Ученые создали бионический глаз с чувствительностью лучше, чем у человека

Международная команда, возглавляемая учеными Гонконгского университета науки и технологии (HKUST), недавно разработала первый в мире искусственный 3D-глаз с возможностями, превосходящими существующие бионические глаза, а в некоторых случаях даже превосходящие возможности человеческих глаз, что позволяет улучшить зрение. 

Визуальный протез или же бионический глаз - это экспериментальное визуальное устройство, предназначенное для восстановления функции зрения у тех, кто страдает полной или частичной слепотой.

Ученые потратили десятилетия, пытаясь воспроизвести структуру и четкость биологического глаза, но зрение, обеспечиваемое существующими протезными глазами - в основном в виде очков, прикрепленных к внешним кабелям, - все еще в недостаточно хорошем качестве. 

Электрохимический глаз (EC-Eye), разработанный в HKUST, не только впервые воспроизводит структуру естественного глаза, но может фактически предложить более острое зрение, чем человеческий глаз в будущем, с дополнительными функциями, такими как способность обнаружить инфракрасное излучение в темноте.

Ключевой особенностью, позволяющей делать такие прорывы, является искусственная 3D сетчатка - сделанная из массива нанопроволочных датчиков света, которые имитируют фоторецепторы в сетчатке человека. 

Чжиюн Фань (Zhiyong Fan) с коллегами из Гонконгского университета науки и технологии представили искусственную зрительную систему на основе сферических электрохимических глаз с полусферической сетчаткой из плотного массива нанонитей светочувствительного гибридного перовскита. В качестве аналога стекловидного тела они использовали жидкий ионный электролит, а жидкометаллические провода соединяли светочувствительную структуру с выводящими контактами. Такая система показала низкий предел обнаружения и широкое поле зрения. 

В будущем эти датчики света с нанопроволоками могут быть напрямую подключены к нервам пациентов с нарушениями зрения. В отличие от человеческого глаза, где пучки волокон зрительного нерва (для передачи сигнала) должны проходить через сетчатку - от передней стороны сетчатки к задней стороне (создавая тем самым слепое пятно в человеческом зрении) до достижения головной мозг; датчики света, которые теперь рассеиваются по всей созданной человеком сетчатке, могут каждый подавать сигналы через свой собственный жидкометаллический провод сзади, тем самым устраняя проблему слепых зон, поскольку им не нужно проходить через одно пятно.

Кроме того, нанопроволоки имеют даже более высокую плотность, чем фоторецепторы в сетчатке человека, таким образом, искусственная сетчатка может получать больше световых сигналов и потенциально может иметь более высокое разрешение изображения, чем сетчатка человека. С использованием различных материалов, используемых для повышения чувствительности датчиков и спектрального диапазона, искусственный глаз может также выполнять другие функции, такие как ночное видение.

«Я всегда был большим поклонником научной фантастики, и я верю, что многие технологии, показанные в историях о межгалактических путешествиях, однажды станут реальностью. Однако, независимо от разрешения изображения, угла зрения или удобства для пользователя, нынешние Бионические глаза по-прежнему не соответствуют естественному человеческому глазу. Новая технология для решения этих проблем крайне необходима, и это дает мне сильную мотивацию для запуска этого нетрадиционного проекта» (профессор Фан).

На следующем этапе учаные планируют дальнейшее повышение производительности, стабильности и биосовместимости их устройства. В области применения протезов они рассчитывают на сотрудничество с экспертами в области медицинских исследований, которые обладают соответствующими знаниями в оптометрии и глазных протезов.