دانشمندان با ساخت یک چشم مصنوعی که در پشت چشم قرار گرفته و به میمون‌ها کمک می‌کند تا طرح‌هایی را که به طور مصنوعی به مغزشان القا شده ببینند، یک گام به بازگرداندن بینایی به افراد نابینا نزدیک‌تر شدند. این تکنولوژی که توسط یک تیم در موسسه نوروساینس هلند ابداع شد، در مجله "ساینس" (Science) شرح داده شده است.

مفهوم چشم بیونیک مبتنی بر ایده‌ای است که نخستین بار چند دهه پیش شکل گرفت: تحریک الکترونیکی مغز به منظور دیدن نقاطی نورانی موسوم به "فُسفِن" که مشابه پیکسل‌های روی صفحه کامپیوتر هستند.این ایده به خاطر محدودیت‌های فنی هیچ‌گاه به طور کامل تحقق پیدا نکرده بود.

قشر بصری

تیم تحقیقاتی مستقر در موسسه نوروساینس هلند، پیوندهایی را ساخته‌اند که شامل 1024 الکترود هستند که به قشر بصری دو میمون بینا سیم‌کشی شده‌اند. تصاویری که توسط این چشم‌های بیونیک جدید مشاهده می‌شوند‌، در مقایسه با تصاویر رویت شده توسط نمونه‌های قبلی از وضوح بسیار بالاتری برخوردارند. قشر بصری در عقب مغز قرار دارد و بسیاری از خصوصیات آن بین انسان و نخستی‌سانان مشترک است.

تیم مذکور از کوچک‌سازی بهره نموده و سیستمی را ابداع نمودند که آن‌ها را مطمئن سازد که جریان‌های ورودی به قدر کافی بزرگ هستند تا بتوانند نقاطی را ایجاد نمایند که در عین رویت‌پذیر بودن، بیش از اندازه بزرگ نباشند.

چشم بیونیک بی‌سیم

سرپرست تیم تحقیقاتی میگوید که اعضای تیمش امیدوارند که بتوانند ظرف حدود سه سال، ابزارهای مشابهی را برای انسان‌ها تولید کنند. اما الکترودهایی که این تیم استفاده کرده، به سوزن‌های سیلیکونی نیاز دارند و این سوزن‌ها حدود یک سال کار می‌کنند و پس از آن، بافت اطراف سوزن‌ها رشد کرده و در نتیجه، سوزن‌ها کارایی خود را از دست می‌دهند.

استفاده از چشم بیونیک بی‌سیم میتواند بهترین راه حل برای رفع این مشکل باشد زیرا دیگر لازم نیست که چشم مصنوعی را به پشت جمجمه فرد پیوند زد و با این کار وی را در معرض خطر عفونت قرار داد.

خوشبختانه، تولید و توسعه تکنولوژی‌ها و ابزارهای بی‌سیم که با مغز تعامل دارند، به سرعت رو به رشد است. چشم بیونیک تنها برای افرادی مناسب است که قبلا بینایی داشتند ولی به علت بیماری یا سانحه بینایی خود را از دست دادند.

در افرادی که نابینا متولد شده‌اند، مغز، قشر بصری را به کارهای دیگری اختصاص می‌دهد. ولی در افرادی که نابینای مادرزاد نیستند، پس از اینکه بینایی شخص از کار می‌افتد، قشر بصری مغز بلااستفاده باقی می‌ماند.

چشم بیونیک چیست؟

چشم بیونیک، یک چشم مصنوعی است که حس بینایی را به مغز منتقل می‌سازد. چشم بیونیک متشکل است از سیستم‌های الکترونیکی که شامل سنسورهای تصویر، میکرو‌پردازشگرها، گیرنده‌ها، فرستنده‌های رادیویی و تراشه‌های شبکیه می‌باشد. این تکنولوژی به نابینایان کمک می‌کند که بتوانند ببینند.

تراشه رایانه‌ای چشم بیونیک در پشت چشم فرد نابینا کار گذاشته شده و به یک دوربین ویدئویی کوچک که در عینک فرد جاسازی شده، متصل می‌گردد. تصویر ضبط شده توسط دوربین روی تراشه متمرکز شده و به سیگنالی الکترونیکی که مغز می‌تواند تفسیرش کند، تبدیل می‌گردد. تصاویر تولید شده توسط چشم بیونیک چندان کامل نیستند ولی به قدر کافی واضح هستند که بتوان تشخیصشان داد. چشم بیونیک پیوند زده شده، سلول‌های بیمار شبکیه را دور زده و داخل سلول‌های سالم می‌شود.

چشم بیونیک چگونه کار می‌کند؟

چشم بیونیک از 3500 فوتودیود (دیود نوری) تشکیل شده که در پشت شبکیه فرد کار گذاشته می‌شوند‌. این دیودها، نور معمولی را به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و آن را به مغز ارسال می‌کند.

چشم بیونیک مشابه چشم انسان کار می‌کند چرا که تصویر را از دوربین کوچکی می‌گیرد که در قاب عینک فرد نابینا تعبیه شده است. پس از اینکه دوربین، تصویر را ضبط کرد، آن را به یک تراشه الکترونیکی کوچک ( میکروپردازشگر) ارسال می‌کند. کار میکروپردازشگر این است که داده‌های تصویری را به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل کند و سپس سیگنال‌ها را برای یک گیرنده بفرستد. بعد از آن، سیگنال‌ها از طریق یک کابل بسیار کوچک به صفحه الکترودی که دکترها در پشت چشم فرد نابینا جاسازی کرده‌اند، فرستاده می‌شوند. صفحه الکترود، پالس‌هایی را تولید می‌کند که توسط عصب بینایی به مغز ارسال می‌شوند. اگر عصب بینایی فرد نابینا آسیب دیده باشد، از ابزاری استفاده خواهیم کرد که قادرند سیگنال را از راه‌های دیگری به مغز بفرستند. مغز پس از دریافت سیگنال، شروع به رمزگشایی آن می‌کند و به این ترتیب ما می‌فهمیم که سوژه چیست.

آینده چشم بیونیک

در آینده قادر خواهیم بود که تعداد الکترودهای چشم بیونیک را افزایش داده و از این طریق، تصاویر رنگی و واضح‌تری را برای افراد نابینا به وجود آوریم.

دانشمندان در حال آزمایش چشم‌های بیونیکی هستند که الکترودهای بیشتری دارند و قادرند شبکیه را دور زده و سیگنال‌ها را مستقیما به مغز برسانند.

دیدن با چشم بیونیک چگونه است؟

تصویری که چشم بیونیک به وجود می‌آورد با آنچه که چشم انسان می‌بیند، تفاوت دارد. تصویر ایجاد شده توسط چشم بیونیک، کامل یا واضح نیست. تحریک الکتریکی نورون‌های سالم باعث می‌شود که فرد، نقاط نورانی کوچکی (فسفن‌ها) را رویت کند. رویت فسفن‌ها، پدیده‌ای است که در آن، بدون اینکه نوری وارد چشم‌ها شود، شخص نقاط نورانی را می‌بیند. این پدیده مانند دیدن بعضی رنگ‌هاست زمانی که چشمانتان را می‌بندید.

بنابراین، تصویر ایجاد شده توسط چشم بیونیک عبارت است از یک سری نقاط و اشکال نورانی که به شخص کمک می‌کند تا به طرحی کلی از محیط اطرافش دست یابد.

در حال حاضر، تصاویری که توسط چشم بیونیک ایجاد می‌شوند بسیار ابتدایی بوده و برای کارهایی مانند تشخیص موقعیت یک شی یا فرد و پیدا کردن در، استفاده می‌شوند.

محدودیت‌های چشم بیونیک

همه انواع نابینایی را نمی‌توان از طریق چشم بیونیک درمان نمود. برای مثال، چشم بیونیک نمی‌تواند به افراد مبتلا به آب‌سیاه کمک کند که ببینند. چشم بیونیک، اساسا به نابینایانی کمک می‌کند که به بیماری رِتینیت پیگمِنتوزا مبتلا هستند.

عمل پیوند چشم مصنوعی مانند هر پیوند دیگری یک عمل پرخطر است و ممکن است مشکلات و عوارض جدی به دنبال داشته باشد.

همانطور که می‌دانیم چشم بیونیک یک چشم واقعی نیست و بنابراین نمی‌تواند یک دید ۱۰۰٪ کامل به افراد بدهد.

منابع:

https://circuitdigest.com

https://telanganatoday.com