Umelé oko

Umelé oko
Donedávna lákali technológov možnosti skutočného pripojenia nejakého zariadenia bezprostredne na nerv. Pokroky v technológii umožnili pripojiť malé časti kremíka ako vysielača k neurónu. Aktuálne výskumy zužitkovávajú túto technológiu k vyvinutiu sietnicovej a kôrovej stimulácie, kde svetlo je konvertované na elektrické signály, ktoré sú bezprostredne pripojené k nervovým bunkám a posielané do mozgu.

Hoci bionika už otvorila dvere pre výmenu šošoviek a rohoviek, stále sa snaží pochopiť ako zostrojiť nové umelé oko pre tých, ktorí majú poruchu zraku. Vyvíjajú sa dva typy prístrojov:

   1. kôrový (cortical) implantát
   2. očný (ocular) implantát

Kôrový (cortical) implantát
Výskumný tím Dobelleho ústavu so sídlom v New Yorku v spolupráci so svojou spoločnosťou na Long Islande a vo Švajčiarsku oznámili svetu, že sa im podarilo po 30-tich rokoch snaženia vyvinúť umelý optický systém, pomocou neho je umožnené slepým osobám nezávislý pohyb aj v neznámom prostredí. A nielen to. Je im umožnené dosiahnuť i zrakovú ostrosť 20/400. Videnie je čiernobiele, obraz sa skladá z bielych bodiek na čiernom podklade, je tunelovité a rozsah zorného poľa je obmedzený v rozmedzí 2 x 8 palcov.

Dr. Dobelle začal so svojim výskumom v roku 1970 pokusnou stimuláciou mozgovej kôry 37 dobrovoľníkov a prvé „oko“ vyskúšal v roku 1978. Problémom vtedy bola jeho obrovská hmotnosť, vtedajší prístroj vážil cez 800 kg, terajší má váhu 5 kg.

Prístroj sa skladá z miniatúrnej kamery a ultrazvukového diaľkomeru, umiestneného v ráme okuliarov. Takto získané signály sú potom prenášané káblom k miniatúrnemu počítaču, ktorý sa nosí v balíčku na chrbte. Počítač potom tieto informácie spracováva pomocou zložitého zobrazovacieho programu. Pomocou vzorcov obrazovú informáciu zjednoduší a očistí od šumu na základe kontrastných rozhraní. Potom je spustený druhý mikroprocesor, ktorý prenáša obrazovú informáciu na impulzy pre 68 platinových elektród implantovaných na povrch zrakovej mozgovej kôry. Spôsob vyriešenia zavedenia vodičov cez kožu človeka na dobu približne 20 rokov bez nebezpečenstva vniknutia infekcie či iných komplikácií pre užívateľa, bola jedna z najdôležitejších podmienok pre realizáciu umelého oka. Každá elektróda vydáva, ak je stimulovaná, 1 - 4 blízko seba umiestnených zábleskov podobných hviezdam na oblohe.

Kôrový (cortical) implantát

V časopise Juournal of the American society of Arteficial Internal Organs je popísaný prípad 62 ročného muža oslepeného vo svojich 36 rokoch po úraze. Len čo sa naučil používať systém a naučil sa „čítať“ z obrazovky, bol schopný čítať písmena o veľkosti 2 palcov zo vzdialenosti 5 stôp. U iného pacienta, oslepeného pred 60 rokmi vo veku 5 rokov, bol prístroj nefunkčný. Tento prístroj je vhodný pre ľudí, ktorí oslepli v neskoršom veku a to len prednedávnom. Pre jeho fungovanie je zrejme nutné, aby mozog bol schopný vedieť vidieť. V prípade, že to nikdy nevedel alebo to zabudol, nie je prístroj schopný funkcie.

Očný (ocular) implantát
Vedci z North Carolina State University, University of North Carolina-Chapel Hill a Johns Hopkins University vyvíjajú mikročíp, ktorý by mohol navrátiť zrak ľudom so sietnicovou pigmentózou a genetickou poruchou charakteristickou zničeným videním a prípadnou slepotou.

ARCC (artificial retina component chip) má len dva milimetre štvorcové, tenulinký kremíkový mikročip je uložený pri fotocitlivých článkoch a elektródach. So svojou veľkosťou, ARCC môže byť implantovaný do slepého oka blízko zrakového centra sietnice. Aktivovaný od vonkajšieho laseru zameraného na fotogalvanické články, fotocitlivé články v mikročipe prijímajú svetlo a obrazy cez zreničku.

Fotocitlivé články konvertujú svetlo a obrázky na elektrické impulzy, ktoré stimulujú nervové uzliny (ganglie) umiestnené za sietnicou. Pokiaľ je stimulovaná sietnica prostredníctvom elektród, prístroj čiastočne obnovuje vizuálnu informáciu. Prototyp čipu je vyleštený na hrúbku menej ako .02 mm čo umožňuje prechádzať svetlu a obrazu cez čip na fotosenzory umiestené na spodku (chrbte) čipu.

Hoci bežný vzor ARCC neobnoví úplne videnie, ale umožní vidieť tvary a určiť smer pohybu. Myšlienka tohto projektu sa zrodila v roku 1988, keď výskumníci stimulovali elektrickým prúdom nervovú uzlinu (gangliu) umiestnenú za sietnicou slepého človeka a ukázalo sa, že bol schopný vidieť body svetla. Ukážka dokázala, že nervy vzadu za sietnicou sú stále funkčné napriek tomu, že sietnica je poškodená.

Výskumníci sa snažia navrhnúť mikročip tak, aby bol čo najmenej agresívny na očné tkanivo ako je to len možné. Použitím vonkajšieho laseru na napájanie mikročipu eliminovali potrebu budúcej operácie na výmenu zdroja energie a takisto bol eliminovaný problém ako udržať baterku schopnú života vo vlhkom, slanom prostredí oka. Laserový lúč môže prejsť cez očnú rohovku bez poškodenia tkaniva rohovky. Navyše, laser, aktivovaný malou baterkou, sa môže hodiť k normálnym okuliarom a namierený na ARCC fotogalvanický článok.

Do budúcnosti ARCC by mal byť navrhnutý tak, aby chránil očné tkanivo. Elektródami nebude prechádzať elektrický prúd na stimuláciu nervových uzlín. Namiesto elektrického prúdu bude stimulovať nervové uzliny náboj z doskových elektród. Takto sa bude chrániť tkanivo sietnice, ktoré môže byť poškodené elektrickým prúdom.

Očný (ocular) implantát

Zdroj 
 

Oko
Neuroprostetika