چشم روشنی فناوری برای نابینایان

این روزها بدن انسان در حال تجربه دوران تازه ای از حضور ادوات کاشتنی یا همان ایمپلنت ها در قلمروی خویش است

این روزها بدن انسان در حال تجربه دوران تازه‌ای از حضور ادوات کاشتنی یا همان ایمپلنت‌ها در قلمروی خویش است. توسعه چشمگیر فناوری ایمپلنتی و ظهور طیف متنوعی از پروتزها و ریزافزارها گویای روی خوش نشان دادن بدن ما به همنشینی و همزیستی با این جایگزین‌های مکانیکی‌ و گاهی اوقات الکترونیکی است، به نظر می‌رسد موضوعاتی همچون ارتقای کارایی‌های جسمانی، تقویت حواس و خلاصه نو نوار کردن بدن، سبک زندگی سال‌های آتی ما خواهد بود.

با این اوصاف، موضوع استفاده از ایمپلنت‌ها در نواحی بخصوصی از بدن با مقاصد درمانی و توانبخشی یک طرف ماجرای ادوات کاشتنی است و طرف دیگر قضیه، کیفیت راه‌اندازی همین افزارها و شیوه تأمین نیرو و توان کارکردشان است که به نوبه خود چالش برانگیز و تعیین‌کننده است. مثلا توسعه ایمپلنت‌هایی که به جای نیاز به باتری یا هر ابزار دیگری برای تأمین نیروی مورد نیازشان بتوانند از نور خورشید توان بگیرند به چه قیمتی برای ما تمام خواهد شد. دانشمندان امیدوارند با استفاده از فناوری فتوولتائیک در ساخت ریزافزارهای کاشتنی بتوان بینایی از دست رفته افراد را صرفا با یک عمل جراحی به آنها بازگرداند.

همان‌طور که می‌دانیم گیرنده‌های نوری واقع در شبکیه هستند که نور رسیده به چشم را به سیگنال‌های الکتریکی تغییر می‌دهند و از همین‌رو آسیب رسیدن به گیرنده‌های نوری مانع ارسال اطلاعات بصری به مغز می‌شود. اینجاست که پروتزهای شبکیه‌ای می‌توانند جایگزین گیرنده‌های نوری صدمه دیده شوند؛ ولی مشکلی که وجود دارد آن است که ادوات کاشتنی موجود به یک منبع خارجی برای تامین توان مورد نیاز خود احتیاج دارند که باعث نیاز به عمل‌های جراحی پیچیده برای جایگذاری اجزای لازم جهت یک تأمین‌کننده نیرو می‌شود.

با عنایت به همین مشکلات و پیچیدگی‌ها، گروهی از محققان دست به کار توسعه نوعی سامانه خود توان شده‌اند که نیروی مورد نیاز کارکردش را خودش تأمین می‌کند. البته این روش تا اینجای کار فقط روی موش‌ها آزمایش شده، اما با این احوال نشان داده پتانسیل احیا و بازآوری بینایی در نمونه انسانی را با کمترین اجزای کاشتنی، دارد. این سامانه مرکب از عینک‌های مخصوصی است که سیگنال‌های مادون قرمز را داخل چشم و به سوی یک ایمپلنت شبکیه‌ای شلیک می‌کند. هر پیکسل یا سلول تصویری واقع در این ریزافزار کاشتنی با دیودهای نوری سیلیکونی مجهز شده‌اند. این پیکسل‌های فتوولتائیکی مشابه همان پیل‌های نوری ـ الکتریکی موجود در صفحات خورشیدی روی پشت بام‌ها هستند. بنابراین افرادی که از ایمپلنت‌های شبکیه‌ای استفاده می‌کنند برای این که چشمشان به دنیای بیرون باز شود باید این عینک‌های مخصوص را نیز به چشم داشته باشند.

ساز و کار این سامانه بینایی از این قرار است که تصاویر ویدئویی گرفته شده توسط دوربین کوچک سوار شده روی عینک‌ها به‌وسیله یک رایانه پرتابل پردازش می‌شود. در مرحله بعد این عینک‌های ویدئویی با استفاده از پالس‌هایی از نور نزدیک به مادون قرمز مبادرت به تصویر افکنی داده‌های تصویری به شبکیه می‌کنند. کاربرد این طیف نوری به خاطر آن است که به بافت‌های چشم کاربر آسیب نزده یا آن را گرم نمی‌کند. نهایتا، واحدهای تصویری یا همان پیکسل‌های موجود در آرایش دیودهای نوری عمل تبدیل نور حاصله به جریان‌های الکتریکی را صورت می‌دهند که به نوبه خود موجب تحریک نورون‌های شبکیه چشم کاربر می‌شود.

بخش جالب توجه این فرآیند آنجاست که پالس‌های مادون قرمز ساطع شده به‌وسیله این عینک‌های مخصوص، هم داده‌های بصری و هم نیروی برق تولیدی را مستقیم به ایمپلنت‌های فتوولتائیک منتقل می‌کنند؛ بنابراین نیاز به وجود منبع توان خارجی که بعضا حجیم و مزاحم است رفع می‌شود. بعلاوه چون این پیکسل‌ها تنها ۷۰ میکرومتر (حدود یک‌سوم عرض تار موی انسان) پهنا دارند، امکان فعال شدن هرکدام به صورت منفرد وجود دارد. این ویژگی مشابه همان روشی است که گیرنده‌های نوری واقعی در انسان عمل می‌کنند و به نوبه خود می‌تواند به وضوح تصویری بهتر منجر شود.

سایت Nature

مترجم: مهریار میرنیا