微小的分形眼植入物可以模拟神经元,让盲人重见光明

根据一位研究人员的说法,视网膜植入物可以帮助盲人重见光明,但要真正有效,它们应该适应人眼独特的结构。能够自组装成分形的微小材料簇有助于此,可以加强植入物与患者健康神经元之间的连接。

某些视力障碍,如黄斑变性,会损害眼睛的视杆细胞和视锥细胞,但会保持神经元完好。植入物通过与这些神经元通信来工作,将视觉信息发送到大脑进行处理。但是摄像头芯片和眼睛的工作方式不同,神经元与植入的光电二极管光感受器之间的连接不足。

俄勒冈大学物理学教授理查德·泰勒(Richard Taylor)正在研究改进型植入物,他解释说,这是因为神经元遵循分支的分形结构,而芯片则使用直线路径。分形是自相似的重复图案。

他的解决方案是将一种纳米级的材料簇嵌入光电二极管上,该材料簇会自组装成分形。该簇将使用惰性气体沉积在光电二极管上。眼科医生将把这种分形增强的设备植入失明患者的眼中,改进的神经元界面将能够将更多的光信息传递给视神经。据俄勒冈大学新闻稿称,它的效率将接近100%。

今年夏天,泰勒和他实验室的博士生将开始一项为期一年的项目,研究用于分形组装的金属。研究人员将在其他属性中寻找具有良好生物相容性和效率的金属。

新闻稿称,该项目源于泰勒对人眼和数码相机之间异同的兴趣。他在《Physics World》的一篇文章中描述了他的工作。

你的眼睛的视锥细胞集中在中心,所以你的眼睛倾向于直接看到它前面的物体——这意味着你必须不断地转动眼睛才能看到小区域。但是相机的光感受器分布均匀,允许相机看到其视野中的一切。根据泰勒的说法,如果我们的眼睛像相机一样,具有均匀分布的感受器,那么我们视野中的刺激将如此之多,以至于我们的大脑永远无法处理。

相反,我们的眼睛利用自然界中普遍存在的分形图案来简化信息处理。泰勒写道,视网膜植入物的设计应考虑这些差异。

“值得注意的是,纯粹基于相机设计的植入物可能可以让盲人看到,但他们可能只能看到一个没有减轻压力的美丽的世界。这种缺陷强调了人类视觉系统的微妙之处,以及采纳而非适应相机技术用于眼睛的潜在弊端,”他写道。

[来源:ScienceDaily]

 

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丽贝卡·博伊尔是一位屡获殊荣的自由撰稿人,她撰写关于天文学、人畜共患病以及介于两者之间的各种主题的文章。她是《大西洋月刊》的特约撰稿人,她的作品经常出现在《大众科学》、《新科学家》、《FiveThirtyEight》、《连线》以及许多其他面向成人和儿童的出版物上。丽贝卡在科罗拉多州长大,离太空更近一英里,现在住在圣路易斯,靠近大陆两条最强大的河流的交汇处。

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