Hoe Kunstmatige Visie Zal Werken

{h1}

Kunstmatige visiesystemen geïmplanteerd op het netvlies kunnen het gezichtsvermogen herstellen voor veel blinden. Lees hier alles over hoe kunstvisie hier werkt.

Zelfs als u een bril draagt, is uw zicht waarschijnlijk goed genoeg om de kleine letters op deze pagina te herkennen. Tekst op de meeste computerschermen is ongeveer 3 millimeter hoog en 2 mm breed (.12 x.08 inch). Terwijl je deze ene zin leest, ben je waarschijnlijk niet bewust van de duizenden stukjes visuele informatie die je ogen elke seconde verzamelen. Alleen al in het netvlies werken miljoenen cellen aan het werk als fotoreceptoren die reageren op licht, vergelijkbaar met hoe een camera werkt om beelden op film vast te leggen.

Het netvlies is een dunne laag neuraal weefsel dat de achterwand in het oog bekleedt. Sommige van deze cellen werken om licht te ontvangen, terwijl anderen de informatie interpreteren en berichten naar de hersenen sturen via de oogzenuw. Dit maakt deel uit van het proces dat u in staat stelt om te zien. In beschadigde of disfunctionele netvliezen stoppen de fotoreceptoren met werken, waardoor ze blind worden. Volgens sommige schattingen zijn er wereldwijd meer dan 10 miljoen mensen getroffen door retinale aandoeningen die leiden tot verlies van gezichtsvermogen.

Tot nu toe zouden degenen die hun visie voor de ziekte van het netvlies verloren hadden, weinig hoop hebben gehad om het opnieuw te krijgen. Maar technologische doorbraken kunnen al snel de gave van het zicht teruggeven. Verschillende groepen wetenschappers hebben al silicium microchips ontwikkeld die kunnen creëren kunstmatige visie. In dit artikel zullen we onderzoeken hoe uw netvliezen werken en waarom blindheid veroorzaakt door retinale ziekte niet langer het verlies van gezichtsvermogen betekent.

-

Hoe je retina werkt

De anatomie van het oog

De anatomie van het oog

Het oog is een van de meest verbazingwekkende organen in het lichaam. Om te begrijpen hoe kunstvisie wordt gecreëerd, is het belangrijk om te weten welke rol het netvlies speelt in hoe u het ziet. Hier is een eenvoudige uitleg van wat er gebeurt als je naar een object kijkt:

  • Verspreid licht van het object komt door het hoornvlies.
  • Het licht wordt geprojecteerd op het netvlies.
  • Het netvlies zendt berichten naar de hersenen via de oogzenuw.
  • De hersenen interpreteren wat het object is.

Het netvlies is complex op zichzelf. Dit dunne membraan aan de achterkant van het oog is een essentieel onderdeel van uw vermogen om te zien. Zijn hoofdfunctie is het ontvangen en verzenden van beelden naar de hersenen. Dit zijn de drie belangrijkste typen cellen in het oog die deze functie helpen uitvoeren:

  • staven
  • kegels
  • ganglioncellen

Er zijn ongeveer 125 miljoen staven en kegeltjes in het netvlies die fungeren als fotoreceptoren van het oog. Staven zijn de meest talrijke van de twee fotoreceptoren, in aantal groter dan de kegels 18 tot 1. Staven kunnen functioneren bij weinig licht (ze kunnen een enkel foton detecteren) en kunnen zwart-witbeelden maken zonder veel licht. Wanneer voldoende licht beschikbaar is, geven kegels ons de mogelijkheid om de kleur en details van objecten te zien. Kegeltjes zijn ervoor verantwoordelijk dat je dit artikel kunt lezen, omdat ze ons in staat stellen om met een hoge resolutie te zien.

Klik op de afspeelknop om te zien wat er gebeurt als er licht op valt.

Als de bovenstaande animatie niet werkt, klik dan hier om de Quicktime-speler te downloaden.

De informatie die door de staven en kegeltjes wordt ontvangen, wordt vervolgens doorgegeven aan de bijna 1 miljoen ganglioncellen in het netvlies. Deze ganglioncellen interpreteren de berichten van de staven en kegeltjes en sturen de informatie door naar de hersenen via de oogzenuw.

Er zijn een aantal retinale aandoeningen die deze cellen aanvallen, wat kan leiden tot blindheid. De meest opvallende van deze ziekten zijn retinitis pigmentosa en leeftijdsgebonden maculaire degeneratie. Beide ziektes vallen het netvlies aan, waardoor de hengels en kegels buiten werking raken, waardoor ofwel het gezichtsvermogen verloren gaat, ofwel de totale blindheid. Er is echter gevonden dat geen van deze retinale ziekten de ganglioncellen of de oogzenuw aantasten. Dit betekent dat als wetenschappers kunstmatige kegels en staven kunnen ontwikkelen, informatie toch naar de hersenen kan worden gestuurd voor interpretatie.

Kunstmatig zicht creëren

De punt boven de datum op deze munt is de volledige grootte van het kunstmatige siliciumretina.

De stip boven de datum op deze penny is de volledige grootte van de kunstmatige silicium-retina.

Het huidige pad dat wetenschappers volgen om kunstmatige beelden te creëren, kreeg een schok in 1988, toen Dr. Mark Humayun aantoonde dat een blinde persoon licht kon maken door de zenuwganglia achter het netvlies te stimuleren met een elektrische stroom. Deze test bewees dat de zenuwen achter het netvlies nog steeds functioneerden, zelfs wanneer het netvlies was gedegenereerd. Op basis van deze informatie wilden wetenschappers een apparaat maken dat afbeeldingen en elektrische pulsen kon vertalen die het zicht konden herstellen.

Tegenwoordig is zo'n apparaat bijna beschikbaar voor miljoenen mensen die hun visie voor netvliesaandoeningen hebben verloren. De kunstmatige siliconen netvlies (ASR), ontwikkeld door Optobionics, dat in FDA klinische onderzoeken was vanaf eind 2007, verbeterde het zicht bij 10 personen gedurende een periode van twee jaar [bron: Groves]. Vanaf eind 2007 was Optobionics echter in staat van faillissement en wachtte een koper af, waardoor de processen konden doorgaan.

Zoals u op de afbeelding bovenaan deze pagina kunt zien, is de ASR een uiterst klein apparaat, kleiner dan het oppervlak van een potloodwisser. Het heeft een diameter van slechts 2 mm (0,078 inch) en is dunner dan een mensenhaar. Er is goede reden voor zijn microscopische omvang. Om een ​​kunstmatig netvlies te laten werken, moet het klein genoeg zijn, zodat artsen het in het oog kunnen transplanteren zonder de andere structuren in het oog te beschadigen.

De belangrijkste ontwikkeling in onderzoek naar kunstmatig netvlies is de creatie door het Department of Energy van het Artificial Retina Project, dat wordt geleid door Mark Humayun. De ARP is een groep openbare en particuliere bedrijven, universiteiten en onderzoekslaboratoria die hun inspanningen bundelden om een ​​apparaat met nanogrootte te perfectioneren. Sinds 2002 zijn zes blinde vrijwilligers uitgerust met het apparaat, dat erin is geslaagd hen te helpen licht en donker en grote voorwerpen waar te nemen. De ARP heeft ook nog twee apparaten in het testen.

Hoe de Kunstmatige Silicium Retina werkt

Hier kunt u zien waar de ASR wordt geplaatst tussen de buitenste en binnenste retinale lagen.

Hier kunt u zien waar de ASR wordt geplaatst tussen de buitenste en binnenste retinale lagen.

De ASR bevat ongeveer 3.500 microscopische zonnecellen die in staat zijn om licht om te zetten in elektrische pulsen, waarbij de functie van kegels en staven wordt nagebootst. Om dit apparaat in het oog te implanteren, maken chirurgen drie kleine incisies die niet groter zijn dan de diameter van een naald in het witte deel van het oog. Door deze incisies introduceren de chirurgen een miniatuur snij- en zuigapparaat dat de gel in het midden van het oog verwijdert en vervangt door zoutoplossing. Vervolgens wordt een opening in het netvlies gemaakt waardoor ze vloeistof injecteren om een ​​deel van het netvlies vanaf de achterkant van het oog op te tillen, waardoor een klein vakje in de subretinale ruimte ontstaat waarin het apparaat kan passen. Het netvlies is dan opnieuw verzegeld over de ASR.

Om elke microchip te laten werken, heeft hij kracht nodig, en het verbazingwekkende van de ASR is dat hij al zijn benodigde stroom krijgt van het licht dat het oog binnenkomt. Zoals je eerder hebt geleerd, is het licht dat in het oog komt gericht op het netvlies. Dit betekent dat het ASR-implantaat op zijn plaats achter het netvlies zit en al het licht ontvangt dat het oog binnenkomt. Deze zonne-energie elimineert de noodzaak voor eventuele draden, batterijen of andere secundaire apparaten om stroom te leveren.

Een ander microchip-apparaat dat gedeeltelijk zicht herstelt, wordt momenteel ontwikkeld door een team van onderzoekers van de Johns Hopkins University, de North Carolina State University en de University of North Carolina-Chapel Hill. Genaamd de kunstmatige netvliescomponentchip (ARCC), dit apparaat lijkt veel op de ASR. Beide zijn gemaakt van silicium en beide worden aangedreven door zonne-energie. De ARCC is ook een zeer klein apparaat van 2 mm in het vierkant met een dikte van 2,0 mm (0,0078 inch). Er zijn echter aanzienlijke verschillen tussen de apparaten.

In tegenstelling tot de ASR, die tussen lagen van retinaal weefsel wordt geplaatst, wordt de ARCC bovenop het netvlies geplaatst. Omdat het zo dun is, mag licht dat in het oog valt door het apparaat gaan om de fotosensors op de achterkant van de chip te raken. Dit licht is echter niet de voedingsbron voor de ARCC. In plaats daarvan stuurt een tweede apparaat dat aan een bril is bevestigd een laser naar de zonnecellen van de chip om stroom te leveren. De laser moet worden gevoed door een kleine batterij.

Volgens onderzoekers zal de ARCC blinde patiënten de mogelijkheid bieden om 10 bij 10 pixelafbeeldingen te zien, wat ongeveer de grootte is van één enkele letter op deze pagina. Onderzoekers hebben echter gezegd dat ze uiteindelijk een versie van de chip zouden kunnen ontwikkelen die een array van 250 bij 250 pixels mogelijk zou maken, waardoor diegenen die blind waren een krant konden lezen.

Raadpleeg de links op de volgende pagina voor meer informatie over kunstmatige zichtbaarheid.


Video Supplement: Michiel Koppert - Het Grootste Kennisfestival van Nederland 2017.




Onderzoek


Wearable Tech Is De Nieuwste Assistent Van Uw Arts (Op-Ed)
Wearable Tech Is De Nieuwste Assistent Van Uw Arts (Op-Ed)

Fantasy Fitness Tracker: 8 Absoluut Must-Have-Functies
Fantasy Fitness Tracker: 8 Absoluut Must-Have-Functies

Science Nieuws


Wat Waren De Slechtste Dagen Ooit Op Wall Street?
Wat Waren De Slechtste Dagen Ooit Op Wall Street?

Kleur Van Het Geld: Sparkling Blue Mineral Verkoopt Voor $ 100K
Kleur Van Het Geld: Sparkling Blue Mineral Verkoopt Voor $ 100K

The First Americans: Ancient Dna Rewrites Settlement Story
The First Americans: Ancient Dna Rewrites Settlement Story

3 Voedingsstoffen Gekoppeld Aan Een Betere Nachtrust
3 Voedingsstoffen Gekoppeld Aan Een Betere Nachtrust

Uk Beveelt Wekelijkse Alcoholavakanties Voor Een Goede Gezondheid Aan
Uk Beveelt Wekelijkse Alcoholavakanties Voor Een Goede Gezondheid Aan


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com