Un nuovo occhio artificiale imita e può superare gli occhi umani

Gli scienziati non possono ancora ricostruire qualcuno con parti del corpo bioniche. Non hanno la tecnologia. Ma un nuovo occhio artificiale porta i cyborg un passo più vicino alla realtà.

Questo dispositivo, che imita la struttura dell’occhio umano, è altrettanto sensibile alla luce e ha un tempo di reazione più veloce di un vero bulbo oculare. Potrebbe non essere dotato delle capacità telescopiche o di visione notturna che Steve Austin aveva nello show televisivo The Six Million Dollar Man, ma questo oculare elettronico ha il potenziale per una visione più nitida degli occhi umani, riferiscono i ricercatori nella rivista Nature del 21 maggio.

“In futuro, possiamo usarlo per protesi di visione migliori e robotica umanoide”, dice l’ingegnere e scienziato dei materiali Zhiyong Fan della Hong KongUniversity of Science and Technology.

L’occhio umano deve il suo ampio campo visivo e la vista ad alta risoluzione alla retina a forma di cupola – un’area sul retro del bulbo oculare coperta di cellule che rilevano la luce.Fan e colleghi hanno usato una membrana curva di ossido di alluminio, costellata di nanosensori fatti di un materiale sensibile alla luce chiamato perovskite (SN: 7/26/17), per imitare quell’architettura nel loro bulbo oculare sintetico. Fili attaccati alla retina artificiale inviare letture da quei sensori a circuiti esterni per l’elaborazione, proprio come fibre nervose relè segnali da un bulbo oculare reale al cervello.

Il bulbo oculare artificiale registra i cambiamenti di illuminazione più velocemente degli occhi umani – entro circa 30 a 40 millisecondi, piuttosto che 40 a 150 millisecondi. Il dispositivo può anche vedere la luce fioca così come l’occhio umano. Anche se il suo campo visivo di 100 gradi non è così ampio come i 150 gradi che l’occhio umano può prendere, è meglio dei 70 gradi visibili dai normali sensori di immagini piatte.

In teoria, questo occhio sintetico potrebbe percepire una risoluzione molto più alta dell’occhio umano, perché la retina artificiale contiene circa 460 milioni di sensori di luce per centimetro quadrato. Una retina reale ha circa 10 milioni di cellule di rilevamento della luce per centimetro quadrato. Ma questo richiederebbe letture separate da ogni sensore. Nella configurazione attuale, ogni filo collegato alla retina sintetica è spesso circa un millimetro, così grande che tocca molti sensori in una volta. Solo 100 di questi fili si adattano alla parte posteriore della retina, creando immagini che hanno 100 pixel.

Per dimostrare che fili più sottili potrebbero essere collegati al bulbo oculare artificiale per una maggiore risoluzione, il team di Fan ha usato un campo magnetico per attaccare una piccola serie di aghi di metallo, ognuno spesso da 20 a 100 micrometri, ai nanosensori sulla retina sintetica uno per uno. “È come un’operazione chirurgica”, dice Fan.

Il metodo attuale dei ricercatori di creare singoli pixel ultrasmall è poco pratico, dice Hongrui Jiang, un ingegnere elettrico dell’Università del Wisconsin-Madison il cui commento sullo studio appare nello stesso numero di Nature. “Per qualche centinaio di nanofili, ok, va bene, ma per milioni? Gli ingegneri avranno bisogno di un modo molto più efficiente per produrre vaste matrici di minuscoli fili sul retro del bulbo oculare artificiale per dargli una vista sovrumana, dice.