Создана искусственная сетчатка

Человеческая сетчатка – это не просто набор светочувствительных элементов, палочек и колбочек, но и сложнейшая система первоначальной нейронной обработки информации. На уровне сетчатки происходит своего рода кодирование графических примитивов, из которых состоит падающее на неё изображение окружающего мира. Именно поэтому создать адекватную искусственную замену для сетчатки пока не удавалось – лучшие экспериментальные образцы выдавали разрешение всего в несколько сот пикселей. На днях же произошёл настоящий прорыв в этой области – учёные из университетов Стэнфорда и Пенсильвании создали искусственную сетчатку на основе кремниевых структур. В отличие от предыдущих попыток восстановить пациентам утраченное зрение при помощи внешних камер, новая искусственная сетчатка осуществляет многие функции настоящей человеческой ретины, и поэтому может быть имплантирована непосредственно в глаз без использования внешних камер. Кремневый имплантат потребляет порядка 0.1 Вт энергии и рассчитан на 15 лет безотказной службы.



Функцию нейронных синапсов сетчатки в протезе берут на себя транзисторы. Поскольку в живых системах передача сигнала не дискретна, каждый синапс эмулируют как минимум три транзистора – для пресинаптического и постсинаптического окончаний нервных волокон, а также для модуляции процесса передачи сигнала. Таким образом, учёным удалось заместить функции биполярных, амакриновых и остальных одиннадцати типов нейронов сетчатки. В результате искусственная сетчатка работает не только как набор рецепторов, но и как первоначальный фильтр для зрительной информации, отсеивая всё ненужное, - в точности, как и настоящая сетчатка.



Размер имплантата – 3.5х3.3 мм, для его изготовления используется 5760 фототранзисторов, эмулирующих колбочки с палочками, а также 3600 транзисторов, заменяющих нейроны сетчатки. Изготовлен чип по 0.35-микронному технологическому процессу (для компьютеров он была актуален примерно 8 лет назад), а фототранзисторы образуют сеть с треугольными ячейками с шагом 40 мкм – что примерно в два раза реже, чем расположены рецепторы человеческой сетчатки. Говоря об энергопотреблении, следует отметить, что "живой компьютер" человеческого глаза имеет эффективность в 1000 раз выше. Значение исследований сложно переоценить – в случае успеха люди с повреждённым зрением смогут видеть (для начала примерно так), а всевозможные киберсистемы получат полный аналог человеческого глаза вместо видеокамеры.