• Нөхөн сэргээх чадвартай хиймэл торлог бүрхэвч бүтээжээ хэвийн алсын хараабүр бүрэн хараагүй хүмүүс

Вейл Корнеллийн анагаах ухааны коллежийн судлаач эрдэмтэд уг кодыг тайлж чаджээ мэдрэлийн сүлжээхулганы торлог бүрхэвч. Үүний ачаар хиймэл нүд бүтээх оролдлого амжилттай болж, хараагүй хулгануудын алсын харааг сэргээх боломжтой болсон. Түүнчлэн сармагчны нүдний торлог бүрхэвчийн код аль хэдийн ийм байдлаар “хагарсан” бөгөөд энэ нь хүний ​​нүдний торлог бүрхэвчтэй бараг адилхан юм. Энэхүү нээлтийн зохиогчид ойрын ирээдүйд хараагүй хүмүүсийн хараагаа сэргээх төхөөрөмж бүтээж, турших боломжтой гэж найдаж байна.

Энэхүү нээлт нь хараагүй хүмүүст зөвхөн объектын тоймыг харах боломжийг олгохоос гадна ярилцагчийн нүүрний онцлогийг харах чадвартай, туйлын хэвийн хараатай болно. Судалгааны энэ үе шатанд туршилтын амьтад хөдөлж буй объектуудыг аль хэдийн ялгаж чаддаг.

Эрдэмтэд одоо цагираг эсвэл нүдний шилтэй төстэй жижиг төхөөрөмжийг бүтээхээр ажиллаж байгаа бөгөөд түүний тусламжтайгаар цуглуулсан гэрлийг цахим код болгон хувиргах болно. хүний ​​тархидүрс болгон хувиргадаг.

Нүдний торлог бүрхэвчийн өвчин бол хамгийн их тохиолддог өвчин юм нийтлэг шалтгаануудхараагүй байдал, гэхдээ бүх фоторецепторууд нас барсан ч нүдний торлог бүрхэвчийн мэдрэлийн гаралтын зам нь дүрмээр хэвээр үлддэг. Орчин үеийн хиймэл эрхтэнүүд энэ давуу талыг аль хэдийн ашигладаг: хараагүй өвчтөний нүдэнд электрод суулгаж, зангилааны мэдрэлийн эсийг идэвхжүүлдэг. Гэсэн хэдий ч, энэ технологи нь зөвхөн тодорхой бус дүр зургийг өгдөг бөгөөд зөвхөн объектын ерөнхий контурыг харж болно.

гэх мэт өөр аргаэсийг идэвхжүүлэхийн тулд эрдэмтэд гэрэлд мэдрэмтгий уургийн хэрэглээг туршиж байна. Эдгээр уургууд нь нүдний торлог бүрхэвчинд ордог генийн эмчилгээ. Нүдэнд орсны дараа уураг нь нэг дор олон зангилааны эсийг өдөөж чаддаг.

Ямар ч тохиолдолд тодорхой дүр төрхийг бий болгохын тулд нүдний торлог бүрхэвчийн кодыг мэддэг байх шаардлагатай, байгалиас гэрлийг хувиргахад ашигладаг тэгшитгэлийн багцыг мэдэх шаардлагатай. цахилгаан импульс, тархинд ойлгомжтой. Эрдэмтэд үүнийг аль хэдийн геометрийн хэлбэр гэх мэт энгийн объектуудад хайж олохыг оролдсон. Мэдрэлийн эмч, доктор Шейла Ниренберг кодыг ерөнхийд нь тайлбарлаж, дүрс, түүнчлэн ландшафт эсвэл хүний ​​царайтай ажиллахыг санал болгов. Ниренберг код дээр ажиллаж байхдаа үүнийг протез хийхэд ашиглаж болохыг ойлгосон. Үүний үр дүнд шифрлэгдсэн кодоор удирддаг мини-проектор нь генийн зохицуулалтаар хулганы зангилааны эсэд баригдсан гэрэл мэдрэмтгий уургууд руу гэрлийн импульс илгээсэн энгийн туршилт байв.

Хэд хэдэн туршилтыг сайтар хянах нь лабораторид яаран угсарсан протезийн харааны чанар нь хулганын хэвийн эрүүл торлог бүрхэвчтэй бараг давхцаж байгааг харуулж байна.

Харааны согогийг эмчлэх шинэ арга нь дэлхийн өнцөг булан бүрт нүдний торлог бүрхэвчийн өвчний улмаас харалган болж зовж шаналж буй сая сая хүмүүст итгэл найдвар төрүүлж байна. Эмийн эмчилгээЦөөхөн хэд нь л тусалдаг бөгөөд төгс хиймэл эрхтэн маш их эрэлт хэрэгцээтэй байх болно.

http://www.cnews.ru сайтын материал дээр үндэслэсэн

22/08/2018, 14:47 1.6кҮзсэн тоо 293 Дуртай

зээл: Наталья Хутану / TUM
Эрдэмтэд графеныг дэмий хоосон гэж нэрлэдэггүй "сүпер материал". Хэдийгээр нүүрстөрөгчийн атомын нэг давхаргаас бүтсэн ч энэ нь маш бат бөх, супер уян хатан, маш хөнгөн материал бөгөөд цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг, биологийн хувьд задрах чадвартай. Саяхан олон улсын судлаачдын баг графен ашиглан бүтээх аргыг олжээ хиймэл торлог бүрхэвчнүднүүд. Торлог бүрхэвч нь дүрс боловсруулах үүрэгтэй нүдний дотоод доторлогооны гэрэлд мэдрэмтгий эсийн давхарга юм ( цахилгаан соронзон цацрагспектрийн харагдах хэсэг) in мэдрэлийн импульс, үүнийг тархи тайлбарлаж чаддаг. Хэрэв энэ эсийн нимгэн давхарга ажиллахгүй бол тэр хүн юу ч харахгүй.

Одоогийн байдлаар дэлхий даяар сая сая хүмүүс нүдний хараа мууддаг торлог бүрхэвчийн өвчнөөр шаналж байна. Эрдэмтэд тэднийг дахин харахын тулд хэдэн жилийн өмнө хиймэл торлог бүрхэвч бүтээжээ. Гэсэн хэдий ч одоо байгаа бүх шийдлүүдийг хамгийн тохиромжтой гэж нэрлэхэд хэцүү байдаг, учир нь суулгацууд нь хатуу, хавтгай байдаг тул тэдгээрийн гаргаж буй дүрс нь ихэвчлэн бүдэг, гажсан харагддаг. Хэдийгээр суулгац нь нэлээд хэврэг боловч ойролцоох нүдний эдийг гэмтээж болно.

Тиймээс графен бүх өвөрмөц шинж чанаруудилүү сайн хиймэл торлог бүрхэвчийг бий болгох түлхүүр байж болох юм. Техасын их сургууль, Сөүлийн их сургуулийн судлаачид графен, молибдений дисульфид (өөр хоёр хэмжээст материал), алт, хөнгөн цагааны исэл, цахиурын нитратыг хослуулан ашиглаж байна. үндэсний их сургуульодоо байгаа бүх загваруудаас хамаагүй илүү ажилладаг хиймэл торлог бүрхэвчийг бүтээжээ. Үндэслэн лабораторийн судалгааболон амьтдын туршилт, эрдэмтэд тогтоосон тэдний графен хиймэл торлог бүрхэвчбио нийцтэй, функцийг дуурайх чадвартай хүний ​​нүд. Үүнээс гадна хүний ​​нүдний байгалийн торлог бүрхэвчийн хэмжээтэй илүү тохирдог.

Биологийн мэдрэгчийн системүүд нь авсаархан, эрчим хүчний хэмнэлттэй байдаг. Торлог бүрхэвчийн хагас дамжуулагч аналогийг бий болгохыг оролдохдоо тэд маш их бэрхшээлтэй тулгардаг: 0.5 мм зузаантай, 0.5 г жинтэй, 0.1 Вт зарцуулдаг.

Цагаан будаа. 8.

Биологийн торлог бүрхэвч.

Торлог бүрхэвчийн эсүүд нь өдөөгч (нэг чиглэлтэй сум), дарангуйлагч (төгсгөлд нь тойрог бүхий шугамууд), хоёр чиглэлтэй (давхар толгойтой сум) дохионы холболтын цогц сүлжээгээр холбогддог. Энэ хэлхээ нь харааны мэдээллийг тархи руу дамжуулдаг оптик мэдрэлийн утаснуудын 90% -ийг бүрдүүлдэг дөрвөн төрлийн зангилааны эсээс (доод талд) сонгомол хариу урвал үүсгэдэг. Ganglion cell inclusion "On" (ногоон) ба "Унтраах"-ыг унтраа. (улаан) нь орон нутгийн гэрлийн эрч хүч ойр орчмынхоос их эсвэл бага байх үед сэтгэл хөдөлдөг. Ganglion Cells Inc. (цэнхэр) ба бууж буй "12-р сар." (шар) гэрлийн эрч хүч нэмэгдэх эсвэл буурах үед импульс үүсгэдэг.

Цагаан будаа. 8.

Цахиурын торлог бүрхэвч

Торлог бүрхэвчийн электрон загварт эс тус бүрийн аксон ба дендрит (дохионы холболт) нь метал дамжуулагчаар, синапсууд нь транзисторуудаар солигддог. Энэ тохиргооны өөрчлөлтүүд нь мэдрэлийн эсүүдийн хоорондын холболтыг дуурайдаг өдөөх болон дарангуйлах харилцан үйлчлэлийг бий болгодог. Транзисторууд ба тэдгээрийг холбосон дамжуулагчууд нь цахиурын чип дээр байрладаг бөгөөд тэдгээрийн өөр өөр хэсгүүд нь эсийн өөр давхаргын үүрэг гүйцэтгэдэг. Том ногоон дэвсгэр нь гэрлийг цахилгаан дохио болгон хувиргадаг фототранзистор юм.

Асаалттай эрт үе шатНүдний хөгжлийн явцад торлог бүрхэвчийн зангилааны эсүүд тэнхлэгээ дунд тархины мэдрэхүйн төв болох тектум руу илгээдэг. Нүдний торлог бүрхэвч нь ул мөрөөр удирддаг химийн нэгдлүүд, нэгэн зэрэг идэвхждэг хөрш зэргэлдээх тектумын эсүүдээс ялгардаг; Үүний үр дүнд нэгэн зэрэг шатдаг мэдрэлийн эсүүд хоорондоо холбогддог. Үүний үр дүнд дунд тархинд торлог бүрхэвчийн мэдрэгчийн орон зайн байршлын зураглал үүсдэг.

Энэ процессыг загварчлахын тулд Visio1 торлог бүрхэвчийн чип (дээд) болон Neurotrope1 хиймэл тектумын чип (доод) доторх эсүүдийн хооронд өөрөө зохион байгуулалттай холболт үүсгэхийн тулд програмчлагдсан утсыг ашигладаг. Цахилгаан гаралтын импульс нь санах ойн чип (RAM) (дунд) -аар дамжуулан хиймэл зангилааны эсүүдээс тектумын эсүүд рүү чиглэгддэг. Торлог бүрхэвчийн чип нь өдөөгдсөн нейроны хаягийг өгдөг бөгөөд тектум чип нь өдөөх импульсийг зохих газарт нь дахин үүсгэдэг. Бидний жишээн дээр хиймэл тектум нь RAM-д хаяг 1 ба 2-ыг солихыг заадаг. Үүний үр дүнд зангилааны 2-р эсийн аксон терминал нь 1-р зангилааны эс рүү шилжиж, зангилааны 3-ын аксоныг нүүлгэн шилжүүлдэг. Аксонууд нь цахилгааны градиентэд хариу үйлдэл үзүүлдэг. догдолж буй эсээс ялгарах цэнэг нь холболтыг дахин чиглүүлэхэд тусалдаг.

Зэргэлдээх торлог бүрхэвчийн нейронуудын блокуудыг (тодруулсан гурвалжин, зүүн дээд талд) олон удаа өдөөсөний дараа анх тархсан байсан тектумын эсийн аксонал төгсгөлийн цэгүүд (тодруулсан гурвалжин, зүүн доод талд) ойртож, илүү жигд судал үүсгэдэг (баруун доод талд).

Цагаан будаа. 9.

Аргусын хиймэл торлог бүрхэвчийг хараагүй зургаан өвчтөнд амжилттай суулгаж, гэрлийг дахин харж, том, тод биетүүдийн хөдөлгөөнийг илрүүлэх боломжийг олгосон.

Цагаан будаа. 10.

Энэхүү систем нь жижиг электрон нүдний суулгацыг хар нүдний шил дээр суурилуулсан видео камертай хослуулсан. Суулгац дахь 16 электродын массив нь нүдний торлог бүрхэвчтэй холбогдож, фоторецепторуудад нөлөөлдөг. Тэдэнд илгээсэн дохио нь камераас нэлээд хол зайд дамждаг: боловсруулах процессороор дамжин, дараа нь радио сувгаар чихний ард байрлах хүлээн авагч руу, дараа нь арьсан доорх утаснуудын дагуу нүдний суулгац руу сунадаг. Энэ систем нь зөвхөн торлог бүрхэвчийн фоторецепторууд суларч, гэмтсэн өвчтөнүүдтэй ажиллах боломжтой боловч харааны мэдрэл нь эрүүл байдаг.

Мэдрэлийн бүтэц, тэдгээрийн үйл ажиллагааг нөхөн сэргээх оролдлого хийгдэж байна. Үүнийг morphing (mapping) гэж нэрлэдэг. мэдрэлийн холболтуудцахиурын электрон хэлхээнд . Ийм байдлаар торлог бүрхэвчийг хувиргах замаар нейроморф микрочипүүд үүсдэг. мэдрэлийн эд 0.5 мм зузаантай, бүрээстэй арын хананүднүүд. Нүдний торлог бүрхэвч нь тусгайлсан таван давхаргаас тогтдог мэдрэлийн эсүүдболон харааны дүрс (зураг) урьдчилан боловсруулах, задлах гүйцэтгэдэг хэрэгтэй мэдээлэл, тархинд нэвтрэхгүйгээр, түүний нөөцийг ашиглахгүйгээр.

Цахиурын торлог бүрхэвч нь хүний ​​толгойн хөдөлгөөнийг мэдэрдэг. Visio1 чип дээрх дөрвөн төрлийн цахиурын зангилааны эсүүд нь нүдний торлог бүрхэвчийн бодит эсүүдийг дуурайж, харааны урьдчилсан боловсруулалтыг гүйцэтгэдэг. Зарим эсүүд харанхуй хэсэгт (улаан), зарим нь цайвар хэсэгт (ногоон) хариу үйлдэл үзүүлдэг. Гурав, дөрөв дэх эсүүд нь объектын урд (шар) ба хойд (цэнхэр) хил хязгаарыг хянадаг. Кодыг тайлах замаар гаргаж авсан хар цагаан зургууд нь нүдний торлог бүрхэвчийн мэдрэлийн имплант суулгаснаар хараагүй хүн юу харж болохыг харуулдаг.

МОСКВА, 5-р сарын 13 - РИА Новости.Америкийн биотехнологичид эрчим хүчний систем шаарддаггүй, хэт улаан туяаны эрчим хүчээр ажилладаг хиймэл торлог бүрхэвчийн эх загварыг бүтээсэн тухай Nature Photonics сэтгүүлд нийтлэгдсэн нийтлэлд өгүүлжээ.

Өнөөдөр дэлхий даяар эрдэмтэд онолын хувьд доройтсон өвчин, ослын улмаас алсын хараагаа сэргээж чадах хэд хэдэн төрлийн суулгац бүтээж байна. Зарим тохиолдолд биологичид үүдэл эс эсвэл торлог бүрхэвчийн бие даасан эсүүд дээр туршилт хийж байгаа бол зарим тохиолдолд физикч, биотехнологичид хүн, амьтны тархитай ажиллах янз бүрийн электрон төхөөрөмжийг тохируулахыг оролдож байна. Гэвч одоогоор ямар ч судалгаанд дорвитой ахиц гарсангүй.

Кибер нүд

Стэнфордын их сургуулийн (АНУ) Жеймс Лоудин тэргүүтэй хэсэг эрдэмтэд өндөр нарийвчлалтай зураг авахад тохиромжтой, гадны эрчим хүчний эх үүсвэр шаарддаггүй шинэ төрлийн электрон торлог бүрхэвчийг зохион бүтээсэн нь ийм технологийг хөгжүүлэхэд саад болж байна.

"Бидний шинэ бүтээл гэрлийг цахилгаан импульс болгон хувиргаж, байшингийн дээвэр дээрх нарны зайн хавтантай бараг адилхан ажилладаг. Гэхдээ манай тохиолдолд цахилгаан нь хөргөгчийг тэжээдэггүй, харин нүдний торлог бүрхэвч рүү дохио хэлбэрээр илгээгддэг." гэж багийн гишүүдийн нэг Даниел Паланкер (Дэниел Паланкер) тайлбарлав.

Хиймэл торлог бүрхэвчЛаудин ба түүний хамтран ажиллагсдын нүд нь гэрэл мэдрэмтгий элемент, цахилгаан үүсгүүр болон бусад элементүүдийг нэгтгэсэн олон тооны микроскопийн нэг цахиур хавтангийн багц юм. Энэхүү нүдний торлог бүрхэвчийг ажиллуулахын тулд танд суурилуулсан видео камер бүхий тусгай нүдний шил, дүрсийг боловсруулдаг халаасны компьютер хэрэгтэй.

Энэ төхөөрөмж нь дараах байдлаар ажилладаг: нүдний шилний камер нь гэрлийг электрон импульсийн хэсэг болгон хувиргадаг. "Хүрээ" бүрийг компьютер дээр боловсруулж, баруун, зүүн нүдэнд зориулж хоёр хэсэгт хувааж, нүдний шилний арын хэсэгт байрлах хэт улаан туяаны ялгаруулагчид дамжуулдаг. Нүдний шил нь хэт улаан туяаны цацрагийн богино импульс ялгаруулдаг бөгөөд энэ нь нүдний торлог бүрхэвч дээрх фотосенсоруудыг идэвхжүүлж, дүрсийг оптик мэдрэлийн эсүүдэд кодлодог цахилгаан импульсийг дамжуулдаг.

"Орчин үеийн имплант нь маш том хэмжээтэй бөгөөд нүдэнд шаардлагатай бүх эд ангиудыг оруулах мэс засал нь үнэхээр нарийн төвөгтэй байдаг. Манай тохиолдолд мэс засалч зөвхөн торлог бүрхэвчинд нэг жижиг зүсэлт хийж, төхөөрөмжийн гэрэл мэдрэмтгий хэсгийг дүрнэ. гэж Паланкер үргэлжлүүлэв.

Хэт улаан туяаны ойлголт

Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар хэт улаан туяаг ашиглан мэдээлэл дамжуулах нь үндсэн хоёр давуу талтай. Нэгдүгээрт, энэ нь гэрэл мэдрэмтгий эсүүд хариу үйлдэл үзүүлэхгүй тул амьд торлог бүрхэвчийн эсүүдэд өвдөлт үүсгэхгүйгээр импульсийн хүчийг маш өндөр түвшинд нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. хэт улаан туяаны цацраг. Хоёрдугаарт, өндөр цацрагийн хүч нь нүдний торлог бүрхэвчийн доорх мэдрэлийн эсүүд ноцтой гэмтсэн эсвэл цахилгаан импульс муу хариу үйлдэл үзүүлэх тохиолдолд дүрсний тод байдлыг сайжруулдаг.

Эрдэмтэд өөрсдийн шинэ бүтээлийг хараагүй, сохор хархнаас авсан торлог бүрхэвч, мэдрэлийн эдэд туршиж үзсэн байна. Энэ туршилтаар тэд торлог бүрхэвчийн жижиг хэсгүүдэд фотоволтайк эсийг холбож, зэргэлдээх мэдрэлийн эсүүдтэй электродуудыг холбож, үзэгдэх болон хэт улаан туяанд өртөх үед импульс ялгаруулж эхэлсэн эсэхийг хянаж байв.

2015 оны дөрөвдүгээр сарын 28

Профессор Даниел Паланкераар ахлуулсан Стэнфордын Их Сургуулийн Анагаах Ухааны Сургуулийн судлаачид нүдний торлог бүрхэвчийн утасгүй суулгац зохион бүтээсэн бөгөөд энэ нь нүдний харааг одоо байгаа төхөөрөмжүүдээс тав дахин илүү сайн сэргээдэг. Харханд хийсэн судалгааны үр дүн нь шинэ төхөөрөмж нь өвчтэй өвчтөнүүдэд үйл ажиллагааны алсын хараа өгөх чадварыг харуулж байна дегенератив өвчинторлог бүрхэвчийн пигментийн дистрофи, толбоны доройтол зэрэг нүдний торлог бүрхэвчийн өвчин.

Торлог бүрхэвчийн дегенератив өвчин нь фоторецепторуудыг устгахад хүргэдэг - саваа ба боргоцой гэж нэрлэгддэг нүдний бусад хэсэг нь дүрмээр бол сайн хэвээр байна. Шинэ суулгац нь хоёр туйлт эс гэж нэрлэгддэг торлог бүрхэвчийн мэдрэлийн эсийн нэг популяцийн цахилгаан өдөөлтийг ашигладаг. Эдгээр эсүүд нь фоторецепторын дохиог зангилааны эсүүдэд хүрэхээс өмнө боловсруулдаг бөгөөд энэ нь харааны мэдээллийг тархинд илгээдэг. Хоёр туйлт эсийг өдөөх замаар суулгац нь торлог бүрхэвчийн мэдрэлийн системийн байгалийн чухал шинж чанаруудын давуу талыг ашигладаг бөгөөд эдгээр эсүүдэд чиглээгүй төхөөрөмжүүдээс илүү нарийвчилсан дүрслэл өгдөг.

Цахиурын ислээр хийсэн суулгац нь өвчтөний нүдэн дээр зүүсэн тусгай нүдний шилээр ялгарах гэрлийг хувиргадаг зургаан өнцөгт фотоэлектрик пикселүүдээс бүрддэг. цахилгаан. Эдгээр цахилгаан импульс нь торлог бүрхэвчийн хоёр туйлт эсийг өдөөж, тархинд хүрдэг мэдрэлийн каскадыг өдөөдөг.

буцаж

Мөн уншина уу:

2015 оны дөрөвдүгээр сарын 06

Соронзон долгион ямар харагддаг вэ?

Хараагүй хархны тархины бор гадаргын харааны мэдээллийг боловсруулах үүрэгтэй хэсгүүдэд дохио дамжуулдаг хатуу төлөвт луужингийн чип нь амьтанд геомагнитын талбайг "харах" боломжийг олгосон.

2013 оны 6-р сарын 20-нд уншина уу

Торлог бүрхэвчийн утасгүй протез

Стэнфордын их сургуулийн биотехнологичид эрчим хүчний эх үүсвэргүйгээр ажилладаг, хамгийн бага эрчим хүч шаарддаг хархуудын нүдэнд торлог бүрхэвчийн протезийг амжилттай шилжүүлэн суулгажээ. мэс заслын оролцоосуулгацын хувьд.

2013 оны 2-р сарын 22-нд уншина уу

Цахим торлог бүрхэвч сайжирч байна

Утасгүй бионик торлог бүрхэвчАльфа IMS нь гадаад камергүйгээр ажилладаг чөлөөт хөдөлгөөннүдний торлог бүрхэвчийн ойролцоох мэдрэлийн давхарга руу 1500 пикселээс дохио илгээдэг. оптик мэдрэл, фоторецептор эсийн ажлыг бүрэн дуурайлган хийдэг.

2013 оны 2-р сарын 18-нд уншина уу

Анхны цахим торлог бүрхэвч АНУ-ын зах зээлд нэвтэрч байна

FDA анхны хиймэл торлог бүрхэвчийг баталлаа, нүдний торлог бүрхэвчийн зарим функцтэй суулгац хийх төхөөрөмж нь нүдний хараагаа алдсан хүмүүст туслах болно. удамшлын өвчин- ретинит пигментоз.

2012 оны 5-р сарын 14-нд уншина уу

Батерейгүй оптоэлектроник торлог бүрхэвч

Хиймэл торлог бүрхэвчийг бий болгохын тулд эрдэмтэд хэт улаан туяагаар идэвхжсэн фотоэлелүүдийг ашиглахаар шийдсэн бөгөөд энэ нь харааны мэдээллийг дамжуулахыг эрчим хүчний дамжуулалттай хослуулж, суулгацын дизайныг хялбарчлах боломжийг олгосон.