Un nou ochi artificial imită și poate fi mai performant decât ochii umani

Științii încă nu pot reconstrui pe cineva cu părți bionice ale corpului. Ei nu au tehnologia necesară. Dar un nou ochi artificial aduce cyborgii cu un pas mai aproape de realitate.

Acest dispozitiv, care imită structura ochiului uman, este la fel de sensibil la lumină și are un timp de reacție mai rapid decât un glob ocular real. Poate că nu vine cu capacitățile telescopice sau de vedere pe timp de noapte pe care le avea Steve Austin în serialul de televiziune „The Six Million Dollar Man”, dar acest ocular electronic are potențialul de a avea o vedere mai clară decât ochii umani, relatează cercetătorii în revista Nature din 21 mai.

„În viitor, putem folosi acest lucru pentru proteze de vedere mai bune și pentru umanoizi robotici”, spune inginerul și cercetătorul în domeniul materialelor Zhiyong Fan de la Universitatea de Știință și Tehnologie din Hong Kong.

Ochiul uman își datorează câmpul larg de vedere și vederea de înaltă rezoluție la retina în formă de cupolă – o zonă din spatele globului ocular acoperită de celule care detectează lumina.Fan și colegii săi au folosit o membrană curbată de oxid de aluminiu, împânzită cu nanosenzori de dimensiuni nanometrice, realizată dintr-un material sensibil la lumină numit perovskit (SN: 7/26/17), pentru a imita această arhitectură în globul lor ocular sintetic. Firele atașate la retina artificială trimit citirile de la acești senzori către circuite externe pentru procesare,la fel cum fibrele nervoase transmit semnale de la un glob ocular real la creier.

Globul ocular artificial înregistrează schimbările de iluminare mai repede decât o pot face ochii umani -în aproximativ 30 până la 40 de milisecunde, în loc de 40 până la 150 de milisecunde. Dispozitivul poate, de asemenea, să vadă lumina slabă aproximativ la fel de bine ca ochiul uman. Deși câmpul său vizual de 100 de grade nu este la fel de larg ca cele 150 de grade pe care le poate cuprinde un ochi uman, este mai bun decât cele 70 de grade vizibile pentru senzorii obișnuiți de imagini plate.

În teorie, acest ochi sintetic ar putea percepe o rezoluție mult mai mare decât cea a ochiului uman, deoarece retina artificială conține aproximativ 460 de milioane de senzori de lumină pe centimetru pătrat. O retină reală are aproximativ 10 milioane de celule detectoare de lumină pe centimetru pătrat. Dar acest lucru ar necesita citiri separate de la fiecare senzor. În configurația actuală, fiecare fir conectat la retina sintetică are o grosime de aproximativ un milimetru, atât de mare încât atinge mai mulți senzori în același timp.Doar 100 de astfel de fire se potrivesc pe partea din spate a retinei, creând imagini care au 100 de pixeli.

Pentru a demonstra că fire mai subțiri ar putea fi conectate la globul ocular artificial pentru o rezoluție mai mare, echipa lui Fan a folosit un câmp magnetic pentru a atașa o mică serie de ace metalice, fiecare cu o grosime cuprinsă între 20 și 100 de micrometri, la nanosenzori de pe retina sintetică, unul câte unul. „Este ca o operație chirurgicală”, spune Fan.

Metoda actuală a cercetătorilor de a crea pixeli individuali ultrasmici este impracticabilă, spune Hongrui Jiang, inginer electrician la Universitatea din Wisconsin-Madison, al cărui comentariu asupra studiului apare în același număr al revistei Nature. „Pentru câteva sute de nanofire, bine, în regulă, dar cum rămâne cu milioanele?”. Inginerii vor avea nevoie de o modalitate mult mai eficientă de a fabrica rețele vaste de fire minuscule pe partea din spate a globului ocular artificial pentru a-i oferi o vedere supraumană, spune el.