Наноимплантат восстановит зрение в высоком разрешении

Первичный нейрон коры головного мозга взаимодействует с массивом оптоэлектронных нанопроводов.

Первичный нейрон коры головного мозга взаимодействует с массивом оптоэлектронных нанопроводов.
Иллюстрация UC San Diego.

Взаимодействие нейронов на массиве оптоэлектронных нанопроводов.

Взаимодействие нейронов на массиве оптоэлектронных нанопроводов.
Иллюстрация UC San Diego.

Микрофотографии массивов нанопроводов, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа.

Микрофотографии массивов нанопроводов, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа.
Фото UC San Diego.

Первичный нейрон коры головного мозга взаимодействует с массивом оптоэлектронных нанопроводов.
Взаимодействие нейронов на массиве оптоэлектронных нанопроводов.
Микрофотографии массивов нанопроводов, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа.

За последние несколько лет целый ряд революционных технологий подарил слепым и слабовидящим людям надежду снова обрести зрение. Так, наиболее перспективные модели бионического глаза от американской компании Second Sight и австралийской Bionic Vision Australia уже проходят испытания на пациентах.

Оба проекта подразумевают вживление в глаз электродов, получающих информацию от внешних оптических датчиков, преобразующих её в электрические импульсы и, стимулируя нейроны на сетчатке глаза, передающих соответствующие сигналы в мозг.

Но, увы, эти устройства пока не способны подарить людям зрение в общепринятом смысле: вместо чёткой картинки они передают комбинацию светлых и тёмных пятен, которые ещё надо научиться интерпретировать.

Новая разработка учёных из Калифорнийского университета в Сан-Диего, как обещают инженеры, позволит получать по-настоящему чёткие зрительные образы в высоком разрешении без необходимости использования внешних камер.

Команда под руководством Герта Каувенбергхса (Gert Cauwenberghs) использовала пучки кремниевых нанопроводов, которые имплантируются в сетчатку и имитируют работу клеток-фоторецепторов. Когда на них падает свет, они генерируют ток и передают его на зрительный нерв. При этом провода такие тонкие, что из них можно сплести сеть с плотностью, близкой к настоящей сетчатке.

Микрофотографии массивов нанопроводов, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа.

"Для восстановления функционального зрения крайне важно, чтобы нейронный интерфейс соответствовал разрешающей способности и чувствительности сетчатки человека", – объясняет Каувенбергхс в пресс-релизе университета.

Второй отличительной особенностью новой системы является уникальный беспроводной элемент питания, который дистанционно передаёт энергию имплантату с помощью индукции.

Взаимодействие нейронов на массиве оптоэлектронных нанопроводов.

Чтобы проверить своё изобретение учёные, использовали мышей с врождённым дефектом зрения. В глаза животным имплантировали систему нанопроводов вместе с микроэлектродами, которые регистрировали сигналы, предназначенные для мозга. Как и ожидалось, под воздействием света провода начинали генерировать сигналы, но в темноте любая активность прекращалась.

Для начала клинических испытаний и последующей коммерциализации своей разработки исследователи зарегистрировали компанию NanoVision Biosciences.

"Мы ставим себе цель создать новый класс устройств со значительно улучшенными возможностями, которые помогут людям с ослабленным зрением", – говорит Габриэль Сильва (Gabriel Silva), один из соавторов работы, опубликованной в издании Journal of Neural Engineering.