmenter. Argus II coûte 150 000 £. Cependant, la recherche ne s'arrête pas, car les développeurs reçoivent diverses subventions en espèces. Naturellement, les yeux artificiels sont encore assez imparfaits. Mais les scientifiques font tout pour améliorer la qualité de l’image transmise.
L'oeil bionique en Russie
Le premier patient à qui ce dispositif a été implanté dans notre pays était Alexandre Oulianov, 59 ans, résident de Tcheliabinsk. L'opération a duré 6 heures au Centre Scientifique et Clinique d'Otorhinolaryngologie de la FMBA. La période de rééducation du patient a été surveillée meilleurs ophtalmologistes des pays. Pendant ce temps, des impulsions électriques étaient régulièrement envoyées à la puce installée par Oulianov et la réaction était surveillée. Alexandre a montré d'excellents résultats.
Bien entendu, il ne distingue pas les couleurs et ne perçoit pas les nombreux objets disponibles. œil sain. Le monde Oulianov voit flou et en noir et blanc. Mais cela suffit pour qu'il soit absolument heureux. Après tout, au cours des 20 dernières années, cet homme était généralement aveugle. Et maintenant, sa vie a été complètement changée par l'œil bionique installé. Le coût de l'opération en Russie est de 150 000 roubles. Eh bien, plus le prix de l'œil lui-même, indiqué ci-dessus. Pour l'instant, l'appareil est produit uniquement en Amérique, mais avec le temps, des analogues devraient apparaître en Russie.
L’œil lui-même est situé dans un trou appelé orbite. La forme de l'œil ressemble le plus à celle d'une pomme, c'est pourquoi le nom « globe oculaire » s'est répandu. À travers l'espace entre le fond et paupière supérieure l'orbite de l'oeil paraît un peu, cependant la plupart de les yeux sont à l'intérieur. À l’intérieur de l’œil se trouve un petit cercle noir, communément appelé pupille. Les scientifiques ont prouvé que lorsque vous êtes dans le noir pendant longtemps la pupille se dilate, et quand elle frappe lumière brillante, au contraire, se rétrécit. Cela se produit avec l’aide d’un muscle situé à l’intérieur de l’œil, sur l’iris. Si vous ne savez pas ce qu’est un iris, alors on s’empresse de vous dire qu’il s’agit d’un petit anneau coloré qui se situe autour de toute la pupille.
La couleur noire de la pupille s'explique par le fait qu'il y a toujours du vide à l'intérieur de l'œil. À l'arrière, tout comme dans le film de l'appareil photo, se trouvent plusieurs cellules sensibles à la lumière. Cette couche, tel un filet, capte les rayons lumineux. Le nom de cette couche de cellules est rétine. À l’intérieur se trouvent au moins 140 millions de cellules extrêmement sensibles à la lumière. Lorsque la lumière les frappe, diverses choses commencent à se produire à l’intérieur d’eux. réactions chimiques, se transformant instantanément en impulsion. En se déplaçant le long du nerf optique, cette impulsion atteint le centre même du cerveau. Ensuite, le cerveau produit un signal et c’est seulement après cela que nous commençons à comprendre ce que nous voyons. Ainsi, nous venons de décrire comment voit l’œil humain. La structure de l'œil La lentille est entièrement responsable de la clarté de l'image.
Une lentille est nécessaire pour capter les rayons et les diriger ensuite vers la rétine. Pour focaliser les rayons d'un objet distant, la lentille doit être plus plate, et s'il est nécessaire de se concentrer sur un objet proche, elle devient à nouveau plus épaisse. Un muscle spécial situé autour du cristallin en est responsable. Lorsqu’il se contracte, le cristallin devient plus épais, lorsqu’il se dilate, il devient plus fin. Si nous devons regarder des objets situés à des distances différentes, nous devrons alors utiliser des courbures de lentille complètement différentes.
Ainsi, l’œil est une structure naturelle très complexe qui permet de voir et de réagir à ce que l’on voit. Vous pouvez comprendre pourquoi l’œil voit en comprenant son anatomie et en voyant que sa structure est similaire à celle d’un appareil photo.
Un œil artificiel peut être :
- Oeil bionique
- Oeil électronique
- Oeil nano
Oeil électronique est un appareil qui permet de percevoir les changements de lumière ou de distinguer les couleurs (par exemple, un capteur ou un capteur).
Le réalisateur et producteur canadien Rob Spence s'est aventuré dans la chirurgie pour remplacer l'œil prothétique qu'il a perdu lorsqu'il était enfant par une caméra miniature. Spence lui-même ne peut pas voir directement avec son nouvel œil. Contrairement à divers projets de rétine artificielle, la caméra Eyeborg n'envoie pas de signaux au cerveau. Au lieu de cela, le petit appareil envoie sans fil l’image à un écran portable et portable. Depuis cet appareil, le signal peut déjà être envoyé à un ordinateur pour enregistrement et édition.
Oeil bionique- c'est artificiel système visuel, imitant un organe individuel.
Daniel Palanker, chercheur à l'Université de Stanford, et son groupe de recherche en physique biomédicale et technologies ophtalmiques ont développé une prothèse rétinienne. haute résolution ou "Œil Bionique".
Le Japon a également créé une rétine artificielle basée sur un brevet américain, qui permettra à l'avenir de restaurer la vision des patients aveugles. Comme on l'a appris, la technologie a été développée par des spécialistes de la société Seiko-Epson et de l'université Ryukoku basée à Kyoto.
La rétine artificielle est un photocapteur contenant une fine matrice d’aluminium avec des éléments semi-conducteurs en silicium. Pour mieux réaliser les tests de base, il est placé sur une plaque de verre rectangulaire mesurant 1 cm. Pour les tests ultérieurs sur les animaux, notamment les congres, il est censé être monté sur des panneaux flexibles à cristaux liquides.
Selon le principe de fonctionnement, la rétine artificielle imite la rétine réelle : lorsque les rayons lumineux frappent les semi-conducteurs, une tension électrique est générée, qui doit être transmise comme signal visuel au cerveau et perçue sous forme d'image.
La résolution de la matrice photosensible est de 100 pixels, mais après avoir réduit la taille de la puce, elle peut être augmentée jusqu'à deux mille éléments graphiques. Selon les experts, si une telle puce est implantée chez une personne complètement aveugle, elle sera capable de distinguer de gros objets à courte distance, comme une porte ou une table.
Les patients à qui on a implanté un œil bionique ont montré la capacité non seulement de distinguer la lumière et le mouvement, mais également d'identifier des objets de la taille d'une tasse de thé ou même d'un couteau. Certains d’entre eux ont retrouvé la capacité de lire les grosses lettres.
Nano-oeil- un dispositif créé grâce à la nanotechnologie (par exemple, une lentille appliquée sur la pupille de l'œil). Un tel appareil peut non seulement restaurer la vision perdue et compenser les fonctions partiellement perdues, mais également étendre les capacités. œil humain. L'objectif sera capable de projeter une image directement sur l'œil ou d'aider à mieux capturer la lumière, vous permettant ainsi de voir dans le noir comme un chat.
La technologie des nano-yeux est encore en développement et on ne sait pas quelles opportunités se présenteront aux humains.
Des ingénieurs américains ont développé des lentilles de contact capables d'afficher des informations visuelles directement dans les yeux. Le projet est financé par l'US Air Force, qui espère produire un nouvel appareil pour les pilotes.
Michael McAlpine de Princeton et ses collègues ont développé une imprimante 3D qui imprime des lentilles de contact à cinq couches, dont l'une émet de la lumière sur la surface de l'œil. Les lentilles elles-mêmes sont en polymère transparent. Ils contiennent plusieurs composants : des LED constituées de points quantiques de taille nanométrique, des câbles constitués de nanoparticules d'argent et de polymères organiques (ils agissent comme un matériau pour les microcircuits).
Le plus difficile, selon McAlpine, a été de choisir substances chimiques, capable d'assurer un contact fort des couches entre elles. Une autre difficulté était uniforme personnalisé globes oculaires chez l'homme : les ingénieurs ont dû surveiller la production de la lentille de contact à l'aide de deux caméras vidéo pour garantir la compatibilité avec l'œil du patient.
Je m'attendais à ce que nouveau développement sera utile principalement aux pilotes : les lentilles de contact transmettront des informations sur la progression du vol directement à l'œil. De plus, il sera possible d’installer dans les lentilles des capteurs qui détectent les biomarqueurs chimiques de la fatigue oculaire.
D'autres scientifiques doutent de la valeur pratique de ce développement : la tension nécessaire pour allumer l'écran LED est trop élevée, explique le physicien Raymond Murray de Londres. De plus, il est nécessaire de garantir la sécurité des matériaux. On sait par exemple que le séléniure de cadmium, à partir duquel points quantiques, très nocif pour la santé.
