Силиконовыми очами

Технологии в офтальмологии

В последние десять лет произошел заметный сдвиг от фундаментальных исследований клеточного строения глаза и его функционирования на уровне отдельных слоев нейронов к разработке конкретных способов восстановления зрения. Помимо трансплантации фрагментов сетчатки, генной терапии и еще некоторых новых биологических методов лечения заболеваний, вызывающих слепоту, предлагается и совершенно иное, назовем его технологическим, решение. Возможность использования процессоров для реанимации нарушенных зрительных функций стала вполне реальной совсем недавно, с появлением современных технологий изготовления кремниевых микрочипов и микроэлектродных матриц, а также с развитием хирургических методов. Однако сама идея электронного протезирования насчитывает десятки лет, и возникла она после многочисленных экспериментов по электростимуляции головного мозга. Еще в 20-е гг. прошлого века исследовались реакции визуальной области коры мозга на импульсы, передаваемые через электроды. Позднее были проведены аналогичные эксперименты по стимуляции зрительного нерва и нейронов сетчатки. В целом опыты in vivo на животных и людях позволили сделать один принципиальный вывод: внешнее раздражение через введенные в глазное яблоко или внутрь черепа электроды вызывает визуальные ощущения разного характера. Конкретно в ответ на электрические сигналы было зафиксировано возникновение фосфенов (элементарных зрительных ощущений), которые представляют собой скопления световых точек разного цвета и яркости. Их положение в зрительном поле, как удалось продемонстрировать, соответствует позиции электрода. Имея в виду это обстоятельство, ученые начали работать над тем, чтобы сделать реакции адекватными, т. е. превратить возникающие примитивные визуальные образы в нечто хотя бы с минимальной степенью точности напоминающее внешнюю картинку реальности.

На сегодняшний день существует несколько конструктивных решений, которые микроэлектроника предлагает офтальмологии. Различные прототипы электронных протезов предназначены для групп пациентов с теми или иными заболеваниями, нарушающими работу глаза. Характер и степень повреждений определяют выбор конкретного подхода. Один из них – создание функциональных аналогов светочувствительного слоя сетчатки. Эти устройства адресуются пациентам, страдающим от дегенерации фоторецепторов (известных по школьному учебнику биологии палочек и колбочек), но при этом сохранившим вполне дееспособными остальные компоненты своей природной зрительной системы. Другим направлением работы является создание искусственных систем, полностью заменяющих глаз. В рамках разработки основных концепций реализуются различные исследовательские проекты.

Дмитрий Томилов
19.11.2001  XTERRA