Электронные органы чувств.


    Электронные органы чувств.

    Профессор Кевин Уорвик из английского университета Ридинга стал первым на Земле киборгом. Еще в конце девяностых прошлого столетия он на короткое время имплантировал себе в плечо передатчик, который соединил с ПЭВМ с помощью беспроводной связи. Всё это давало ему возможность на расстоянии открывать дверь и включать свет в помещениях! Не так давно он испытал датчик-чип, непосредственно подключенный к нервным волокнам руки и передающий нервные импульсы в компьютер.

    Исследование взаимодействий человека и компьютера — одна из излюбленных тем научных фантастов. Однако сегодня перспективы «апгрейда» человечества электронными модулями, дополнительной памятью, устройствами рентгеновского и инфракрасного зрения, системами удаленного доступа к компьютерным сетям и другими вещами вынесены на повестку многих электронных корпораций.

    Можно по-разному относиться к перспективе «симбиоза» человека и электроники, однако уже сегодня это становится реальностью.

    В последние десятилетия ученые научились создавать устройства, способные выполнять многие функции живого организма. Уже стали привычными имплантируемые кардиостимуляторы. Проводятся испытания устройств, которые помогут обрести подвижность парализованным людям, ведутся активные работы в области «электронного зрения».

    Кохлеарный имплантат.

    Одним из таких устройств стал улитковый (кохлеарный) имплантат, дающий возможность обрести слух глухим людям. Для многих это единственная возможность вернуться в мир звуков.

    Слуховые аппараты известны давно. Однако абсолютно глухим людям самый передовой слуховой аппарат помочь не в состоянии. У них поражены волосковые клетки — рецепторы внутреннего уха, преобразующие звуковые сигналы в электрические импульсы, которые далее по слуховому нерву попадают в мозг. Существует только один выход — кохлеарная имплантация – путём ввода электродов в улитку внутреннего уха, которые стимулируют нервные волокна электрическими импульсами. Первую серьезную попытку улитковой имплантации предприняли в 1957 году во Франции Шарль Эрье и Андре Джурно. В нашей стране и на постсоветском пространстве такие операции начали делать с начала девяностых годов прошлого столетия.

    Аппарат состоит из микрофона, принимающего звук, который затем попадает в речевой процессор. Процессор фильтрует и анализирует звуки, а затем с помощью передатчика посылает их в виде радиоволны подкожному приемнику. Преобразованные с помощью декодера в электрические импульсы звуки посредством электродов достигают слухового нерва в улитке, откуда они попадают в мозг. Электроды вводятся в улитку внутреннего уха, а приемник-стимулятор размещают в углублении височной кости. Современные приборы выполняются в виде единого модуля, который удобно размещается за ухом. Передатчик, удерживаемый в постоянном положении благодаря магнитам, можно в любой момент снять с головы (например, во время купания или сна). Система работает от батарей или аккумуляторов.

    Современные кохлеарные имплантаты с цифровой обработкой звуковой информации включают до 24(чаще 8 или 12) электродов, каждый из которых стимулирует соответствующую группу нервных клеток. Это обеспечивает достаточно хорошее восприятие звука.

    Если кохлеарная имплантация проводится в достаточно раннем возрасте, результаты бывают очень хорошими. Большинство прооперированных детей могут говорить и понимать речь. Однако большинству прооперированных требуется время для привыкания и обучения, особенно детям с врожденной глухотой, ведь им приходится с нуля учиться говорить и общаться с родителями.

    Кохлеарный имплантат возвращает людей в мир звуков и дает возможность приобрести слуховое восприятие, возвратить пациентам с нарушением речи возможность общаться с окружающими.

    Во всем мире кохлеарными имплантатами пользуются более 40 тысяч человек, в России едва ли наберется тысяча, хотя во вживлении улиткового имплантата нуждаются несколько десятки тысяч человек. Основная причина столь малого количества операций у нас — высокая стоимость устройства: порядка двадцати тысяч долларов. Есть квоты на бесплатные операции (детям), однако средств, выделяемых бюджетом, недостаточно.

    Улитковый имплантат возвращает способность восприятия звуков, если в слуховом органе сохранен слуховой нерв. Вернуть слух тем, у кого полностью разрушен слуховой нерв, например после удаления опухоли, помогает стволовой имплантат, внедряемый непосредственно в ствол мозга и стимулирующий находящиеся в нем слуховые ядра.

    Смотрите рисунок 1.

    Электронное зрение.

    Слепота нередко возникает в результате повреждения или недоразвития сетчатки — оболочки глаза, содержащей световые рецепторы — палочки и колбочки, отвечающие за восприятие, преобразование и пересылку в мозг зрительных импульсов.

    В 1997 году учеными из Массачусетского технологического института была разработана система(Смотрите рисунок 2), позволяющая восстановить функцию поврежденных зрительных рецепторов. Система состоит из очков, оснащенных миниатюрной камерой, электронного имплантата и микроэлектродов. Камера регистрирует «картинку» и передает ее в виде радиоволны имплантату, внедренному в заднюю часть глаза. Здесь микрочип преобразует ее в электрические импульсы, которые посредством электродов возбуждают нервные окончания и генерируют изображение в мозге. Имплантат, разработанный в МТИ, - это очень тонкая золотая пленка, вживленная в надрезы в сетчатке глаза; она состоит из фотодиодов, распознающих изменения освещенности, и микростимулятора, направляющего ток в электроды. Алан Чу из Центрального госпиталя Дюпаж (DuPage) в Уинфилде, штат Иллинойс, вместо золота использовал кремний. Изобретенная им в 2000 году искусственная сетчатка состояла из 3,5 тысяч фотоэлементов, преобразующих попадающие в глаз лучи света в электрические импульсы.

    Другой причиной слепоты может быть повреждение нервов, соединяющих глаз с центрами зрения, хотя само глазное яблоко в этом случае не повреждено. Одно из возможных решений этой проблемы предлагает частный нью-йоркский институт Уильяма Добеля (Dobelle). Непосредственно в центр зрения пациента вживляют платиновые электроды, которые передают в мозг электрические сигналы от процессора, преобразующего свет, принятый размещенной в очках миникамерой. Устройство позволяет различать неясные очертания предметов. Разумеется, получаемая мозгом «картинка» весьма далека от реальности. По всей видимости, человеку, который обрел новое зрение, потребуется период обучения, как новорожденному ребенку.

     


    1.
    Камера. Линзы собирают и фокусируют свет на электронном световом детекторе - приборе с зарядовой связью (ПЗС).

    2. Микропроцессор в очках преобразует изображение на ПЗС в сетку из белых и черных элементов.

    3. Электронная сетчатка - микроимплантат диаметром в несколько миллиметров - внедряется в глазное яблоко. Такие имплантаты могут отчасти вернуть зрение людям, ослепшим в результате болезни или травмы.

    4. Луч света, пробегая по ячейкам светочувствительной матрицы микрочипа, генерирует электрический ток.

    5. Ячейки матрицы заменяют поврежденные фоторецепторы. Чипы питаются с помощью солнечной энергии.

    6. Сигнал от электродов поступает на зрительный нерв, а по нему - в головной мозг. Человек видит лишь очертания предметов, образованные сочетанием световых точек. На основе конфигурации точек и интенсивности их свечения мозг рисует себе образ окружения. Человеку, обретшему новое зрение, придется научиться интерпретировать увиденное.

    Ещё некоторые достижения человечества.

    «Электронный паспорт»

    В 2001 году в США были представлены микрочипы, которые, будучи имплантированным и под кожу, могут нести всю информацию о человеке. Такой «электронный паспорт» должен по уверению разработчиков спасти жизнь своему владельцу, например, сообщив о его группе крови в случае аварии, несчастного случая и т. д. Появление таких чипов вызвало неоднозначную реакцию в обществе и законные опасения: не наступает ли эпоха глобальной слежки? Тем не менее на Западе уже широко применяется практика вживления микрочипов домашним животным.

    Ученые из исследовательского центра NASA (США) смогли создать искусственную сетчатку глаза. Она состоит из примерно 100 тысяч керамических детекторов размером в двадцать раз меньше толщины человеческого волоска. Очень тонкая пленка, содержащая детекторы, производится на специальном оборудовании слоями, атом за атомом. Используемая для этого технология была разработана NASA во время экспериментов на космическом спутнике.
     

    Похожие новости
  • Электронная система Argus подарит слепым зрение
  • Искусственная сетчатка Argus II
  • Строение органов зрения
  • Анатомия органов слуха.
  • Итальянские ученые создали имплант сетчатки глаза на основе фотоэлектрическ ...
  • Женщина, всю жизнь проведя в глухоте, благодаря имплантату услышала голос с ...

  • Добавить комментарий
    Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
    Вопрос: Название этого сайта(русскими буквами)?

    Запрещено использовать не нормативную лексику, оскорбление других пользователей данного сайта, активные ссылки на сторонние сайты, реклама в комментариях.