Implantati i senzori ljudima i robotima pomažu da bolje vide

Od ugradnje fotonaponskih piksela do kortikalne stimulacije, čudesne stvari događaju se kad se spoji ljudski i strojni vid

Mladen Smrekar petak, 7. srpnja 2023. u 19:47
Science Eye je kombinirani uređaj koji koristi optogenetsku terapiju usmjerenu na stanice vidnog živca 📷 AScienceEye
Science Eye je kombinirani uređaj koji koristi optogenetsku terapiju usmjerenu na stanice vidnog živca AScienceEye

Nedavna tehnološka dostignuća imaju ogroman učinak na različita stanja mrežnice, uključujući makularnu degeneraciju povezanu sa starenjem (AMD), vodeći uzrok trajnog gubitka vida koji pogađa 200 milijuna ljudi diljem svijeta. Riječ je o bolesti kod koje fotoreceptori u središnjoj mrežnici postupno degeneriraju, što rezultira gubitkom središnjeg vida visoke rezolucije i smanjenom sposobnošću čitanja i prepoznavanja lica. 

Fotonaponski pikseli

Inovativni implantat Sveučilišta Stanford izgubljene fotoreceptore nadomješta fotonaponskim pikselima. Oni pretvaraju svjetlost u električnu struju kako bi stimulirali neurone drugog reda u mrežnici, čime se obnavlja protok informacija u vizualnom sustavu. Ovaj implantat je potpuno bežičan, pokreće ga svjetlost i može se relativno lako ugraditi. Klinička ispitivanja pokazala da njihov protetski vid omogućuje i percepciju oblika, a ne samo osjetljivost na svjetlo.

Oko s implantiranim čipom: oval pokazuje veličinu zrake projicirane iz naočala na mrežnicu 📷 Yannick Le Mer/Stanford University
Oko s implantiranim čipom: oval pokazuje veličinu zrake projicirane iz naočala na mrežnicu Yannick Le Mer/Stanford University

Pokaže li se uspješnim, takav bi implantat mogao omogućiti vid po formuli 20/100, što znači da će pacijent s udaljenosti od 20 stopa (6 metara) moći vidjeti  ono što osoba s normalnim vidom vidi na 100 stopa (30 metara). Štoviše, s elektroničkim zumom korisnici mogu čitati slova poput ljudi s normalnim vidom. 

Liječene ambliopije

Tvrtka NovaSight predstavila je CureSight, sustav za liječenje slabovidnosti koja pogađa oko tri posto globalne dječje populacije. Riječ je o binokularnom tretmanu koji trenira vidni sustav da koristi oba oka istovremeno i tako poboljšava i vidnu i stereo oštrinu.  

Digitalni uređaj radi s crvenim i plavim tretmanskim naočalama koje dijete nosi dok gleda bilo koji streamani sadržaj po vlastitom izboru. CureSight zamagljuje središte vida dominantnog oka i lijenom oku pruža normalnu oštru sliku. 

Liječenje ambliopije kod odraslih

Izraelski RevitalVision isti poremećaj cilja softverom za treniranje vida koji cilja specifične neurone u vidnom korteksu mozga i stvara nove neuronske veze na razini sinapsi, što bi trebalo omogućiti trajno poboljšanja vida.

RevitalVision je dobio odobrenje FDA i to je prvo rješenje za učinkovito liječenje ambliopije kod odraslih. Naime, dosad se smatralo da se ambliopija ne može liječiti nakon devete godine života.

Revolucija strojnog vida

Istovremeno svjedočimo i revoluciji strojnog vida. Inspirirani očima račića Mantis, istraživači Tehnološkog sveučilišta u Eindhovenu razvili su senzor bliskog infracrvenog zračenja koji stane na mali čip. Ovaj bi se senzor mogao koristiti za personaliziranu zdravstvenu skrb, nadzor zrelosti voća i povrća, kontrolu procesa i testiranje u laboratoriju na čipu. Istraživači vjeruju da bi se mogao ugrađivati u pametne telefone, što bi ljudima omogućilo jednostavnu  provjeru kvalitete hrane ili vlastitog zdravlja.

MantiSpectra: senzor bliskog infracrvenog zračenja koji stane na mali čip 📷 TUE
MantiSpectra: senzor bliskog infracrvenog zračenja koji stane na mali čip TUE

Švicarski Basler pozabavio se pak stereo vidom koji vizualno vođenim robotima omogućuje bolju detekciju i lokalizaciju objekata te bolje funkcije identifikacije i sortiranja. Roboti tako kvalitetnije percipiraju svoje okruženje, uče iz njega i ponašaju se ljudska bića. Kombinacija stereo vida s UI tehnologijom rezultira podsjeća na način na koji se ljudi prilagođavaju i komuniciraju sa svijetom oko nas. Baslerova rješenja mogu se koristiti u različitim primjenama, od vađenja različitih materijala iz spremnika do automatiziranog skupljanja narudžbi i pakiranja.

Repliciranje ljudskog vida

Strojni vid se usavršava i u britanskoj tvrtki Recycleye koja moć ljudskog vida replicira za prepoznavanje otpada koji može razvrstati prema materijalu, objektu pa čak i brendu. To se postiže kombiniranjem naprednog strojnog učenja, računalnog vida i robotike. Sustav identificira i klasificira različite vrste otpada, uključujući različite vrste plastike, metala, stakla i papira i podatke šalje robotskoj ruci koja odabire i razvrstava klasificirane predmete na određena mjesta.

Spajanje ljudskog i strojnog vida nije novost, ali je ekonomski neisplativo. Američka tvrtka Second Sight Medical uspješno je ugradila nekoliko stotina bioničkih očiju, ali izrada uređaja za relativno mali broj pacijenata i održavanje sustava pokazali su se kao neodrživ poslovni model pa je tvrtka danas tek dio kompanije Vivani.

No, stvari se ipak mijenjaju. Globalno tržište bioničkih očiju trenutačno vrijedi oko 300 milijuna dolara, a u sljedećem desetljeću trebalo bi rasti po stopi od 13 posto godišnje. 

Optogenetska terapija

Jedan od novih igrača je tvrtka Science koja je u studenom prošle godine predstavila Science Eye, kombinirani uređaj koji koristi optogenetsku terapiju usmjerenu na stanice vidnog živca u kombinaciji s implantiranim fleksibilnim tankim filmom, ultra-gustim microLED zaslonom postavljenim preko mrežnice.

Naočale kompanije Science 📷 Science
Naočale kompanije Science Science

Ova tehnologija zahtijeva uvođenje genetskog materijala u stanice mrežnice pomoću virusa. Učinkovitost ovog postupka zasad je vrlo nedosljedna zbog varijabilne ekspresije opsina, vrste proteina osjetljivog na svjetlo, i imunoloških odgovora. Upitna sigurnost otvara razna regulatorna i etička pitanja.

Kortikalna stimulacija vida

Korak dalje otišao je Cortigent čiji novi sustav ne zahtijeva genetsko modificiranje stanica mrežnice. Njihov Orion Visual Cortical Prothesis System je medicinski uređaj za kortikalnu stimulaciju vida pacijenata s gotovo svim oblicima duboke sljepoće, uključujući glaukom, dijabetičku retinopatiju, ozljedu ili bolest optičkog živca ili traumu oka.

Kortikalnih implantati kao univerzalno rješenje  📷 Contigent
Kortikalnih implantati kao univerzalno rješenje Contigent

Iza njih je petogodišnja studija izvedivosti koja procjenjuje sigurnost, pouzdanost i učinkovitost uređaja, a u Cortigentu su uvjereni da bi se njihova tehnologija kortikalnih implantata mogla primijeniti i na oporavak od moždanog udara te liječenje kroničnih bolova, tinitusa i depresije.