Un nouvel œil artificiel imite et pourrait dépasser les yeux humains

Les scientifiques ne peuvent pas encore reconstruire quelqu’un avec des parties de corps bioniques. Ils ne disposent pas de la technologie nécessaire. Mais un nouvel œil artificiel rapproche les cyborgs de la réalité.

Ce dispositif, qui imite la structure de l’œil humain, est à peu près aussi sensible à la lumière et a un temps de réaction plus rapide qu’un vrai globe oculaire. Il n’est peut-être pas doté des capacités de télescopage ou de vision nocturne dont disposait Steve Austin dans l’émission télévisée The Six Million Dollar Man, mais cet oculaire électronique a le potentiel d’une vision plus nette que celle des yeux humains, rapportent des chercheurs dans la revue Nature du 21 mai.

« À l’avenir, nous pourrons l’utiliser pour améliorer les prothèses visuelles et les robots humanoïdes », explique l’ingénieur et spécialiste des matériaux Zhiyong Fan de l’Université des sciences et de la technologie de Hong Kong.

L’œil humain doit son large champ de vision et sa vision haute résolution à la rétine en forme de dôme – une zone située à l’arrière du globe oculaire et recouverte de cellules détectant la lumière.Fan et ses collègues ont utilisé une membrane d’oxyde d’aluminium incurvée, parsemée de nanocapteurs fabriqués dans un matériau sensible à la lumière appelé pérovskite (SN : 7/26/17), pour imiter cette architecture dans leur globe oculaire synthétique. Des fils attachés à la rétine artificielle envoient les lectures de ces capteurs à des circuits externes pour traitement,tout comme les fibres nerveuses relaient les signaux d’un vrai globe oculaire au cerveau.

Le globe oculaire artificiel enregistre les changements d’éclairage plus rapidement que les yeux humains – dans environ 30 à 40 millisecondes, au lieu de 40 à 150 millisecondes. L’appareil peut également percevoir une lumière faible aussi bien que l’œil humain. Bien que son champ de vision de 100 degrés ne soit pas aussi large que les 150 degrés que l’œil humain peut saisir, il est meilleur que les 70 degrés visibles par les capteurs d’imagerie plats ordinaires.

En théorie, cet œil synthétique pourrait percevoir une résolution bien plus élevée que l’œil humain, car la rétine artificielle contient environ 460 millions de capteurs de lumière par centimètre carré. Une vraie rétine compte environ 10 millions de cellules détectrices de lumière par centimètre carré. Mais cela nécessiterait des lectures séparées de chaque capteur. Dans la configuration actuelle, chaque fil branché sur la rétine synthétique a une épaisseur d’environ un millimètre, ce qui est si gros qu’il touche plusieurs capteurs à la fois.Seuls 100 de ces fils s’adaptent à l’arrière de la rétine, créant des images qui ont 100 pixels.

Pour montrer que des fils plus fins pourraient être connectés au globe oculaire artificiel pour une plus haute résolution, l’équipe de Fan a utilisé un champ magnétique pour fixer un petit réseau d’aiguilles métalliques, chacune d’une épaisseur de 20 à 100 micromètres, aux nanocapteurs de la rétine synthétique, un par un. « C’est comme une opération chirurgicale », dit Fan.

La méthode actuelle des chercheurs pour créer des pixels individuels ultra petits n’est pas pratique, dit Hongrui Jiang, un ingénieur électrique de l’Université de Wisconsin-Madison dont le commentaire sur l’étude apparaît dans le même numéro de Nature. « Pour quelques centaines de nanofils, d’accord, mais qu’en est-il de millions ? ». Les ingénieurs devront trouver un moyen beaucoup plus efficace de fabriquer de vastes réseaux de minuscules fils à l’arrière du globe oculaire artificiel pour lui donner une vue surhumaine, dit-il.