Gli antipiretici per i bambini sono prescritti da un pediatra. Ma ci sono situazioni di emergenza per la febbre quando il bambino ha bisogno di ricevere immediatamente la medicina. Quindi i genitori si assumono la responsabilità e usano farmaci antipiretici. Cosa è permesso dare ai neonati? Come abbassare la temperatura nei bambini più grandi? Quali farmaci sono i più sicuri?
Essendo un reparto periferico analizzatore visivo; contiene cellule fotorecettrici che forniscono percezione e trasformazione radiazioni elettromagnetiche parte visibile dello spettro in impulsi elettrici e li fornisce anche lavorazione primaria. Anatomicamente, la retina è un guscio sottile, adiacente per tutta la sua lunghezza dall'interno a corpo vitreo, e dall'esterno - a coroide bulbo oculare. In esso si distinguono due parti di dimensioni diverse: la parte visiva - la più grande, che si estende fino al corpo ciliare stesso, e la parte anteriore - non contenente cellule fotosensibili - la parte cieca, in cui, a loro volta, le parti ciliare e iridea del retina sono isolate, rispettivamente parti della coroide. La parte visiva della retina ha una struttura stratificata eterogenea, accessibile per lo studio solo a livello microscopico e consiste di 10 strati che seguono in profondità nel bulbo oculare: pigmento, neuroepiteliale, membrana limitante esterna, strato granulare esterno, strato esterno simile al plesso, strato interno strato granulare, strato simile al plesso interno, cellule nervose multipolari, strato di fibre del nervo ottico, membrana limitante interna.
La retina di un occhio adulto misura 22 mm e copre circa il 72% dell'area. superficie interna bulbo oculare. Una foto della retina è mostrata nella Figura 1. Lo strato di pigmento della retina (quello più esterno) è più strettamente connesso con la coroide che con il resto della retina. Al centro della retina superficie posteriore si trova la testa del nervo ottico, che a volte viene chiamata "punto cieco" a causa dell'assenza di fotorecettori in questa parte. Si presenta come un'area rialzata di forma ovale pallida di circa 3 mm². Qui, il nervo ottico è formato dagli assoni delle cellule nervose della retina. Nella parte centrale del disco è presente una rientranza attraverso la quale passano i vasi coinvolti nell'afflusso di sangue alla retina.
Lateralmente al disco ottico, di circa 3 mm, è presente una macchia (macula), al centro della quale è presente una depressione, la fovea centrale (fovea), che è la parte più fotosensibile della retina ed è responsabile di chiaro visione centrale. Questa zona della retina (fovea) contiene solo coni. Gli esseri umani e altri primati hanno una fovea in ciascun occhio, a differenza di alcune specie di uccelli, come i falchi, che ne hanno due, e cani e gatti, che invece di avere una fovea nella parte centrale della retina, hanno una striscia, la cosiddetta striscia ottica. La parte centrale della retina è rappresentata da una fovea e da un'area entro un raggio di 6 mm da essa, seguita da una parte periferica, dove il numero di bastoncelli e coni diminuisce man mano che ci si sposta in avanti. Finisce guscio interno bordo frastagliato, che non ha elementi fotosensibili. Per tutta la sua lunghezza, lo spessore della retina non è lo stesso ed è nella sua parte più spessa, al bordo della testa del nervo ottico, non più di 0,5 mm; lo spessore minimo si osserva nella regione della fovea macula.
2) Struttura microscopica della retina
La retina ha tre strati disposti radialmente di cellule nervose e due strati di sinapsi. Come sottoprodotto evoluzione, i neuroni gangliari si trovano nelle profondità della retina, mentre le cellule fotosensibili (cellule di bastoncelli e coni) sono le più distanti dal centro, cioè la retina è il cosiddetto organo invertito. A causa di questa posizione, la luce, prima di cadere elementi fotosensibili e far penetrare il processo fisiologico di fototrasduzione attraverso tutti gli strati della retina. Tuttavia, non può passare attraverso l'epitelio o la coroide, che sono opachi. Leucociti che passano attraverso i capillari situati davanti ai fotorecettori durante l'osservazione luce blu possono essere percepiti come piccoli punti luminosi in movimento. Questo fenomeno è noto come fenomeno entopico del campo blu (o fenomeno di Shearer). Oltre ai fotorecettori e ai neuroni gangliari, nella retina ci sono anche cellule nervose bipolari, che, situate tra il primo e il secondo, entrano in contatto tra loro, così come cellule orizzontali e amacrine, che creano connessioni orizzontali nella retina. Tra lo strato di cellule gangliari e lo strato di bastoncelli e coni vi sono due strati di plessi di fibre nervose con molti contatti sinaptici. Questi sono lo strato plessiforme esterno (simile a una trama) e lo strato plessiforme interno. Nel primo, i contatti vengono effettuati tra bastoncelli e coni per mezzo di cellule bipolari orientate verticalmente, nel secondo, il segnale passa dai neuroni bipolari a quelli gangliari, nonché alle cellule amacrine in direzione verticale e orizzontale.
Pertanto, lo strato nucleare esterno della retina contiene i corpi delle cellule fotosensoriali, lo strato nucleare interno contiene i corpi delle cellule bipolari, orizzontali e amacrine e lo strato gangliare contiene cellule gangliari, nonché un piccolo numero di cellule amacrine traslocate. Tutti gli strati della retina sono perforati dal radiale cellule gliali Muller.
La membrana limitante esterna è formata da complessi sinaptici situati tra il fotorecettore e gli strati gangliari esterni. Lo strato di fibre nervose è formato dagli assoni delle cellule gangliari. La membrana limitante interna è formata dalle membrane basali delle cellule mulleriane, nonché dalle terminazioni dei loro processi. Privati delle guaine di Schwann, gli assoni delle cellule gangliari, raggiungendo il bordo interno della retina, girano ad angolo retto e vanno nel punto in cui si forma il nervo ottico. Ogni retina umana contiene circa 6-7 milioni di coni e 110-125 milioni di bastoncelli. Queste cellule fotosensibili sono distribuite in modo non uniforme. La parte centrale della retina contiene più coni, la parte periferica contiene più bastoncelli. Nella parte centrale della macchia, nella regione della fovea, i coni hanno dimensioni minime e sono disposti a mosaico sotto forma di compatte strutture esagonali.
Considera la struttura della retina in modo più dettagliato. Uno strato di pigmento aderisce alla coroide lungo tutta la sua superficie interna. cellule epiteliali. Di fronte allo strato di pigmento, adiacente ad esso, si trova il più interno dei gusci dell'occhio - retina, o retina. Svolge la funzione principale dell'occhio: percepisce l'immagine del mondo esterno formata dall'ottica dell'occhio, la converte in eccitazione nervosa e invia al cervello. La struttura della retina è estremamente complessa. Di solito ha dieci strati. La Figura 2a mostra un diagramma di una sezione trasversale attraverso la retina e la Figura 2b mostra un frammento ingrandito della retina che mostra le posizioni relative dei principali tipi di cellule. In strato esterno 1 , direttamente adiacenti alla coroide, sono cellule colorate con pigmento nero. Poi vengono gli elementi principali. percezione visiva 2 , prende il nome aspetto bastoncini e coni. Strati 3 – 5 corrispondono a fibre nervose adatte a bastoncelli e coni. Dietro questi strati si trovano i cosiddetti strati granulari, anch'essi collegati da fibre nervose. Strato 8 - si tratta di cellule gangliari, ciascuna delle quali è collegata a fibre nervose situate nello strato 9 . Strato 10 – guscio di delimitazione interno. Ogni fibra nervosa termina in un cono o in un gruppo di bastoncelli. Lo strato fotosensibile è il secondo, dove si trovano i bastoncelli e i coni. Il numero totale di bastoncelli e coni nella retina di un occhio raggiunge circa 140 milioni, di cui circa 7 milioni sono coni.
La distribuzione dei bastoncelli e dei coni sulla retina non è uniforme. Al posto della retina, attraverso la quale passa la linea visiva dell'occhio, ci sono solo coni. Questa zona della retina, alquanto incassata, con un diametro di circa 0,4 mm, che corrisponde ad un angolo di 1,2°, è chiamata fovea centrale - fovea centralis (dal latino) - abbreviata in foveola o fovea. Nella fovea ci sono solo coni, il loro numero qui raggiunge i 4-5 mila La foveola si trova al centro di un'area ovale della retina situata orizzontalmente che misura da 1,4 a 2 mm (che corrisponde a una dimensione angolare di 5 –7 °), noto come macchia gialla o macula (macula - in latino "spot"), questo punto contiene un pigmento che gli conferisce il colore appropriato e, oltre ai coni, ci sono già dei bastoncini, ma il numero di coni qui supera notevolmente il numero di bastoncini.
La macula lutea (secondo la nuova classificazione - la "macchia retinica") e soprattutto il suo approfondimento - la fovea, sono l'area della visione più nitida. Quest'area fornisce un'acuità visiva elevata: qui una fibra separata parte da ciascun cono fino al nervo ottico; nella parte periferica della retina, una fibra ottica è collegata a una serie di elementi (coni e bastoncelli).
C'è un'area nella retina completamente priva di bastoncelli e coni e quindi insensibile alla luce. Questo è il sito della retina in cui il tronco del nervo ottico che conduce al cervello esce dall'occhio. Questa zona rotonda della retina nella parte inferiore dell'occhio, di circa 1,5 mm di diametro, è chiamata disco ottico. Di conseguenza, è possibile rilevare un punto cieco nel suo campo visivo.
2a) Coni e bastoncelli differiscono nelle loro funzioni: i bastoncelli sono più sensibili alla luce, ma non distinguono i colori, i coni distinguono i colori, ma sono meno sensibili alla luce. Gli oggetti colorati in condizioni di scarsa illuminazione, quando l'intero processo visivo viene eseguito con le bacchette, differiscono solo per la luminosità, mentre il colore degli oggetti in queste condizioni non si fa sentire. I bastoncini hanno sostanza speciale in decomposizione sotto l'azione della luce - viola visivo o rodopsina. I coni contengono un pigmento visivo chiamato iodopsina. La decomposizione del viola visivo e del pigmento visivo sotto l'azione della luce è una reazione fotochimica, a seguito della quale appare una differenza di potenziale elettrico nelle fibre nervose. Leggera irritazione nella forma impulsi nervosi trasmesso dall'occhio al cervello, dove viene percepito da noi sotto forma di luce.
2 b) Nell'ultimo strato della retina, adiacente alla coroide, è presente un pigmento nero sotto forma di grani separati. L'esistenza di un pigmento ha Grande importanza per adattare l'occhio al lavoro vari livelli illuminazione, nonché per ridurre la dispersione della luce all'interno dell'occhio.
3) Creato nel Regno Unito occhio artificiale e l'ha impiantato nel corpo umano. Prima dell'operazione era completamente cieco, ma ora può muoversi autonomamente e distinguere tra oggetti semplici. Una minuscola piastra metallica con 60 elettrodi è posizionata sulla retina nella parte posteriore dell'occhio. Una videocamera in miniatura montata su occhiali speciali invia immagini al trasduttore, trasmette segnali agli elettrodi, che a loro volta sono collegati al nervo ottico, che trasmette informazioni visive sotto forma di impulsi elettrici al cervello. I pazienti devono indossare un piccolo dispositivo alla cintura per alimentare la telecamera ed elaborare le immagini. Il sistema non ricrea visione naturale, ma ti consente di vedere, anche se a una risoluzione molto bassa. Pertanto, l'intero sistema comprende un impianto e un trasmettitore di segnale video esterno integrato nella montatura degli occhiali. Il sistema converte le immagini visive in segnali di stimolazione interpretabili. Le cellule nervose vengono quindi stimolate in base al segnale ricevuto in modalità wireless. Le cellule vengono stimolate utilizzando speciali elettrodi tridimensionali posizionati sulla retina e a forma di piccoli chiodi. In questo caso gli elettrodi si trovano, come segue dalla figura, davanti alla retina, cioè sono a contatto con la guaina limitante interna della retina, dietro la quale si trovano fibre nervose, le cellule nervose vengono stimolate direttamente dall'elettrodo, il segnale viene inviato al nervo ottico e quindi al cervello.
Da questo esempio ne consegue che gli elettrodi possono essere posizionati davanti alla retina, a contatto con la guaina limitante interna della retina, dietro la quale si trovano le fibre nervose. Un altro possibile modo teorico per impiantare l'elettrodo, ma più irragionevolmente complicato, è posizionarlo accanto allo strato di elementi di percezione visiva - coni e bastoncelli (all'interno), perché accanto a questo strato all'interno ci sono fibre nervose (strati 3-5 in Fig. .2a), stimolabili dall'elettrodo, trasmettono un segnale al nervo ottico, che trasmette informazioni visive sotto forma di impulsi elettrici al cervello.
4) Degenerazione maculare- una malattia in cui la retina dell'occhio è interessata e la visione centrale è compromessa. La degenerazione maculare si basa sulla patologia vascolare e sull'ischemia (malnutrizione) della zona centrale della retina responsabile della visione centrale. Esistono due tipi di degenerazione maculare: secca e umida. La maggior parte dei pazienti (circa il 90%) soffre della forma secca di questa malattia, in cui si forma e si accumula un rivestimento giallastro, che successivamente ha un effetto dannoso sui fotorecettori nella macula della retina. La degenerazione maculare secca si sviluppa inizialmente solo in un occhio. Molto più pericolosa è l'AMD umida, in cui iniziano a crescere nuovi vasi sanguigni dietro la retina verso la macula. La degenerazione maculare umida progredisce molto più velocemente della degenerazione maculare secca e si verifica quasi sempre in quelle persone che già soffrono di degenerazione maculare secca.
Distrofia pigmentaria si riferisce alle distrofie retiniche periferiche ed è ereditaria. Questa è la malattia ereditaria più comune della retina. Con questo tipo di distrofia, le cellule della retina sono danneggiate. All'inizio i bastoncelli soffrono, poi i coni vengono gradualmente coinvolti nel processo. Entrambi gli occhi sono colpiti. La prima lamentela dei pazienti è una violazione della visione crepuscolare ( cecità notturna). I pazienti sono scarsamente orientati al crepuscolo e in condizioni di scarsa illuminazione. In futuro, il campo visivo si restringe gradualmente. La malattia può iniziare in infanzia, ma a volte i primi segni compaiono solo nella seconda metà della vita. Sul fondo per diversi anni, dopo la comparsa di reclami, potrebbero esserci immagine normale. Quindi compaiono depositi di pigmento Marrone scuro. Questi depositi sono talvolta indicati come "corpi ossei". A poco a poco, il numero di "corpi ossei" aumenta, le loro dimensioni aumentano, i fuochi si fondono e si diffondono lungo la retina e si avvicinano al centro del fondo. Man mano che il processo procede, il campo visivo diventa sempre più ristretto, visione crepuscolare peggiorando. A poco a poco, i vasi si restringono, il disco ottico diventa pallido e si verifica l'atrofia del nervo ottico. Può sviluppare cataratta, distacco della retina. La vista diminuisce gradualmente e all'età di 40-60 anni inizia la cecità.
Distrofie tapetoretiniche(sinonimo: degenerazione tapetoretinica, abiotrofia tapetoretinica) - malattie ereditarie retina, caratteristica comune che è cambiamento patologico suo epitelio pigmentato. Le distrofie tapetoretiniche sono caratterizzate da una progressiva diminuzione della funzione visiva fino alla cecità. Con questa malattia (degenerazione tapetoretinal, abiotrofia tapetoretinal), di regola, entrambi gli occhi sono colpiti. Il primo sintomo della distrofia retinica è una diminuzione della visione al buio (emeralopia), successivamente compaiono difetti del campo visivo, l'acuità visiva diminuisce e il fondo cambia.
5) Il significato dell'occhio artificiale è che le informazioni vengono rilevate utilizzando una videocamera in miniatura, quindi le immagini vengono inviate al convertitore, trasmesse agli elettrodi, che a loro volta sono collegati al nervo ottico, che trasmette informazioni visive sotto forma di impulsi elettrici al cervello. In linea di principio, non è necessario posizionare l'elettrodo esattamente nella retina. È solo il modo più conveniente. In generale, la cosa principale è che l'elettrodo sia posizionato vicino al nervo ottico, poiché è il nervo ottico che trasmette le informazioni visive al cervello. Puoi posizionare un elettrodo ovunque vicino al nervo ottico, oppure puoi anche posizionarlo nel tratto ottico, nel cervello, puoi posizionare un elettrodo vicino al corpo genicolato laterale (anche se in questo caso solo metà dell'immagine entrerà nel corteccia visiva se usi un elettrodo, perché nel cervello due esterni corpo a gomito, ma questo problema può essere risolto utilizzando due elettrodi). Inoltre, è possibile posizionare un elettrodo vicino al nervo uditivo (ma ciò non può essere fatto senza un intervento chirurgico nel cervello).
6) a) In caso di danno al nervo ottico, le informazioni visive non potranno essere trasmesse completamente, e forse nemmeno correttamente, al cervello. Tuttavia, le lesioni e le malattie dei nervi ottici sono diverse. Molti di loro portano a perdita parziale visione (visione compromessa). Pertanto, si può presumere che il funzionamento dell'occhio artificiale, almeno in misura minima, sarà possibile.
b) quando totale assenza occhi in presenza di un nervo ottico sano, è possibile il pieno funzionamento dell'occhio artificiale. Anche in assenza di un occhio, un elettrodo può essere posizionato vicino al nervo ottico, trasmettendogli un segnale, e quindi il segnale viene trasmesso al cervello.
c) solo conoscendo la posizione del danno alla corteccia visiva, è possibile prevedere quale sarà la perdita della vista. Ma ciò che non si può prevedere è la reazione del paziente: lui stesso potrebbe non accorgersi di questa perdita. Succede anche che neghi il fatto della completa cecità che ha seguito la distruzione bilaterale delle aree visive. Di conseguenza, sembra che la perdita di queste aree significhi anche la perdita della memoria visiva. Questo fatto inaspettato mostra che non comprendiamo ancora veramente i processi della visione. Esistono anche tali luoghi nel cervello, danni locali ai quali possono privare una persona della capacità di riconoscere oggetti, distinguere colori, volti, ecc. Questa condizione è chiamata cecità mentale (Seelenblindheit). Inoltre, tale danno può portare alla perdita di uno degli emicampi visivi o alla perdita di sensibilità in qualsiasi parte del corpo. IN caso generale si può dire che in caso di danno alla corteccia visiva del cervello, il funzionamento dell'occhio artificiale sarà parzialmente possibile. Nota che è possibile Intervento chirurgico al cervello, portando a pieno recupero funzionamento dell'occhio artificiale.
Le aree sensoriali nel cervello non sono direttamente collegate tra loro nella corteccia, ma interagiscono solo con le aree associative. Si può presumere che il reindirizzamento delle informazioni somatosensoriali nei ciechi alla corteccia visiva e delle informazioni visive nei sordi all'uditivo avvenga con la partecipazione delle strutture sottocorticali. Questo reindirizzamento sembra essere economico. Quando si trasmettono informazioni da organo sensoriale nell'area sensoriale della corteccia, il segnale passa più volte da un neurone all'altro nelle formazioni subcorticali del cervello. Uno di questi interruttori si verifica nel talamo ( talamo) diencefalo. I punti di commutazione delle vie nervose di diversi organi sensoriali sono strettamente adiacenti (Fig. 3, a sinistra). Se un organo sensoriale (o il percorso nervoso che ne deriva) è danneggiato, il suo punto di commutazione è occupato percorsi neurali un altro organo sensoriale. Pertanto, le aree sensoriali della corteccia, che si sono rivelate tagliate fuori dalle solite fonti di informazione, sono coinvolte nel lavoro a causa del reindirizzamento ad esse di altre informazioni. Ma cosa succede allora agli stessi neuroni della corteccia sensoriale, che elaborano informazioni a loro estranee?
I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology negli Stati Uniti, Jitendra Sharma, Alessandra Angelucci e Mriganka Sur, hanno preso dei furetti all'età di un giorno e li hanno fatti operazione chirurgica: entrambi i nervi ottici sono stati impiantati nei percorsi talamocorticali che conducono alla corteccia sensoriale uditiva (Fig. 3). Lo scopo dell'esperimento era scoprire se la corteccia uditiva si trasforma strutturalmente e funzionalmente quando le vengono trasmesse informazioni visive. (Ricordiamo ancora che ogni tipo di corteccia è caratterizzato da una specifica architettura di neuroni.) In effetti, questo è accaduto: la corteccia uditiva è diventata morfologicamente e funzionalmente simile a quella visiva!
7) Per la produzione di elettrodi stimolanti dovrebbero essere utilizzati nanomateriali a base di metalli, principalmente innocui per il corpo umano. Questi possono essere elettrodi a base di titanio, oro, argento, platino. I loro principali vantaggi sono l'innocuità per il corpo umano e la miniaturizzazione. I loro svantaggi includono la loro estraneità rispetto al corpo umano e, di conseguenza, la possibilità di rigetto quando vengono introdotti nel corpo. Inoltre, i metalli possono essere ossidati nel corpo a cationi, che sono perfettamente solubili nel sangue e vengono trasportati in tutto il corpo umano. E infine, uno dei problemi più importanti è legato all'introduzione di nanomateriali nel corpo. È noto che le nanoparticelle sono così piccole da poter penetrare spontaneamente nelle cellule, ad esempio eritrociti, neuroni, portando all'interruzione del loro funzionamento e, di conseguenza, dell'intero organo (o tessuto).
8) La risoluzione dei campioni di occhi artificiali attualmente esistenti è di circa 256 pixel. È determinato, prima di tutto, dalla dimensione della matrice della videocamera (vedi sotto). L'occhio umano, se confrontiamo l'immagine risultante con i dispositivi digitali, vede un'immagine da 100 megapixel, che, ovviamente, questa fase lo sviluppo tecnologico non è realizzabile.
9) L'occhio umano, se confrontiamo l'immagine risultante con i dispositivi digitali, vede un'immagine da 100 megapixel, questo è apparentemente un certo limite per il nervo ottico umano, che trasmette informazioni visive al cervello sotto forma di impulsi elettrici. Naturalmente, in questa fase dello sviluppo tecnologico, una tale risoluzione dell'occhio artificiale non è realizzabile. È chiaro che la risoluzione dell'occhio artificiale è determinata dalla risoluzione della matrice della videocamera, che dipende dalle sue dimensioni. La dimensione della matrice, a sua volta, influisce sulle dimensioni e sul peso della telecamera stessa (la dimensione della parte ottica dipende linearmente dalla dimensione della matrice).
La dimensione della matrice della fotocamera influisce sulla quantità di rumore digitale trasmesso insieme al segnale principale agli elementi fotosensibili della matrice. La dimensione fisica della matrice e la dimensione di ciascun pixel individualmente influenzano in modo significativo la quantità di rumore. Maggiore è la dimensione fisica del sensore della telecamera, maggiore è la sua area e maggiore è la luce che lo colpisce, per cui il segnale utile del sensore sarà più forte e migliore sarà il rapporto segnale/rumore. Ciò consente una maggiore luminosità, immagine di alta qualità con colori naturali. Inoltre, come già accennato in precedenza, la matrice della fotocamera taglia piccola (dimensione minima matrice è 3,4 mm x 4,5 mm) a causa della piccola quantità di luce che cade su di esso, ha un segnale utile debole, di conseguenza, deve essere amplificato di più e, insieme al segnale utile, vengono amplificati anche i rumori , che diventano più evidenti. Poiché la dimensione fisica della matrice è direttamente correlata alla quantità di luce che entra nella matrice, maggiore è la matrice, migliori saranno le foto in condizioni di scarsa illuminazione. Tuttavia, un aumento delle dimensioni della matrice porterà inevitabilmente ad un aumento delle dimensioni e del costo della fotocamera. La matrice di una videocamera digitale ha diverse caratteristiche importanti:
misurare matrice è strettamente correlata alla sua sensibilità. Più grande è la matrice, più elementi sensibili possono essere posizionati su di essa, rispettivamente, maggiore è la sensibilità.
sensibilità- la capacità della matrice di percepire oggetti in diverse condizioni di illuminazione. Si misura in lux e di solito va da 0 a 15 lux. Minore è il valore della sensibilità, minore è la luce necessaria alla videocamera per funzionare. Quindi, ad esempio, con una sensibilità di 0 lux, puoi scattare in un'oscurità quasi completa.
numero di pixel(risoluzione) - il numero richiesto di pixel dipende esclusivamente dal sistema televisivo - PAL o NTSC. È noto che il numero massimo di pixel richiesti per la ripresa è di circa 415.000.Se la videocamera supporta una risoluzione maggiore, ciò significa che i pixel rimanenti vengono utilizzati dallo stabilizzatore elettronico dell'immagine.
Alla luce di tutti questi parametri che influenzano la risoluzione della matrice, si può presumere che la risoluzione teoricamente raggiungibile di un occhio artificiale con una matrice (ad esempio CCD) con una dimensione di almeno 4 mm x 4 mm è di circa 10 megapixel. Attualmente sono già state create videocamere con parametri simili. Si noti che una videocamera con una matrice CCD ad alta risoluzione non girerà necessariamente video di alta qualità. La matrice elabora ciò che la lente proietta. L'installazione di un CCD di grandi dimensioni con un diametro dell'obiettivo ridotto, in linea di principio, non ha senso. Se l'immagine ricevuta attraverso una piccola lente viene allungata su una grande matrice, la distorsione ottica non può essere evitata.
10) Durante il funzionamento di un occhio artificiale, in primo luogo, possono sorgere problemi simili ai problemi durante il funzionamento di una videocamera convenzionale:
Sarà necessario pulire l'obiettivo (obiettivo) della videocamera, e questo lo farà compito arduo date le sue dimensioni. Inoltre, ciò creerà grandi disagi e disagi per una persona con un occhio artificiale.
È noto che l'ottica funziona in un intervallo di temperatura limitato, si verificano guasti quando si esce da questo intervallo. Inoltre, quando la temperatura scende, l'obiettivo si appanna, il che porta nuovamente a disagi (vedi punto 1)
È noto che la videocamera si guasta ad alta umidità, gli stessi problemi possono sorgere durante il funzionamento di un occhio artificiale. Una persona può semplicemente essere sorpresa dalla pioggia e questo porterà al guasto della fotocamera. Naturalmente, una persona con un occhio artificiale avrà difficoltà a fare la doccia, a lavarsi, per non parlare del nuoto in piscina. Questi problemi possono ovviamente essere risolti realizzando una custodia per fotocamera impermeabile, ma ciò richiede uno studio separato considerando le dimensioni della fotocamera e il comfort umano.
Inoltre, la videocamera è resistente agli urti.
L'impossibilità di lavorare in condizioni di scarsa illuminazione o di notte senza l'uso di attrezzature speciali (tuttavia, c'è un grande vantaggio di un occhio artificiale rispetto a uno naturale: puoi usare una videocamera che funziona nella regione dell'infrarosso. Ottieni una specie del visore notturno)
Quando una persona cammina, la fotocamera trema, con conseguente scarsa qualità dell'immagine. Questo problema può essere risolto applicando stabilizzatori d'immagine, ma ciò richiede uno studio separato, tenendo conto delle dimensioni della fotocamera e del comfort umano.
In secondo luogo, l'intero meccanismo d'azione descritto dell'occhio artificiale, compresa la videocamera, deve avere una batteria. E richiede una ricarica periodica. È evidente che ciò crea limitazioni nell'utilizzo e disagi alla persona. Infine, potrebbero esserci problemi nel controllo della videocamera, perché quando una persona dorme, la videocamera deve essere spenta. Ed è necessario creare un dispositivo che obbedisca facilmente a una persona, ad esempio, si spenga o si accenda con la sua voce.
11) Vantaggi dell'occhio artificiale rispetto all'occhio umano:
È possibile utilizzare una videocamera che opera nella regione degli infrarossi. Procurati una specie di visore notturno.
È possibile registrare le informazioni che una persona ha visto.
È possibile utilizzare la videocamera per guardare i film
Svantaggi dell'occhio artificiale rispetto all'occhio umano:
risoluzione inferiore e quindi qualità dell'immagine
restrizioni sull'intervallo di temperatura in cui lavora l'occhio
instabilità all'umidità (senza l'uso di speciali coperture protettive)
instabilità d'urto
mancanza di "visione periferica"
Un team internazionale di scienziati dell'Università di Cardiff e dell'Università di Osaka è riuscito a far crescere tessuto oculare multistrato da cellule staminali umane. Un "occhio" artificiale è stato trapiantato in conigli che sono stati indotti artificialmente con la cecità corneale. Il trapianto ha contribuito a ripristinare la vista degli animali.
Francamente, una sensazione il cui significato non può essere sopravvalutato: la capacità di vedere è stata restituita ai ciechi. Reni, fegato, polmoni trapiantati. Ho perso il conto dei cuori trapiantati. E ora il trapianto ha contribuito a ripristinare la vista degli animali.
In precedenza, gli scienziati erano già riusciti a far crescere la retina e la cornea in laboratorio. Tuttavia, ora sono stati in grado di creare una struttura più complessa: il tessuto "su misura" dai ricercatori a partire dalle cellule staminali è costituito dal cristallino, dalla cornea e dalla congiuntiva. Le fonti di diversi tessuti sono le cellule epiteliali corneali, che si sono differenziate durante la coltivazione.
Gli autori, guidati da Andrew Quantok, ritengono che gli esperimenti sugli animali riusciti indichino che il tessuto oculare cresciuto artificialmente aiuterà a far fronte alla cecità negli esseri umani. Quindi è solo questione di tempo? Ma quanto tempo aspettare per chi non vede oggi? Anno? Decenni? La domanda è anche per gli specialisti, e non solo nel campo dell'oftalmologia, ma anche medica correlata, e non solo medica. Ecco una situazione così paradossale. Non c'è vita senza cuore. Se fallisce, può essere sostituito con uno donatore. Puoi vivere senza occhi. E la sostituzione?
Infografica "RG" / Mikhail Shilov / Leonid Kuleshov
un commento
Mikhail Konovalov, capo della clinica oftalmologica, dottore Scienze mediche, Professore
I risultati dei nostri colleghi stranieri sono un grande passo avanti nello sviluppo della trapiantologia. Ad esempio, molto spesso ora è necessario un trapianto di cornea. Non sempre è possibile eseguirlo in tempo a causa della costante carenza di organi da donatori, in particolare di cornea del donatore. Il problema del trapianto di lenti artificiali è stato risolto di oltre l'80%. In futuro sarà possibile trapiantare una lente che abbia le proprietà della propria lente: sarà elastica, cambierà curvatura a seconda di dove guarda la persona. Finora, ciò è stato ottenuto attraverso un complesso sistema speciale. Ora è possibile far crescere singoli strati della retina, che soffre principalmente con l'età, con anomalie congenite. I nostri colleghi riferiscono della crescita di alcuni tessuti oculari: cornea, congiuntiva, cristallino. Questo è il segmento anteriore dell'occhio. E parlare di creare un occhio artificiale, per usare un eufemismo, non è corretto. Non è ancora possibile coltivarlo dalle cellule staminali.
L'occhio è un organo complesso, costituito da diversi tessuti. compresi i nervi. E nel nostro tempo a livello scienza moderna e la medicina è il problema principale e irrisolto. La persona perde la vista esaurimenti nervosi. Questa è la causa principale della cecità irreversibile. nervo ottico- un collegamento tra l'occhio (dispositivo ricevente), che trasmette informazioni lungo le vie visive al cervello. E il problema principale del trapianto di occhi è l'aggancio delle fibre nervose. Impara a crescere con l'aiuto delle stesse cellule staminali, nuove tecnologie tessuto nervoso occhi. Allora saremo in grado di aiutare radicalmente coloro che sono condannati alla cecità.
Ad eccezione degli occhiali inventati dai cinesi nel X secolo, non avevamo dispositivi artificiali in grado di restituire la vista a una persona. Ma ora la bionica ha reso il ripristino della vista una realtà in molti casi che prima erano considerati del tutto senza speranza.
L'opacità corneale di solito si verifica a causa di danni meccanici o cambiamenti che non sono completamente compresi e Composizione chimica occhi. Ma questi cambiamenti portano al fatto che il guscio trasparente esterno dell'occhio, la cosiddetta cornea, passa visibile ad occhio la luce diventa torbida e gradualmente la persona diventa cieca. Questa malattia, che si verifica più spesso in età avanzata, era stata precedentemente trattata solo in un modo: trapiantando la cornea da un cadavere.
Di solito è sufficiente trapiantare solo una parte della cornea, ma a volte il danno è così grave che deve essere sostituita completamente. Tuttavia, su quattro trapianti di cornea completi, solo uno riesce: ciò è dovuto al fatto che il liquido all'interno dell'occhio è sotto pressione, e il trapianto è molto difficile da mantenere in sede e per un mese del periodo necessario all'attecchimento. Inoltre, se il paziente starnutisce o tossisce, la cornea trapiantata può spostarsi.
Questo problema ha portato William Stone, un chirurgo oftalmologico presso il Massachusetts Asylum for the Deaf and Blind di Boston, a creare un sostituto bionico per le cornee danneggiate in acrilico trasparente, proprio come quelli usati per realizzare protesi dentarie e parabrezza nelle cabine di pilotaggio dei caccia.
La cornea di plastica è avvitata in una presa simile a un minuscolo bottone, e questo bottone è suturato sulla superficie dell'occhio proprio di fronte alla pupilla. Una cornea di plastica avvitabile, che può essere svitata o sostituita con un'altra su prescrizione medica, è già stata impiantata in 400 pazienti!
La tecnologia medica ci ha anche fornito una lente bionica. La lente dell'occhio, situata direttamente dietro l'iride, diventa spesso torbida a causa di. Da questo, si oscura e disperde o non passa la luce che cade sull'occhio. Le cataratte sono generalmente trattate da Intervento chirurgico. Il chirurgo pratica un piccolo foro nel guscio dell'occhio (la cosiddetta proteina), vi porta un piccolo dispositivo di aspirazione e rimuove la lente dall'occhio. Dopo tale operazione, viene applicata una sutura e la luce entra di nuovo liberamente nell'occhio.
Sfortunatamente, l'occhio senza lenti non è in grado di mettere a fuoco da solo i raggi di luce: il paziente ha bisogno di occhiali spessi o lenti a contatto OH.
L'uso degli occhiali è associato a un grande disagio, devi cambiare gli occhiali se devi guardare da un oggetto vicino a uno lontano; mentre si guida una macchina, per esempio, è molto difficile. Una via d'uscita è l'uso di lenti a contatto adattate alle medie distanze in combinazione con lenti bifocali, ma non tutti possono indossare tranquillamente le lenti a contatto.
Il Dr. Norman Jaffe dell'Università di Miami ha risolto questo problema inventando una lente artificiale impiantabile. Dal polimetacrilato, una sostanza simile all'acrilico utilizzata per creare una cornea artificiale, viene lavorata una minuscola lente bionica con una messa a fuoco precisa e fissa: la lente è inserita in un morbido anello di fibre di Dacron. Questo anello, cucito dietro l'iride, funge da sorta di ancoraggio che trattiene il cristallino contro la pupilla. La lente in plastica non è in grado di cambiare la messa a fuoco, ma in combinazione con gli occhiali è possibile ottenere una visione quasi al cento per cento. Ora così lenti artificiali almeno un centinaio di chirurghi negli Stati Uniti stanno sostituendo le lenti appannate dalla cataratta.
Ma il danno al cristallino o alla cornea è tutt'altro che l'unica causa di cecità. La maggior parte delle 110.000 persone completamente cieche negli Stati Uniti ha perso la vista a causa di danni oculari più gravi. Una forma di cecità attualmente incurabile, in cui il liquido dietro il cristallino, chiamato umor acqueo, viene secreto in eccesso; allo stesso tempo, la sua pressione aumenta così tanto da rompere le delicate retine di elefante sensibili alla luce. Sono attualmente incurabili anche i casi di cecità da malattie che causano degenerazione. nervo oftalmico e malattie congenite in cui la retina o i nervi che la collegano al cervello sono danneggiati. Tuttavia, anche in questi casi, c'era qualche speranza che la tecnologia televisiva ci promette.
Una telecamera funziona più o meno allo stesso modo dell'occhio: in essa la luce, passando attraverso un dispositivo di messa a fuoco, viene convertita in impulsi elettrici. La natura e la forma degli impulsi inviati da una telecamera sono molto diversi da quelli inviati dall'occhio al cervello, ma è teoricamente possibile utilizzare gli impulsi elettrici di una telecamera per indurre sensazioni visive nel cervello.
L'oftalmologo William Dobell, direttore di neuroprotesi presso l'Institute of Biomedical Engineering dell'Università dello Utah, ha studiato gli impulsi che occhio normale invia al cervello quando stimolato dalla luce, ha inventato uno speciale computer in grado di convertire gli impulsi di una telecamera in impulsi simili a quelli emessi dalla retina dell'occhio. Dobell ha quindi realizzato quadrati di teflon e platino e li ha impiantati nei crani di due volontari ciechi, vicino alle parti del cervello dove le informazioni ricevute dall'occhio vengono convertite e trasformate in immagine visibile. Piccoli sensori elettrici nelle teste dei volontari erano collegati a una telecamera, che era puntata su diversi oggetti della forma più semplice. Appena gli stimoli elettrici hanno raggiunto i sensori, entrambi i soggetti hanno dichiarato di "vedere" lampi di luce (i cosiddetti fosfeni). Secondo Dobell, uno dei pazienti, che ha perso la vista 28 anni fa, ha affermato di catturare fosfeni incolori e luccicanti delle dimensioni di una moneta, visibili a distanza di un braccio.
Lo scienziato ha continuato a lavorare sulla sua invenzione e ha creato un sistema di visione artificiale che ha permesso a un uomo di 33 anni, privato della vista per 10 anni, di connettersi a un computer, permettendo a una persona di "vedere" i segnali elettronici nel suo cervello . Sessantaquattro elettrodi sono stati impiantati nelle aree visive del cervello del soggetto e da ciascun elettrodo un filo sottile scorreva attraverso un foro nel cranio fino a un tappo di grafite cucito nella pelle. Quando una spina viene inserita in un computer collegato a una telecamera, un non vedente è in grado di leggere le lettere Braille come punti luminosi e distinguere tra linee verticali e orizzontali. Secondo Dobell, il suo esperimento rende l'impianto a lungo termine una realtà. Come crede, nel tempo, una telecamera verrà collocata nell'orbita dell'occhio del cieco, collegata tramite un computer in miniatura con elettrodi impiantati nel cervello. E sebbene ci vorrà molta sperimentazione per passare da semplici disegni schematici a più complesse immagini in bianco e nero, Billem Kolff, pioniere della ricerca bionica, è fiducioso che alla fine visione artificiale di questo tipo permetteranno ai non vedenti di vedere immagini che ricordano "le immagini sul pannello luminoso dello spazioporto di Houston".
Dobell ricorda che lo sviluppo di qualsiasi organo artificiale avviene gradualmente: “Prima c'è un presupposto, poi c'è la speranza, e solo allora si aprono prospettive. Non c'è dubbio che le protesi sensoriali siano già passate dallo stadio delle idee a quello della speranza». Speriamo che le prospettive si aprano nel prossimo futuro.
Il corpo umano è molto vulnerabile. Fino a poco tempo fa, se un organo era danneggiato, non era possibile sostituirlo, e una persona rimaneva storpia, ricevendo spesso protesi molto scomode e poco funzionali. Ma oggi i ricercatori hanno ottenuto risultati significativi nelle protesi. organi umani. Abbiamo raccolto i primi 10 sviluppi scientifici, che consentirà nel prossimo futuro di sostituire le parti danneggiate del corpo.
La pelle, che ricopre e protegge l'intero corpo umano, è l'organo più facilmente danneggiabile. Gli scienziati di Stanford hanno sviluppato un materiale super flessibile, super resistente e super sensibile che potrebbe essere la base per la futura pelle sintetica. Le persone hanno già provato a sviluppare la pelle sintetica, ma nuovo materiale ha una sensibilità al tocco molto maggiore. Contiene transistor organici e uno strato di materiale elastico che gli permette di allungarsi senza subire danni. Ed è autoalimentato: la pelle contiene una serie di pannelli solari elastici.
2. Un cuore pulsante creato in una capsula di Petri
Gli scienziati hanno esplorato a lungo il potenziale delle cellule staminali per far crescere i cuori e quest'anno hanno recentemente ottenuto un successo significativo creando un cuore in una capsula di Petri che potrebbe battere da solo. Per 20 giorni, il nuovo cuore ha battuto a una velocità compresa tra 40 e 50 battiti al minuto. È ancora troppo debole per pompare effettivamente il sangue, ma panno simile ha un grande potenziale.
3. Mani protesiche che sentono il tocco
Le attuali mani protesiche possono certamente afferrare le cose, ma mancano di una delle abilità più importanti di una vera mano umana: il tocco. Le persone con protesi non possono percepire quando sono in contatto con un oggetto senza guardarlo direttamente. Un gruppo di ricerca dell'Università di Chicago ha risolto questo problema creando mani che inviano segnali elettrici nel cervello. Gli scienziati hanno condotto esperimenti con le scimmie, studiando come i loro cervelli reagiscono al tatto.
Mentre le gambe bioniche sono certamente un enorme vantaggio per coloro che hanno subito amputazioni, hanno uno svantaggio significativo: la mancanza di una vera connessione dei nervi con il corpo. Ma l'anno scorso, Zack Water, residente a Seattle, ha ricevuto i primi arti al mondo controllati dalla mente, grazie al fatto che ricevono segnali direttamente dal suo cervello. Per ottimizzare queste gambe artificiali, l'azienda produttrice le renderà ancora più sottili e leggere.
5. Cervello umano in miniatura
La morte cerebrale è fatale. Forse un giorno una persona sarà in grado di trapiantare un nuovo cervello nel cranio, ma vale la pena ricordare che questo non è solo un organo normale. Contiene tutti i pensieri e i ricordi, quindi l'idea di creare cervelli artificiali può sembrare assurda. Ma questo non ha fermato gli scienziati che hanno coltivato il reale cervello umano in laboratorio. È vero, ha ancora le dimensioni di un pisello e non è in grado di pensare.
La tecnologia esiste già per ripristinare artificialmente l'udito, ma gli impianti interni non fanno nulla alla parte visibile dell'orecchio. Le normali orecchie artificiali sembravano giocattoli di plastica. Ma quest'anno i ricercatori hanno inventato nuovo metodo, che offre la possibilità di far crescere orecchie flessibili e realistiche da cellule viventi. Queste cellule vengono prelevate da ratti e mucche e trasformate in un gel. Un orecchio artificiale viene quindi realizzato con questo gel utilizzando una stampante 3D in meno di un'ora.
7. Un naso che può sentire l'odore della malattia
I ricercatori dell'Università dell'Illinois hanno deciso di creare un dispositivo che identifica sostanze chimiche dall'olfatto, ma non erano soddisfatti della sensibilità del naso umano. Invece, hanno creato un naso artificiale che utilizza l'odore dei batteri per rilevare e diagnosticare malattie specifiche.
8. Pancreas artificiale
Il pancreas produce l'ormone insulina, che, in sua assenza nel corpo, deve essere inserito manualmente. I diabetici controllano costantemente i loro livelli di zucchero nel sangue e quindi iniettano insulina quando necessario. Un pancreas artificiale, tuttavia, sarebbe in grado di iniettare automaticamente insulina nel corpo. Controlla in qualsiasi momento il livello di zucchero nel sangue e lo regola.
Le persone sono state a lungo in grado di restituire l'udito ai sordi, ma restituire la vista ai ciechi è una questione molto più complessa. Quando le persone perdono la vista, le loro retine non inviano più segnali dai loro fotorecettori al cervello. Per creare un occhio artificiale, devi prima capire come la retina elabora questi segnali e gli scienziati non sono stati in grado di raggiungere questo obiettivo fino a poco tempo fa. Gli scienziati del Weill Cornell Medical College sono stati in grado di farlo, almeno con topi e scimmie, creando retine artificiali i cui chip convertono le immagini in segnali elettronici.
10. Dita e gigabyte di informazioni
Quando il programmatore finlandese Jerry Jalava è stato coinvolto in un incidente in moto nel 2008, ha perso un dito. Il motociclista ha trovato una via d'uscita insolita dalla situazione: ha creato un dito protesico in grado di memorizzare due gigabyte di informazioni digitali. Ora può semplicemente inserire una protesi insolita nel connettore USB. In futuro, Jalava prevede di aggiornare la sua invenzione aggiungendo il supporto per la comunicazione wireless. Vuole anche aggiungere più memoria.
IN Ultimamente gli sviluppatori si sono rivolti ad affrontare le persone con handicappato, offrendo .
Nel nostro articolo di oggi:
Una nuova tecnologia chiamata bionica ha permesso ai pazienti con retinite pigmentosa di ripristinare alcuni dei loro campi visivi. Ciò ha permesso alle persone di distinguere gli oggetti e persino di leggere i titoli del testo, ma non possono ancora muoversi con calma lungo la strada.
Gli scienziati dell'Università della California stanno lavorando per migliorare questa tecnologia che consente a cellule specifiche della retina di convertire la luce in attività elettrica. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Neuron.
La retina è costituita da diversi strati di cellule. Il primo strato contiene fotorecettori che rilevano la luce e la convertono in segnali elettrici. La retinite pigmentosa provoca una diminuzione della funzione di queste cellule.
Diversi tipi di protesi retiniche sono in fase di sviluppo. Argus II è il più noto di questi dispositivi. Negli Stati Uniti è stato approvato per il trattamento della retinite pigmentosa nel 2013. Consiste in una telecamera montata sulla montatura degli occhiali che trasmette segnali radio a una rete di elettrodi impiantati nella retina. Gli elettrodi stimolano le cellule gangliari della retina e mostrano alla persona cosa sta riprendendo la telecamera.
“Questo è un enorme successo nel trattamento e una nuova possibilità per i pazienti con retinite pigmentosa. D'altra parte, la visione bionica è ancora lontana dall'essere naturale», spiega il professor E.J. Chichilnisky
La tecnologia attuale manca di specificità o fedeltà. Sebbene la maggior parte dell'elaborazione visiva avvenga nel cervello, parte di essa viene eseguita attraverso cellule gangliari retina, e ci sono da 1 a 1,5 milioni di cellule in ciascun occhio. La visione naturale, che consente di ottenere informazioni più dettagliate su forma, colore, profondità e movimento, richiede l'attivazione di determinate cellule retiniche al momento giusto.
Gli scienziati hanno concentrato i loro sforzi su un tipo di cellule gangliari della retina chiamate cellule "ombrello". Queste celle sono molto importanti per rilevare il movimento, la sua direzione e velocità in una scena visiva. Quando un oggetto in movimento attraversa lo spazio visivo, le cellule si attivano in onde attraverso la retina.
I ricercatori hanno posizionato una rete di 61 elettrodi in aree della retina e hanno iniziato a stimolarla con impulsi di corrente. Questo ha permesso loro di distinguere le cellule "ombrello", che hanno risposte diverse, da altre cellule gangliari della retina. Inoltre, gli scienziati hanno determinato la quantità di stimolazione necessaria per attivare ciascuna cellula. Successivamente, i ricercatori hanno registrato le risposte degli impulsi per una semplice immagine scorrevole: questa è striscia bianca passando su uno sfondo grigio. Infine, sono stati in grado di riprodurre le stesse onde di attività che l'"ombrello" delle cellule produce durante le immagini in movimento.
“È necessario molto lavoro prima dello sviluppo di un dispositivo finito che possa fornire la vista a una persona cieca Alta qualità. Se riusciamo a superare i numerosi ostacoli tecnici, allora possiamo comunicare con sistema nervoso su di lei madrelingua e ripristinare la normale funzione oculare", ha aggiunto Chichilnisky.
