Для создания искусственной сетчатки ученые решили использовать фотоэлементы, активируемые инфракрасным лучом, что позволило совместить передачу визуальной информации с передачей энергии и упростить устройство импланта. Работа опубликована в журнале Nature Photonics.
Разработанная система состоит из нескольких компонентов: специальных очков, портативного компьютера и собственно искусственной сетчатки. Имплантируемое устройство представляет собой множество миниатюрных (около 70 микрон) ячеек, которые несут фотоэлементы, чувствительные к ближнему инфракрасному свету.
Изображение, которое записывает встроенная в очки миниатюрная камера, упрощается и подготавливается для каждого глаза отдельно портативным компьютером. Из сложного изображения выделяются только контуры. Результат проецируется на искусственную сетчатку. Попадание инфракрасного луча на ячейку устройства вызывает ее включение, что приводит к активации близлежащих нейронов. Мозг воспринимает активацию нейронов сетчатки как появление видимых объектов.
Инфракрасный луч в данном случае является одновременно и передатчиком информации, и источником питания для работы искусственной сетчатки. По словам разработчиков, это существенно упрощает ее устройство. В тех случаях, когда для питания искусственной сетчатки используют передачу энергии с помощью электромагнитной индукции, это требует встраивания громоздких катушек в имплант.
Разработчики протестировали созданное устройство на здоровой и поврежденной сетчатке крыс и показали, что передаваемой энергии хватает для активации нейронов, при том, что интенсивность используемого инфракрасного луча на два порядка меньше максимально безопасного уровня. Ученые планируют проверить работоспособность устройства на живых крысах, а затем и на добровольцах.
Искусственные сетчатки, разрабатываемые на данный момент, делятся на два типа по месту их имплантации: на те, что находятся перед, и те, что располагаются под сетчаткой. Описанное в настоящей статье устройство относится к последнему типу. Они обычно содержат фотоэлементы для активации нейронов сетчатки пациента. Основным их недостатком является низкая чувствительность - видимого света часто не хватает для нормальной работы фотоэлементов. В данной статье авторы решили эту проблему, активируя фотоэлементы не естественным светом, а искусственным инфракрасным лучом.