¿Por qué no podemos hacer un ojo biónico? La resolución de las cámaras de mano modernas es mejor que la del ojo, tenemos cámaras que pueden hacer más cuadros por segundo que el ojo, y nuestros componentes electrónicos son más pequeños que los nervios. Entonces, ¿cuál es el truco?

El principal desafío no es que no podamos producir un ojo artificial de alta especificación (con cámara de alta resolución, microchips superrápidos y las obras) sino que tenga sentido para los datos que produce. No puede meterse en un pen drive al oído y reproducir videos musicales en su cerebro, ¿o sí?

El ojo biónico es en gran medida una tecnología del futuro, pero no en los términos en que se podría pensar. Todavía es un trabajo en progreso y todavía no hemos encontrado un gran avance. El mayor obstáculo será convertir los datos electrónicos en impulsos nerviosos significativos. Aunque los principios son los mismos, existe un mundo de diferencia entre las señales de la computadora y la conducción nerviosa. Necesitamos algo cercano a los bio-circuitos vistos en la película, Avatar . En la película se lo conoce como una cola neuronal.

¡Esa tecnología todavía no está allí!

Mientras tanto, se están construyendo muchos prototipos en muchos países y muchas personas retina-ciegas están encontrando una visión útil cuando no podían ver en absoluto como esta mujer británica. El ojo Biónico ayuda a la mujer a ver por primera vez en seis años – video

Y ella no está sola.

Con la tecnología actual, las imágenes producidas por el ojo biónico son como la detección de movimiento en el ruido blanco de un televisor que no tiene conexión de cable pero captura algunas ondas de radio gratuitas aleatorias para proyectar algunas imágenes.

La resolución de la imagen puede mejorar en el futuro cercano, pero obviamente está limitada por la función del nervio óptico y la neuroplasticidad del cerebro de un individuo en particular. Las imágenes vistas por una persona pueden ser algo como esto:

El ojo biónico, una posible cura para un ser querido ciego

La visión del color es una posibilidad remota en este punto del tiempo

La tecnología de células madre podría tener algunas respuestas, pero aún es pronto.

En algún momento, debemos encontrar un término medio entre la biología y la electrónica, donde podemos meternos en un pen drive al oído y reproducir videos musicales en nuestro cerebro … No descartaría esa fantasía por completo.

Ya ha sido hecho. Científicos de todo el mundo están trabajando para mejorar el sistema de prótesis de la retina, o lo que mucha gente simplemente llama un ojo biónico. El dispositivo líder en los Estados Unidos se llama Argus II, creado por la compañía de California Second Sight. Cuesta alrededor de $ 145,000 y ha sido utilizado por unas 80 personas con discapacidad visual en los últimos años.

Funciona al combinar una cámara externa con montura de gafas y un implante de retina sofisticado. La cámara usa un microchip pequeño para procesar lo que ve, y luego lo envía de forma inalámbrica al implante de retina, que tiene 60 electrodos que proporcionan información al nervio óptico, que es lo que distingue la luz, el movimiento y las formas.

Pero la visión que la gente obtiene con el ojo biónico no es como la vista típica. Ven el contraste y los bordes de los objetos, pero solo en blanco y negro. La capacidad de ver luz y color de forma natural ha sido eliminada por el daño a varias células de los ojos, pero con el uso suficiente, el cerebro aprende cómo dar sentido a estas imágenes que aparecen en las señales del electrodo. Los usuarios de Argus II informaron haber leído libros con letras grandes, cruzar la calle por su cuenta, navegar en un hogar desconocido o ver imágenes de su pareja por primera vez en décadas.

Desafortunadamente, el Argus II no puede sacar a la gente de la ceguera técnica, que en Estados Unidos es 20/200. Lo mejor que han informado los usuarios es aproximadamente 20/1000. Pero las actualizaciones están llegando. Y aquí es donde las cosas se ponen realmente interesantes.

De hecho,

En el Hospital John Radcliffe de Oxford, se está llevando a cabo un ensayo clínico en el que seis pacientes que han tenido poca o ninguna vista durante muchos años tienen implantado un “ojo biónico” de vanguardia en un intento de devolverles la vista y la independencia. .

1. Resolución y densidad:
La resolución de humaneye aparentemente aproximada es de aproximadamente 576 MP. Necesitamos una lente de cámara que sea tan pequeña y tan capaz como un globo ocular.

2. Ángulo de visión
el ojo humano tiene una distancia focal de aproximadamente 22 mm, esto es engañoso porque (i) la parte posterior de nuestros ojos está curvada, (ii) la periferia de nuestro campo visual contiene progresivamente menos detalles que el centro, y (iii) la escena que percibir es el resultado combinado de ambos ojos.
Cada ojo tiene, individualmente, desde un ángulo de visión de 120-200 °, dependiendo de cuán estrictamente uno define los objetos como “vistos”. De manera similar, la región de superposición de ojo dual es alrededor de 130 ° – o casi tan ancha como una lente de ojo de pez. Sin embargo, por razones evolutivas, nuestra visión periférica extrema solo es útil para detectar el movimiento y objetos a gran escala (como un león que se lanza desde su costado). Además, un ángulo tan amplio aparecería altamente distorsionado y antinatural si fuera capturado por una cámara.

3. Sensibilidad:

La luz enfocada por la córnea y el cristalino (y limitada por el iris y la pupila) alcanza la retina, el revestimiento interno sensible a la luz de la parte posterior del ojo. La retina actúa como un sensor de imagen electrónico de una cámara digital, convirtiendo imágenes ópticas en señales electrónicas. El nervio óptico luego transmite estas señales a la corteza visual, la parte del cerebro que controla nuestro sentido de la vista.

Aquí tenemos que pensar en conexiones muy complejas con el cerebro y cómo es posible que creamos una tecnología que convierta las señales electrónicas del ojo artificial en señales ópticas.

Lo que es más importante, el ojo humano ve lo que el individuo quiere ver …
El enfoque debe estar en coordinación con el enfoque mental de los objetos

Finalmente, mientras que el ojo biopic es una opción completamente válida, aún habría pocos retrocesos de la visión natural.
Aunque podría ser una opción para personas con discapacidad visual, pero a un costo muy elevado.

El ojo humano tiene la reacción química más rápida (fotón -> conversión de corriente) en la tierra y ocurre en ~ femtosegundo (fs). No existe un microchip o fotón para el convertidor de corriente en el mundo que realmente pueda igualar o incluso acercarse a la velocidad de la reacción química inducida por la luz en el ojo. Incluso los detectores de luz de velocidad súper alta más rápidos de hoy en día como CCD, Photodiode, PMT son de 100 a 1.000 veces más lentos que el detector de luz ocular.

1. Una vez que la luz cae sobre Retina, la proteína retiniana Rhodopsin cambia su conformación (isómero cis a trans) y dentro de ~ 200 femto sec inicia una señal eléctrica debido a los cambios de flujo de iones en la célula de la retina que el cerebro reconoce como señal visual y procese en consecuencia. Ningún otro proceso en la naturaleza tiene una velocidad de reacción química tan rápida. Esto es realmente sorprendente cómo el ojo logró una reacción química tan rápida. Esta es una evolución de un millón de años que se perfeccionó de tal manera que es muy difícil de reproducir.
2. Después de un disparo, la rodopsina se desactiva por completo e inmediatamente aparece una nueva molécula de rodopsina que reemplaza a la anterior y de nuevo el ciclo continúa. A menos que ocurra en el femtosegundo y en el ciclo completo de disparo por fotón y luego se apague y regenere con un fotón nuevo y el pulso de corriente de electrones (iones) no se completará correctamente. Aunque recuerde que la corriente de los electrones (iones) es lenta (~ milisegundos) pero lo que importa no es la velocidad real de los electrones / iones, sino la velocidad de la impusa (= velocidad de la luz). También hay otro problema de persistencia de la visión (~ fracción de segundo) pero esos problemas son diferentes a la conversión de fotones a la actual.
3. También se desconoce cómo se procesa ese tipo de señal en el cerebro, por lo que incluso en teoría tendrá un convertidor de fotones a electrones, no sabe cómo conectar esas líneas de señales para una asignación de señal 2D adecuada.
4. Simplemente puede olvidarse de reemplazar dicho detector de luz como un ojo por un CCD que es terriblemente lento (~ ms para nosotros) y un dispositivo extremadamente ruidoso.

El desafío no es tanto conseguir que una cámara capte la misma resolución que un ojo. Las personas ciegas verían (con gusto) con gusto lo mismo que una cámara web de una generación relativamente vieja.

El mayor desafío es la interfaz artificial a biológica: procesa de manera eficiente las imágenes capturadas de forma continua hasta señales que pueden ser interpretadas por el nervio óptico humano. Entonces el dispositivo debe ser pequeño y lo suficientemente ligero como para caber y funcionar cómodamente en una cuenca ocular; y con requisitos de potencia lo suficientemente bajos como para que una fuente de alimentación lo suficientemente pequeña pueda mantener ampliamente el dispositivo en funcionamiento durante un período de tiempo razonable.

Los implantes cocleares ya hacen esto para audio en personas con discapacidad auditiva, pero el sonido es mucho menos complejo que mover datos visuales (simplemente compare el tamaño de un archivo de sonido con el de un archivo de video), e incluso los implantes cocleares no funcionan tan bien sin embargo, en comparación con la audición natural.

podemos, pero el único problema es generar impulsos electroquímicos para activar los receptores en el cerebro.

generalmente las células en el cuerpo humano usan un mecanismo efectivo para comunicarse con el cerebro, genera una señal Electroquímica basada en las fuerzas que han sido adquiridas por las células. La señal Electroquímica viaja alcanza el controlador en nuestro cuerpo llamado cerebro a través de los nervios que se distribuyen por todo el cuerpo conectando cada célula. Generalmente, una sola célula puede hacer respuestas en una combinación del orden de 33,000.

Por lo tanto, es realmente difícil rastrear una respuesta en particular y generar esas señales apropiadas para una respuesta particular que puede ser correcta de la relación 70/30000

Lo haremos, es más complicado de lo que parece. En primer lugar, debe ser biocompatible y durar mucho tiempo. Esto es difícil. La biología se arregla en cierta medida, esto no sería así.

En segundo lugar, el ojo es extraño, y los límites de resolución son generalmente software, no hardware. La multiplexación de color la realiza el cerebro, al igual que el procesamiento de imágenes. Por lo tanto, tendrías que imitar la salida de la señal del nervio óptico en tiempo real para ser eficaz, y eso será inmensamente difícil y tardarás un tiempo en adaptarte.

Los ojos tienen 3 conos y 1 tipo de varilla, distribuidos de una manera muy extraña, y tienen respuestas análogas en un rango, las ópticas digitales están activadas o desactivadas. Entonces, replicar la señal que recibe el cerebro requeriría mucho trabajo, por lo tanto, mucha potencia, por lo que todavía es una forma de salir tecnológicamente.

Además de eso, tienes que diseñarlo para poder moverlo y ajustarlo a la luz al igual que tus ojos reales, lo cual es muy difícil.

La resolución del ojo humano es de 534 MP, ~ 30 FPS. Actualmente no hay una cámara en los parámetros necesarios y el tamaño para superar esto. Y una cosa más. El ojo, así como el oído interno, envían datos procesados ​​al cerebro. Entonces, para que funcione, también se necesita cierta capacidad de procesamiento. Actualmente, los mejores ojos biónicos funcionan con una monocromía, imágenes de baja resolución que permiten identificar los contornos de objetos más grandes, nada más.

Por lo que entiendo Porque no pueden unir el nervio óptico con el nervio biónico de la misma manera que no podrían hacer que Christopher Reeve vuelva a caminar. Sus nervios espinales fueron cortados. Cuando los une de nuevo en la cirugía, hay una desconexión entre lo que se envía y cómo lo entiende la parte unida. Como cuando tienes un enchufe con alambres rojos, verdes y amarillos, excepto que no puedes ver los colores y hay muchos, muchos colores para unir.

No creo que tenga que ver con que los marcos o la electrónica sean más futuristas que nuestros ojos. se trata de que el cuerpo sea capaz de lidiar con un objeto extraño. Nuestro ojo no ve como lo hace la cámara. una cámara escanea continuamente mientras nuestro ojo escanea la imagen de una manera discreta. puedes probar esto tú mismo.

la electrónica puede ser mejor y en miniatura, pero la información enviada por el dispositivo electrónico no puede ser entendida por el nervio óptico cuando están conectados. es como si hablaran en diferentes idiomas. esto se debe principalmente a que las cámaras usan un sensor que puede detectar por completo todos los colores. nuestros ojos usan varillas y conos para diferentes colores. también la velocidad de cuadro del ojo no se conoce exactamente hasta el momento. también los ojos en megapíxeles serían de 576 megapíxeles. lograr esto con la tecnología actual es imposible, puede rechazar el ojo como un objeto extraño que también conduce a complicaciones

también los píxeles son digitales. los ojos son análogos en obtener imágenes

Creo que tiene que ver con resolver el problema de que nuestros cerebros se comuniquen con dispositivos mecánicos tan confiablemente como lo hace un ojo natural, especialmente tu propio ojo. Dudo seriamente que un ojo implantado pueda ‘engancharse’ correctamente y comenzar a trabajar. Eso, junto con varios otros aumentos biónicos, son décadas de ser una realidad perfecta para las personas que podrían beneficiarse de su existencia. Demasiado simple, es un órgano demasiado complicado, especialmente cuando se trata de sistemas paralelos con los que debería interactuar. No estoy seguro acerca de cualquier infección o necesidad de esterilización, pero ese podría ser otro desafío tecnológico también.

Es muy difícil construir dispositivos electrónicos que sean confiables en un entorno biológico, se han construido cámaras de 64 píxeles que se pueden implantar en la bola ocular y alimentar directamente al nervio óptico.
es un desarrollo continuo

¿Has visto al tipo con el microchip implantado en su cabeza, que le permite controlar su mano? Le tomó semanas enseñar el microchip, traducir cuál de sus impulsos cerebrales significaba qué.

El Implante Coclear hace más de lo mismo, pero para personas con discapacidad auditiva. El ojo es al menos diez veces más complicado. Déles 10 años más, y sucederá.

El problema es que no comprendemos completamente cómo funcionan los nervios. Si quisiéramos hacer un ojo biónico, no solo tenemos que hacer una cámara de alta calidad, sino que tendríamos que vincularla al centro de visión del cerebro de alguna manera, y no estamos lo suficientemente avanzados como para saber cómo hacerlo. el último.

Alguien simplemente no lo ha hecho todavía. Estoy seguro de que se hará más temprano que tarde.

Pero me imagino que el problema real no sería hacer componentes. Más bien, creo que el problema sería forzar a la corteza visual a asimilar y traducir adecuadamente cualquier señal proveniente de dicho dispositivo.