Pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade de Stanford, liderados pelo professor Daniel Palanker, desenvolveram um implante de retina sem fio que pode restaurar a visão até cinco vezes melhor do que os dispositivos existentes. Os resultados de estudos em ratos indicam a capacidade do novo dispositivo de fornecer visão funcional a pacientes com doenças degenerativas da retina, como retinite pigmentosa e degeneração macular.

As doenças degenerativas da retina levam à destruição dos fotorreceptores - os chamados bastonetes e cones - enquanto o resto do olho, via de regra, permanece em boas condições. O novo implante utiliza a excitabilidade elétrica de uma população de neurônios da retina conhecida como células bipolares. Essas células processam sinais de fotorreceptores antes de chegarem às células ganglionares, que enviam informações visuais ao cérebro. Ao estimular as células bipolares, o implante aproveita importantes propriedades naturais do sistema neural da retina, que fornece imagens mais detalhadas do que dispositivos que não têm como alvo essas células.

O implante, feito de óxido de silício, é composto por pixels fotoelétricos hexagonais que convertem em corrente elétrica a luz emitida por óculos especiais colocados nos olhos do paciente. Esses impulsos elétricos estimulam as células bipolares da retina, desencadeando uma cascata neural que atinge o cérebro.

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Um chip de bússola de estado sólido que transmite sinais para áreas do córtex cerebral do rato cego responsável pelo processamento de informações visuais permitiu ao animal “ver” campos geomagnéticos.

Prótese retinal sem fio

Biotecnologistas da Universidade de Stanford transplantaram com sucesso próteses de retina nos olhos de ratos, que dispensam fonte de energia e requerem cirurgia mínima para implantação.

Retinas eletrônicas estão melhorando

A retina biônica sem fio Alpha IMS funciona sem câmera externa, permitindo o movimento livre dos olhos, e envia sinais de 1.500 pixels para as camadas neurais próximas da retina e para o nervo óptico, simulando completamente o trabalho das células fotorreceptoras.

A primeira retina eletrônica entra no mercado dos EUA

O FDA aprovou a primeira retina artificial, um dispositivo implantável com algumas funções retinianas que ajudará pessoas que perderam a visão devido à doença genética retinite pigmentosa.

Retina optoeletrônica sem baterias

Para criar uma retina artificial, os cientistas decidiram utilizar fotocélulas ativadas por raio infravermelho, o que permitiu combinar a transferência de informação visual com a transferência de energia e simplificar o desenho do implante.

Os sistemas de sensores biológicos são compactos e energeticamente eficientes. Ao tentar criar um análogo semicondutor da retina, eles enfrentam grandes dificuldades: com espessura de 0,5 mm, pesa 0,5 g e consome 0,1 W.

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Retina biológica.

As células da retina são conectadas por uma rede complexa de conexões de sinalização excitatórias (setas unidirecionais), inibitórias (linhas com círculos no final) e bidirecionais (setas de duas pontas). Este circuito produz respostas seletivas de quatro tipos de células ganglionares (parte inferior), que constituem 90% das fibras do nervo óptico que transmitem informações visuais ao cérebro. Inclusão de células ganglionares "Ligada" (verde) e desligue "Desligado". (vermelho) ficam excitados quando a intensidade da luz local é maior ou menor que a área circundante. Células Ganglionares Inc. (azul) e descendente "Dec." (amarelo) geram pulsos quando a intensidade da luz aumenta ou diminui.

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Retina de silício

Nos modelos eletrônicos da retina, os axônios e dendritos de cada célula (conexões de sinal) são substituídos por condutores metálicos e as sinapses são substituídas por transistores. Permutações dessa configuração criam interações excitatórias e inibitórias que imitam conexões entre neurônios. Os transistores e os condutores que os conectam estão localizados em chips de silício, cujas diferentes seções atuam como diferentes camadas de células. Grandes almofadas verdes são fototransistores que convertem luz em sinais elétricos.

No início do desenvolvimento ocular, as células ganglionares da retina enviam seus axônios para o tecto, o centro sensorial do mesencéfalo. Os axônios da retina são guiados por vestígios de substâncias químicas liberadas pelas células tectais vizinhas que disparam simultaneamente; Como resultado, os neurônios que disparam simultaneamente ficam conectados. Como resultado, um mapa da localização espacial dos sensores retinais é formado no mesencéfalo.

Para modelar esse processo, fios programáveis ​​são usados ​​para criar conexões auto-organizadas entre células no chip retinal Visio1 (parte superior) e no chip tectum artificial Neurotrope1 (parte inferior). Os impulsos de saída elétrica são direcionados das células ganglionares artificiais para as células do teto através de um chip de memória (RAM) (meio). O chip retinal fornece o endereço do neurônio excitado e o chip tectum reproduz o impulso de excitação no local apropriado. Em nosso exemplo, o tectum artificial instrui a RAM a trocar os endereços 1 e 2. Como resultado, o terminal do axônio da célula ganglionar 2 se move para a célula tectum 1, deslocando o axônio da célula ganglionar 3. Os axônios respondem a um gradiente de energia elétrica. carga liberada pela célula excitada e ajuda a redirecionar as conexões.

Após excitação repetida de blocos de neurônios retinais artificiais adjacentes (triângulos destacados, canto superior esquerdo), os pontos finais axonais das células do tectum, que estavam inicialmente dispersos (triângulos destacados, canto inferior esquerdo), aproximam-se e formam listras mais uniformes (canto inferior direito).

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As retinas artificiais Argus foram implantadas com sucesso em seis pacientes cegos, permitindo-lhes ver novamente a luz e detectar o movimento de objetos grandes e brilhantes.

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Este sistema combina um pequeno implante ocular eletrônico com uma câmera de vídeo montada em óculos escuros. Um conjunto de 16 eletrodos no implante se conecta à retina, influenciando os fotorreceptores. O sinal enviado a eles percorre um longo caminho desde a câmera: através do processador de processamento, depois através de um canal de rádio até um receptor localizado atrás da orelha e, em seguida, ao longo de fios esticados sob a pele até o implante ocular. O sistema só pode funcionar com pacientes cujos fotorreceptores retinais estão enfraquecidos e danificados, mas o nervo óptico está saudável.

Estão sendo feitas tentativas de reproduzir estruturas neurais e suas funções. Isso é chamado de transformação (mapeamento) de conexões neurais em circuitos eletrônicos de silício. Desta forma, microchips neuromórficos são criados através da transformação da retina – o tecido nervoso com 0,5 mm de espessura que cobre a parede posterior do olho. A retina é composta por cinco camadas especializadas de células nervosas e realiza o processamento preliminar de imagens visuais (imagens), extraindo informações úteis sem acessar o cérebro ou esgotar seus recursos.

A retina de silício percebe os movimentos da cabeça humana. Os quatro tipos de células ganglionares de silício no chip Visio1 imitam células retinais reais e realizam pré-processamento visual. Algumas células respondem a áreas escuras (vermelho), outras a áreas claras (verde). O terceiro e quarto conjuntos de células monitoram os limites anterior (amarelo) e posterior (azul) dos objetos. As imagens em preto e branco produzidas pela decodificação mostram o que uma pessoa cega poderia ver com um implante de retina neuromórfica.

Cientistas alemães desenvolveram uma retina artificial implantável.

No experimento, ela restaurou parcialmente três pacientes que estavam cegos como resultado de distrofia retiniana hereditária, escreve o The Daily Telegraph.

Dispositivos anteriores com finalidade semelhante consistiam em uma câmera e um processador que precisavam ser usados ​​como óculos. O implante biônico, desenvolvido pela Retinal Implant AG em colaboração com o Instituto de Pesquisa Oftalmológica da Universidade de Tübingen, é implantado diretamente sob a retina e utiliza o aparelho óptico do olho. Assim, é um substituto direto para os receptores de luz perdidos.

A imagem em preto e branco produzida pela retina biônica é estável e segue os movimentos do globo ocular.

Três pacientes que participaram dos testes do aparelho conseguiram distinguir o formato dos objetos poucos dias após a cirurgia. A visão de um deles melhorou tanto que ele começou a andar livremente pela sala, aproximar-se das pessoas, ver os ponteiros de um relógio e distinguir sete tons de cinza.

De acordo com o professor Eberhart Zrenner, chefe do Hospital Oftalmológico da Universidade de Tübingen, testes piloto provaram de forma convincente que o implante pode restaurar a visão em pessoas com distrofia retiniana suficiente para a vida cotidiana. No entanto, observou ele, a introdução do dispositivo na prática clínica levará muito tempo.

A retina biônica, segundo os cientistas, pode ser usada para cegueira causada por retinite pigmentosa e outras doenças degenerativas da retina.

Ele trouxe consigo novas tecnologias que ajudaram a dar vida a invenções antes impossíveis e incomuns. Essas descobertas incluem:

• retina artificial;
• teclado de projeção;
• Cigarro eletrônico;
• interface cerebral;
• uso de câmeras digitais em celulares;
• sintetizador digital de aromas;
• papel eletrônico;
• reator nuclear portátil;
• scanner 3D de mesa;
• cromossomo artificial;
• pauzinhos “inteligentes”;
• nanorrobôs.

Como menos de um quinto do século se passou, provavelmente as invenções mais incomuns da humanidade, desenvolvidas e criadas no futuro, ainda estão por vir. Hoje, novos produtos abertos mostram até que ponto o progresso tecnológico avançou e de quais oportunidades até então desconhecidas uma pessoa pode aproveitar.

Vamos dar uma olhada em algumas invenções humanas incomuns criadas no início do século XXI.

Retina artificial

Esta descoberta pertence a cientistas japoneses. A retina produzida é uma matriz de alumínio usando elementos semicondutores de silício. A resolução é de 100 pixels.

A retina desempenhará suas funções se for instalada em conjunto com óculos especiais e um pequeno computador. Óculos com câmera de vídeo embutida são usados ​​para receber e transmitir imagens para um computador, onde ocorre o processamento. Uma câmera nos óculos converte a luz em rajadas de pulsos eletrônicos. Após processar a imagem, o computador a divide ao meio e a transmite para os olhos esquerdo e direito, em emissores infravermelhos localizados na parte traseira das lentes dos óculos. Os óculos emitem pulsos curtos de radiação infravermelha, que ativam fotossensores na retina do olho e fazem com que transmitam impulsos elétricos que codificam a imagem aos neurônios ópticos.

No futuro, está previsto que tal retina seja capaz de restaurar a visão de uma pessoa cega e ajudar a ver objetos menores.

Mais tarde, cientistas japoneses conseguiram cultivar a retina a partir de células-tronco de camundongo; os testes ainda não foram concluídos.

Teclado de projeção

Com o tempo, mais e mais novas invenções aparecem. presente na vida de uma pessoa, um deles é um teclado de projeção.

Com sua ajuda, é possível projetar teclas na superfície onde são pressionadas. O projetor de vídeo que projeta o teclado possui um sensor capaz de rastrear os movimentos dos dedos, após o qual calcula as coordenadas das teclas pressionadas e exibe no display o texto digitado corretamente. No entanto, esse teclado também tem desvantagens: não pode ser usado ao ar livre.

Cigarro eletrônico

Esta descoberta foi feita por um cientista chinês depois que seu pai morreu de câncer de pulmão. O vício da nicotina é um dos mais poderosos do mundo. O que quer que uma pessoa que para de fumar faça. Ele tenta substituir esse hábito por outro, por exemplo, compra chiclete, tenta encontrar uma alternativa ao fumo.

Um cigarro eletrônico é um dispositivo que simula o processo de fumar. Ao usar um produto tão novo, a pessoa não abre mão do hábito, não busca substitutos, mas costuma gastar seu tempo. Porém, o fumante não prejudica os pulmões com alcatrão tóxico e produtos de combustão, uma vez que estão ausentes neste tipo de aparelho. Assim, uma pessoa que fuma um cigarro eletrônico pode se livrar do vício da nicotina.

Interface cerebral

As invenções incomuns do século 21 são bastante variadas, e uma delas é a interface cerebral.

Um exemplo de controle de objetos com pensamentos foi demonstrado por uma empresa japonesa. Um homem, com o poder do pensamento, forçou a comutação de um interruptor instalado em uma ferrovia de grande porte.

Princípio de funcionamento: o córtex cerebral é iluminado e fotografado no espectro infravermelho. Ao realizar tal procedimento, a passagem da hemoglobina pelos vasos, com e sem oxigênio, é claramente visível, e o volume de sangue em várias partes do cérebro também é visível. A máquina traduz essas mudanças em sinais de tensão que controlam dispositivos externos. É assim que a troca do trem é controlada.

O projeto pretende alcançar uma decodificação mais complexa das mudanças no funcionamento do cérebro humano. Receber sinais de execução será o auge do desenvolvimento da interface homem-máquina.

Sintetizador digital de aromas

Hoje você não surpreenderá ninguém com som ou vídeo 3D. Hoje estas são invenções bastante populares. Tecnologias incomuns entraram em nossas vidas no início do século XXI. A empresa francesa apresenta a sua solução digital de medição de odores. O surgimento de um produto tão novo trouxe diversidade à “vida digital” da sociedade. Uma variedade de odores será sintetizada a partir dos cartuchos. Isso dará um toque especial à exibição de filmes e videogames.

Papel eletrônico

É o mesmo que tinta eletrônica. As informações são exibidas em um display especial. Os livros eletrônicos utilizam papel eletrônico, que também é utilizado em outras áreas. A tinta eletrônica com luz refletida pode exibir gráficos e texto por um longo tempo sem consumir muita energia.

As vantagens deste artigo:

• economia de energia;
• Esse tipo de leitura não cansa os olhos como o papel comum, o que significa que não prejudica a visão da pessoa.

O papel eletrônico pode refletir vídeo a uma frequência de 6 quadros por segundo e transmitir 16 tons de cinza.

O trabalho continua para melhorar esta invenção e aumentar a velocidade de exibição.

Scanner 3D de mesa

O princípio de funcionamento de tal dispositivo é a utilização de duas câmeras, cuja imagem é formada e comparada. Com a ajuda desse scanner, são criados modelos tridimensionais precisos dos objetos necessários. Eles são refletidos com máxima precisão em vários detalhes. As informações são transmitidas em formato matemático, computacional e digital, transportando dados sobre o tamanho, forma e cor do elemento digitalizado.

O computador controla as configurações da imagem. Todos os dados recebidos são analisados ​​e a imagem aparece na tela no espaço tridimensional.

Pauzinhos chineses "inteligentes"

Um do século XXI apresentou pauzinhos “inteligentes” ao público. A essência desta invenção é que quando os palitos são imersos nos alimentos, informações sobre a qualidade dos alimentos são exibidas na tela do gadget no qual está instalado o aplicativo necessário. Ou seja, se, por exemplo, você mergulhar as varetas no óleo, verá na tela uma mensagem “boa” ou “ruim”, dependendo da qualidade do produto que está sendo testado.

Os cientistas foram levados a lançar tal invenção pela situação dos produtos na China. Muitas doenças foram identificadas no país justamente pela ingestão de alimentos de baixa qualidade. Muitas vezes os produtos são cozidos no mesmo óleo, o que leva ao aparecimento de substâncias tóxicas nele.

Varinhas inteligentes podem mostrar:

• frescor do óleo;
• nível de pH;
• temperatura do líquido;
• número de calorias nas frutas.

Os fabricantes vão ampliar as capacidades dos bastões para que possam ser usados ​​para determinar um maior número de indicadores de ingestão alimentar. ainda não foi divulgado ao público porque a produção em massa ainda não está em andamento.

Invenção: nanorrobôs

Hoje, muitos cientistas estão se esforçando para criar nanorrobôs – máquinas que podem trabalhar nos níveis atômico e molecular. Tal invenção tornará possível a produção de materiais moleculares. Será possível, por exemplo, produzir oxigênio ou água. Também na esfera econômica poderão criar alimentos, combustíveis e participar de outros processos que garantam a vida humana. Esses robôs serão capazes de criar a si próprios.

A nanotecnologia é um símbolo do futuro e um dos vetores do desenvolvimento da civilização. Seu uso é possível em quase todas as áreas da vida humana.

Na medicina, o surgimento dos nanorrobôs levará à cura completa do corpo humano. Eles podem ser lançados no corpo. Máquinas adequadamente programadas começarão a destruir vírus e outras substâncias nocivas dentro do corpo. Com a ajuda da nanotecnologia, a pele humana pode adquirir uma aparência bonita e saudável.

Na ecologia, as máquinas electrónicas ajudarão a parar de poluir o planeta. Com a ajuda deles, será possível purificar a água, o ar e outras fontes vitais para a saúde humana.

Essas invenções incomuns da humanidade podem ajudar na solução de problemas complexos, mas no momento os desenvolvimentos estão em fase de pesquisa.

Até o momento, alguns componentes de futuras máquinas moleculares foram criados e várias conferências estão sendo realizadas sobre a questão da criação de nanorrobôs.

Existem protótipos primitivos de máquinas futuras. Em 2010, foram mostradas pela primeira vez máquinas moleculares baseadas em DNA que podem se mover no espaço.

O mundo da nanotecnologia não pára, e talvez o século 21 ainda seja chamado de século em que surgirão as invenções mais inusitadas.

Mundo virtual

O novo século trouxe consigo comunicação virtual, namoro e jogos. Uma pessoa constrói seus próprios horizontes, cria suas próprias páginas virtuais nas Redes Sociais Mundiais. Portanto, podemos dizer que invenções inusitadas criadas com as próprias mãos são redes sociais.

O desenvolvimento da tecnologia leva a uma diminuição das reuniões reais e a uma maior inclinação para a comunicação virtual.

Novas invenções virtuais, cujas funções incomuns auxiliam na adaptação de uma pessoa em uma sociedade virtual, são:

Conclusão

As invenções podem ser estúpidas e inteligentes, úteis e não muito úteis. No entanto, a cada ano as invenções incomuns do mundo melhoram e outras se desenvolvem no contexto de algumas. A humanidade se esforça para inventar algo extraordinário que surpreenda a todos. Ao mesmo tempo, um novo produto deve trazer comodidade à vida das pessoas e facilitar de alguma forma a vida das pessoas.

O século XXI ainda trará novas invenções, oportunidades inusitadas, graças às quais a humanidade poderá explorar espaços até então inexplorados e adquirir novos conhecimentos.

A retina é a parte mais importante do olho. Consiste em milhões de fotorreceptores sensíveis à luz que são responsáveis ​​​​pela visão das cores e do crepúsculo. Danos aos fotorreceptores - bastonetes e cones - como resultado de várias doenças levam à deterioração gradual da visão e à sua perda total.

Muitas vezes, as doenças (incluindo a distrofia pigmentar da retina) levam à destruição apenas dos próprios fotorreceptores, sem afetar os neurônios da retina. Os pesquisadores já fizeram tentativas de lidar com essa cegueira usando, por exemplo, um olho biônico. Um microchip especial equipado com eletrodos foi embutido na retina dos pacientes. Os pacientes foram solicitados a usar óculos com câmera de vídeo, cujo sinal era transmitido primeiro para o chip e depois para o cérebro.

Cientistas do Instituto Italiano de Tecnologia propuseram uma abordagem fundamentalmente diferente, criando uma retina artificial que pode ser implantada no olho do paciente. A “prótese de retina” consiste em várias camadas: um material polimérico condutor, um substrato à base de seda e uma camada semicondutora. É ele quem captura os fótons que entram pela pupila - isso leva à estimulação elétrica dos neurônios da retina e à posterior transmissão do sinal ao cérebro.

Os investigadores já testaram a sua invenção em ratos que sofrem de degeneração da retina. Um mês após a cirurgia do implante, os cientistas avaliaram o reflexo pupilar em animais com retinas artificiais, animais sem tratamento e ratos saudáveis.

A resposta à baixa iluminação (1 lux), comparável à iluminação durante a lua cheia, foi praticamente a mesma em ratos com degeneração retiniana e naqueles que receberam implante. No entanto, os animais operados reagiram à luz mais forte quase da mesma forma que os saudáveis.

Os testes foram repetidos 6 e 10 meses após a operação – a visão de todos os animais piorou à medida que os ratos envelheciam, mas o efeito da instalação de uma retina artificial ainda persistia. Os autores também mostraram que o córtex visual primário, região do cérebro responsável pelo processamento da informação visual, foi ativado sob a influência da luz.

Os pesquisadores admitem que ainda não entendem completamente como funciona a retina artificial – isso ainda está para ser visto. Também não está claro se a nova prótese ajudará as pessoas; os resultados obtidos em animais nem sempre podem ser repetidos em pacientes. No entanto, Grazia Pertile, um dos membros da equipa de investigação, explica que a retina poderá começar a ser testada em humanos no segundo semestre deste ano, 2017, e os primeiros resultados destes testes serão obtidos até ao início de 2018 .