“Электронное зрение” – миф или реальность?
Изучая разные статьи об использовании новых технологий в медицине,очень заинтересовала тема «электронного зрения». Насколько это реально? Где это возможно? И,наконец,сколько это стоит?
Материалов по данному вопросу в паутине не так уж и много. На проанализировав имеющиеся, перейдем к конкретным фактам.
Концепция создания электронного зрения для людей обсуждается в кругах специалистов не первый год. Но действительно реализуемых проектов общественности ученые предоставили не так и много. Впервые в истории в Великобритании была проведена операция по имплантации офтальмологических электронных чипов. Двое британцев, которые много лет были совершенно слепы, частично обрели зрение. Их глаза теперь способны различать свет и тени — для тех, кто десятилетиями жил в полном мраке, это огромный прогресс. Имплантации были проведены в Офтальмологическом госпитале Оксфорда и Госпитале Королевского колледжа Лондона в рамках клинического испытания.
Автор исследования, хирург, профессор Роберт МакЛарен, говорит: «Это первые пациенты, зрение которых частично восстановилось после долгих лет полной слепоты. В предыдущих исследованиях восстановления зрения с помощью стволовых клеток и других методик обычно участвовали пациенты, имевшие хотя бы какое-то остаточное зрение». Он также подчеркнул, что в отличие от подобного немецко-венгерского исследования 2010 года, когда в результате такой же операции пациент смог различать буквы, имплантанты британцев компактны и портативны, а пациент из Финляндии мог читать лишь в лабораторных условиях.
Импланты были разработаны немецкой фирмой Retina Implant AG. По словам профессора МакЛарена, они пока не рассматриваются как полноценное лечение слепоты, в всего лишь являются частью клинического испытания.
В 2012 году британские специалисты из Оксфордской глазной клиники вживили в сетчатку глаза Робина Миллара (музыкант и продюсер),электронный мискрочип,похожий на те,что используют при производстве камер мобильных телефонов. Сверхчувствительный датчик,площадью в 3 кв.мм может передавать изображение в 1500 пикселей.
Хирург Тим Джексон поясняет: “Чип реагирует на свет. Это пока всего лишь базовое зрение, оно даёт нечёткое изображение. Но когда когда человек немного привыкает, он начинает воспринимать его. Наш пациент уже может видеть предметы на столе и даже начинает различать формы”.
Микрочип преобразует свет в электронный сигнал, который доходит до области головного мозга, отвечающей за визуальную обработку полученной информации. А через какое-то время активизируется функция обработки получаемых при помощи чипа образов. “Самым большим сюрпризом для меня и для всей команды исследователей стало то, что через два дня после вживления чипа я начал видеть цветные сны, впервые за последние 25 лет, – рассказывает Робин Миллар. – Словно часть моего мозга, которая всё это время спала, на самом деле хотела, чтобы ее разбудили вот таким образом”.
Коллега британцев из США (Калифорнийский университет) физик Алан Литке совместно с американской компанией Second Sight разработал микросхему, на базе которой создаются протезы сетчатки, по своим возможностям максимально приближенные к параметрам естественного зрительного восприятия. Новый чип может записывать сигналы или стимулировать их в отдельных клетках сетчатки тончайшего глазного механизма.
Итак, после 20 лет исследований,разработок и клинических испытаний люди с нарушениями зрения получили реальный шанс увидеть что-нибудь. Argus использует миниатюрную камеры,встроенныю в очки пациента, и цифровой сигнальный процессор для преобразования изображения реального мира в серию коротких электрических импульсов, которые передаются на набор электродов, имплантированных в сетчатку глаза. Эти импульсы стимулируют оставшиеся непораженные клетки сетчатки, чтобы они посылали сигналы зрительному нерву в мозг. В зависимости от того,какой электрод отправляет сигнал, мозг получает либо светлое, либо темное пятно.
Иными словами, протез сетчатки Argus позволяет видеть очертания объектов с контрастными переходами. Это могут быть предметы обстановки в комнате, дверные проёмы, автомобили и т. п. То есть это, конечно, не полное восстановление зрения. Кроме того, протез сетчатки не может использоваться пациентами с повреждённым зрительным нервом.
Есть и ещё одно препятствие на пути внедрения технологии. Дело в том, что после появления устройства его одобрение властями может продлиться многие годы. В случае с Argus это привело к тому, что используемый сигнальный процессор попросту морально устарел, поскольку был спроектирован 10 лет назад. Понятно, что возможности современных электронных чипов могли бы вывести искусственное зрение на качественно новый уровень, но на это потребуются новые проверки, тесты и разрешения от регулирующих органов. Разумеется, Second Sight рассматривает возможность апгрейда электроники Argus. Но ради ускорения инноваций на первых порах планируется лишь улучшение программного обеспечения для повышения разрешения картинки и автоматической регулировки яркости.
Не отстали от зарубежных коллег и наши соотечественники. Индивидуальный предприниматель из Москвы Протопопов А.П. на своем сайте предлагает собственное изобретение, позволяющее слепым людям видеть. Электронное устройство позволит им увереннее ориентироваться в пространстве, узнавать предметы в квартире и на улице, позволит во многих случаях обходиться без проводника. Читать с помощью «электронного зрения» они не смогут, конечно, но «увидеть» стоящий на столе стакан, катящийся по полу мяч, подошедшую любимую собаку, точно войти в дверной проем, обойти на улице фонарный столб… всё это станет вполне возможным для них. Основной принцип действия – передача изображения с видеокамеры, располагаемой между глазами человека, на матрицу электродов, прижимаемую к языку. Матрица представляет собой прямоугольное поле точечных электродов с размером примерно 3×3 сантиметра. При работе устройства, электрический потенциал каждого такого электрода точно совпадает по уровню с яркостью соответствующей точки изображения, получаемого видеокамерой. Таким образом, изображение с видеокамеры фактически проецируется на язык человека, который ощущает отображаемый предмет (на языке) в виде легких покалываний. Большинство людей сравнивают ощущения на языке с пузырьками шампанского. Сначала это несколько непривычно, но через некоторое время человек настолько привыкает «опознавать языком» окружающие его предметы, что они сразу начинают представляться ему соответствующими образами в сознании. Он начинает уверенно ориентироваться в пространстве и легко узнавать знакомые ему предметы, постепенно всё более осваиваясь и запоминая образы всё большего числа окружающих его вещей.
Разработка электроники для этого устройства выполнена на 32-х разрядном микроконтроллере Atmel AT32UC3A0512. Использован готовый модуль видеокамеры TGA130V10 с видео-чипом OV9650 производства OmniVision Technologies. Электронная схема матрицы целиком состоит из транзисторов BC847, которые нужны в качестве ключевых элементов. Разработка электроники этого устройства предполагала размещение печатной платы в корпусе маски для плавания под водой. Таким образом, удается избавиться от внешнего, дополнительного блока управления и мешающего движениям кабеля, соединяющего внешний блок с видеокамерой, расположенной на лице человека. В такой маске можно даже заниматься спортом, не опасаясь за падение видеокамеры, и не боясь зацепиться проводами за какие-либо предметы. Почему именно язык,а не рука? Рука и язык — это не одно и тоже. При передаче сигнала на язык, у натренировавшегося человека сразу в сознании всплывает образ той вещи, которую он «видит». Этот процесс не имеет ничего общего с ощупыванием рукой, например. Поэтому здесь нужен именно язык.
В России данное устройство не производится, и купить его здесь не получится. Можно попытаться заказать непосредственно в Великобритании. Цена у них была около $10.000.
Ученые полагают, что на решение оставшихся проблем и эксперименты уйдет не менее пяти лет. Но, несмотря на это, исследователи уверены, что темпы развития офтальмологического протезирования в скором будущем позволят вернуть слепым людям способность видеть все краски этого мира.
Источники информации и фото:
https://www.abc-gid.ru/
https://www.rbcdaily.ru/
https://compulenta.computerra.ru/
https://razrabotka.pro/