luckyea77 (luckyea77) wrote,
luckyea77
luckyea77

Category:

Глаза киборга: 5 технологий, которые вернут человеку зрение



Кто бы мог представить еще 10 лет назад, что человек будет различать цвета или заново увидит контуры предметов и фигур после слепоты. Но современные технологии позволили в буквальном смысле взглянуть на мир по-новому и дали огромный толчок творческому мышлению в медицине и офтальмологии в частности. Директор по маркетингу компании Essilor Елена Балаян рассказывает о киборгизации — ключевом тренде восстановления зрения при помощи различных имплантов.

Бионические глаза, искусственная сетчатка, вшиваемые чипы и специальные носимые устройства борются с потерей зрения — всё это уже реальность, а не сценарий фантастического фильма. А развитие вычислительной техники, 3D-печати делает эти устройства, помогающие человеку справиться с заболеваниями глаз, дешевле и удобнее. Правда, и сегодня на создание одной сетчатки глаза уходит до 50 недель и свыше $100 тыс.

Поиск цвета: антенна для визуального звука

Нил Харбиссон, музыкант и художник из Каталонии, родился с редким заболеванием — ахроматопсией, и мог видеть только в черно-белых тонах. Такой болезнью он страдал до 21 года, пока не встретил Адама Монтадона, который рассказал о своем новом проекте Eyeborg. Эта система переводит цвета в определенные звуки, чтобы человек по-новому воспринимал мир.

Монохромазия — отсутствие цветовосприятия. Является нормальным состоянием у некоторых видов животных. В случае человека монохромазия, или полная цветовая слепота, является заболеванием. Человек, страдающий ею, различает цвета только по их яркости. При этом выделяют две формы монохромазии:

-ахроматопсия, или палочковая монохромазия, при которой отсутствуют колбочки и световые волны любой длины воспринимаются как ощущение серого цвета;
-колбочковая монохромазия, при которой разные цвета воспринимаются как какой-то один цветовой тон.


Нил Харбиссон с антенной, торчащей из его затылка

В рамках программы Eyeborg Нил сам вызвался добровольцем для опыта имплантации специального чипа с антенной в затылочную кость. Харбиссон начал воспринимать окружающую цветовую палитру и идентифицировать каждый оттенок с определённой музыкальной тональностью. Теперь он даже различает инфракрасные и ультрафиолетовые оттенки, недоступные человеческому диапазону зрения.



Изначально Нил носил на себе огромную и тяжелую конструкцию весом больше 5 кг, которая еще и долго заряжалась. Теперь из затылка Нила торчит вполне компактная антенна, а обычных батареек хватает на месяц использования. Более того, он отстоял право у британских властей сфотографироваться на паспорт с выступающей из головы антенной. По словам музыканта, это устройство, позволяющее прочувствовать свет, — неотъемлемая часть его тела. Лечить зрение можно даже не прикасаясь к глазам, главное — суметь найти корректные решения для воздействия на мозг.

Бионические глаза: обращение слепоты вспять

Макулодистрофия, пигментный ретинит и наследственные заболевания глаз раньше вызывали постепенную потерю зрения или слепоту примерно у 1,5 млн человек по всему миру, теперь же успешно многие из них будут вылечены с помощью высокотехнологичных инноваций.

Макулодистрофия — общее название для группы заболеваний, при которых поражается сетчатка глаза и нарушается центральное зрение. В основе макулодистрофии лежит патология сосудов и ишемия центральной зоны сетчатки, отвечающей за центральное зрение. Возрастная макулодистрофия — одна из самых частых причин слепоты у людей старше 55 лет.

Пигментный ретинит — наследственное дегенеративное заболевание глаз, которое вызывает сильное ухудшение зрения и часто слепоту.

Argus II, разработанный компанией Second Sight, не задействует механизм работы глаз, а вместо этого мобилизует часть мозга, отвечающую за обработку визуальной информации, — зрительную кору, тем самым восстанавливая минимальное зрение. Устройство состоит из двух элементов: имплантата сетчатки и внешней системы, вмонтированной в очки камеры в комбинации с небольшим процессором. Камера записывает изображения в реальном времени, далее встроенный видеопроцессор обрабатывает и отправляет их по беспроводной сети имплантату. Подача электрических импульсов помогает мозгу воспринимать световую картину. Компания надеется, что это нововведение поможет 6 млн людей, которые имеют риск серьезных нарушений зрения из-за рака, диабетической ретинопатии, глаукомы или различного рода травм.



В 2015 году хирурги из Манчестера (Великобритания) установили первый бионический глазной имплант пациенту с диагнозом «макулодистрофия». Так, 80-летний Рэй Флинн полностью потерял зрение, а с помощью импланта сетчатки снова смог различать формы на экране компьютера. Имплант пока не может обеспечить высокодетальное зрение, но помогает пациентам распознавать четкие узоры и объемные фигуры.

Цифровые контактные линзы и 3D-биопринтинг

3D-биопринтинг — технология создания объемных моделей на клеточной основе с использованием 3D-печати, при которой сохраняются функции и жизнеспособность клеток. У 3D-печати действительно большие перспективы использования в офтальмологии. Она позволяет экономично проектировать и изготавливать глаукомные клапаны, контактные линзы и интраокулярные импланты. Биопечать открывает новые возможности для трансплантации: печать жизнеспособных тканей приведет в итоге к созданию функционирующей роговицы, а затем и сетчатки. Также важно, что в формате 3D можно печатать анатомические модели и использовать в качестве наглядных пособий для медицинских работников, проводить более точную диагностику, лечение и обучение как пациентов, так и их семей.



Пока инновационные решения позволяют человеку различать лишь контуры и формы предметов, но ученые прогнозируют, что в ближайшем будущем качество изображения улучшится и станет детальнее. Будут совершенствоваться и носимые компоненты системы, превращающей людей в киборгов, — сейчас она состоит из множества составляющих (камеры, очки, кабели), что не совсем удобно. Скоро мы увидим, как чипы без внешних вспомогательных элементов максимально комфортно входят в жизнь людей.

Искусственная сетчатка

Исследователи из Тель-Авивского университета, Еврейского университета в Иерусалиме и Ньюкаслского университета создали рабочий прототип искусственной сетчатки глаза, которая поможет в лечении ряда заболеваний глаз, в том числе возрастной макулярной дегенерации.

Искусственная сетчатка для глаз изготовлена из полупроводниковых наностержней и углеродных нанотрубок, обеспечивающих гибкость, свойственную естественной форме глаза. В ходе ранних испытаний было выявлено, что искусственная сетчатка вызывает реакцию на свет у животных, которые не были чувствительны к свету.



В лаборатории геномной инженерии МФТИ вырастили десятки тысяч искусственных сетчаток, чтобы на основе машинного обучения создать систему, способную самостоятельно отбирать и выращивать ткани для трансплантации. В основе системы — ИИ распознавания изображений. Сейчас процесс создания искусственной сетчатки стоит около $100 тыс. и занимает от 30 до 50 недель. Разработка российских ученых — это маленький шаг в будущее, но время и стоимость этой технологии сократятся вдвое.

Микроиголки как способ доставки лекарства

Даже если глазные капли не смылись сразу, их всасываемость не превышает 5%. Еще 10 лет назад в топ трендов для лечения глаукомы, катаракты и сухости глаз входили контактные линзы с витамином Е. Природный элемент блокирует ультрафиолетовый свет, не снижая прозрачность линзы, и полезен для профилактики заболеваний. Подразумевалось, что линзы с этим нутрицевтиком продлят доставку препарата к глазу, уменьшат системное всасывание и, следовательно, снимут с повестки проблему побочных эффектов антиглаукомных препаратов, а носить такие линзы можно будет до 30 дней. Ученые уже тогда понимали, что лечение станет эффективнее, если облегчить и процесс введения препарата — только половина пациентов соблюдает протокол ежедневного введения лекарств при глаукоме.

Спустя 10 лет при многих глазных заболеваниях лучшим средством остается применение лекарств непосредственно в глаза. Группа исследователей из Сингапура создала гибкую полимерную накладку с закрепленным на ней набором микроигл с функцией резервуаров. Проникая внутрь глаза благодаря двухслойной структуре, микроиглы вводят несколько лекарственных веществ одновременно. Серия in vitro и in vivo экспериментов подтвердила эффективность и безопасность: через пять дней площадь неоваскуляризации снизилась на 90% с двухслойной структурой микроигл и на 44% с быстро растворяющимися обычными микроиглами. Видимого результата не дало только применение глазных капель с тем же лекарственным веществом.


Полимерная накладка на глаз с микроиглами

Исследователи из Университета Georgia Tech & Emory работают над микроиголками для безопасного и эффективного лечения. Новые технологии уменьшают размеры игл и варьируют площадь нанесения, тем самым упрощая процесс введения лекарства. Уже сейчас ясно, что накладки с микроиглами окончательно «победят» глазные капли — уже от одного применения пациент получит более длительный эффект.

Киборгизация неизбежна, и ее наступление предсказал еще британский физик Джон Десмонд Бернал в книге 1929 года «Мир, плоть и дьявол». Киборгизация пугает ровно до тех пор, пока жизнь не предоставляет повода с ней столкнуться лично: для людей с ограниченными возможностями это эффективный инструмент вернуть качество жизни и некоторые функции. Как в случае с Нилом Харбиссоном. Эмоции людей, обретших зрение вновь, вдохновляют ученых на покорение новых вершин технологий.

Tags: зрение, кибермедицина, технологии
Subscribe

Posts from This Journal “зрение” Tag

promo luckyea77 june 19, 23:05 11
Buy for 10 tokens
Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4 Часть 5 Март 2018 года Индустриализация стала основным инструментом достижения экономического богатства стран, начиная с появления прядильных машин в конце XVIII века; при смене технологических укладов менялись местами мировые промышленные лидеры. Какой…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 4 comments