Egy új mesterséges szem utánozza és felülmúlhatja az emberi szemet

A tudósok még nem tudnak újraépíteni valakit bionikus testrészekkel. Nincs meg a technológia. De egy új mesterséges szem egy lépéssel közelebb hozza a kiborgokat a valósághoz.

Ez az eszköz, amely az emberi szem szerkezetét utánozza, körülbelül olyan érzékeny a fényre és gyorsabb reakcióidővel rendelkezik, mint egy valódi szemgolyó. Lehet, hogy nem rendelkezik olyan távcsöves vagy éjjellátó képességekkel, mint Steve Austin A hatmillió dolláros ember című tévésorozatban, de ez az elektronikus okulár képes az emberi szemnél élesebb látásra – írják a kutatók a Nature május 21-i számában.

“A jövőben ezt jobb látásprotézisekhez és humanoid robotokhoz használhatjuk” – mondja Zhiyong Fan mérnök és anyagtudós a Hongkongi Tudományos és Technológiai Egyetemről.

Az emberi szem széles látómezőjét és nagy felbontású látását a kupola alakú retinának köszönheti – a szemgolyó hátsó részén lévő, fényérzékelő sejtekkel borított területnek.Fan és munkatársai egy hajlított alumínium-oxid membránt használtak, amely egy perovszkit nevű fényérzékeny anyagból készült nanoméretű érzékelőkkel van ellátva (SN: 7/26/17), hogy utánozzák ezt az architektúrát a szintetikus szemgolyójukban. A mesterséges retinához rögzített vezetékek az érzékelők leolvasásait külső áramkörbe küldik feldolgozásra, ahogyan az idegrostok továbbítják a jeleket a valódi szemgolyóból az agyba.

A mesterséges szemgolyó gyorsabban érzékeli a fényváltozásokat, mint az emberi szem – körülbelül 30-40 milliszekundumon belül, a 40-150 milliszekundum helyett. Az eszköz a halvány fényt is körülbelül olyan jól látja, mint az emberi szem. Bár a 100 fokos látómező nem olyan széles, mint az emberi szem által felvehető 150 fok, mégis jobb, mint a szokásos lapos képérzékelők által látható 70 fok.

Az elmélet szerint ez a szintetikus szem sokkal nagyobb felbontást képes érzékelni, mint az emberi szem, mivel a mesterséges retina négyzetcentiméterenként körülbelül 460 millió fényérzékelőt tartalmaz. Egy valódi retinán négyzetcentiméterenként körülbelül 10 millió fényérzékelő sejt van. Ehhez azonban minden egyes érzékelőtől külön leolvasásra lenne szükség. A jelenlegi elrendezésben a mesterséges retinához csatlakoztatott minden egyes vezeték körülbelül egy milliméter vastag, olyan nagy, hogy egyszerre sok érzékelőt érint. 100 ilyen vezeték fér el a retina hátoldalán, ami 100 pixeles képet eredményez.

Megmutatva, hogy a nagyobb felbontás érdekében vékonyabb drótok is csatlakoztathatók a mesterséges szemgolyóhoz, Fan csapata mágneses mezőt használt, hogy egyenként 20-100 mikrométer vastagságú fémtűk kis csoportját egyenként a szintetikus retinán lévő nanoszenzorokhoz rögzítse. “Ez olyan, mint egy sebészeti beavatkozás” – mondja Fan.

A kutatók jelenlegi módszere az egyes ultrakisméretű pixelek létrehozására nem praktikus, mondja Hongrui Jiang, a Wisconsin-Madison Egyetem villamosmérnöke, akinek a tanulmányhoz fűzött kommentárja a Nature ugyanebben a számában jelent meg. “Néhány száz nanodrót esetében oké, rendben, de mi a helyzet a milliókkal?”. Szerinte a mérnököknek sokkal hatékonyabb módszerre lesz szükségük ahhoz, hogy a mesterséges szemgolyó hátulján apró drótok hatalmas tömbjeit állítsák elő, hogy emberfeletti látást biztosítsanak neki.