La capacité de rendre la vue aux aveugles est l’un des actes de guérison les plus profonds que la médecine puisse réaliser, en termes d’impact sur la vie du patient affecté – et l’un des plus difficiles à réaliser pour la médecine moderne. Nous ne pouvons restaurer la vision que dans un nombre limité de cas et il existe sur le marché quelques yeux bioniques précoces qui peuvent restaurer une vision limitée dans des cas très spécifiques. Les chercheurs ont peut-être fait un pas spectaculaire pour changer cela à l’avenir, avec les résultats d’une nouvelle expérience visant à concevoir une rétine bionique.
L’équipe de recherche en question a publié un article dans Nature détaillant la construction d’une rétine hémisphérique construite à partir de nanofils à haute densité. La forme sphérique de la rétine a historiquement été un défi majeur pour les dispositifs biomimétiques.
La lumière entre dans l’œil par le cristallin, qui est incurvé – ce qui signifie que la lumière qui frappe la rétine a déjà été incurvée. Lorsque vous utilisez un capteur plat pour la capturer, il y a une limite intrinsèque à la façon dont l’image peut être focalisée. Cela semble être le genre de chose que l’IA de pointe pourrait résoudre, mais la puissance de traitement disponible à l’arrière d’un globe oculaire humain est limitée et la latence requise pour la vision est pratiquement nulle. Nous pourrions aussi résoudre le problème des hémisphères. C’est ce qu’ont fait Zhiyong Fan, ingénieur en électronique et informatique à l’Université des sciences et technologies de Hong Kong, et le reste de l’équipe de recherche.
Ils ont commencé avec un hémisphère de feuille d’aluminium (comme on le fait). Un traitement électrochimique a transformé la feuille en un isolant connu sous le nom d’oxyde d’aluminium, et l’a laissée constellée de pores nanométriques à travers son service. Ces trous densément regroupés sont devenus les canaux des nanofils de pérovskite qui imitent la fonction de la rétine elle-même. La pérovskite est utilisée dans la fabrication de cellules solaires. Une fois que les nanofils ont poussé, les chercheurs ont coiffé l’œil d’une lentille artificielle et l’ont rempli d’un liquide ionique pour imiter l’humeur vitrée de notre propre globe oculaire.
Ce liquide ionique est important pour le processus, car il permet aux nanofils de détecter la lumière et de transmettre ses signaux à une électronique externe de traitement de l’image.
Les performances de l’œil artificiel sont impressionnantes. Parce qu’il n’est pas limité par les paramètres biologiques de notre propre lentille, il peut répondre à des longueurs d’onde de lumière allant jusqu’à 800nm. Le champ visuel humain plafonne à environ 740 mm ; les couleurs supérieures à cette longueur d’onde nous paraissent noires. Si nous pouvions voir à 800 nm, nous verrions dans la bande du proche infrarouge (considérée comme étant de 750 à 1400 nm). Le temps de traitement des motifs lumineux est de ~19ms, soit la moitié du temps de l’œil humain. Réduire la vitesse de réaction de l’œil à 19ms pourrait réduire le temps de réaction total de l’homme – et la netteté de l’image et la clarté générale de l’œil artificiel étaient meilleures que celles produites par le Mark I Eyeball.
Note : Ne lisez pas cela comme un commentaire sur la nature des fréquences d’images et si les humains peuvent voir au-dessus d’un seuil de fréquence d’images particulier. Les temps de réaction et de récupération mesurés sur l’œil humain vont de 40ms à 150ms. Le temps de réaction total moyen de l’être humain se situe entre 200 ms et 250 ms. Des individus exceptionnels dépassent parfois ces vitesses ; des temps de réaction de 150ms ne sont pas inconnus.
En bref, cette rétine artificielle voit mieux que nous à de multiples égards, et pour autant que je sache, c’est la première fois qu’une telle chose a été construite. La nouvelle rétine est même dépourvue d’un angle mort.
Le long chemin à parcourir
Comme le détaille Scientific American, il y a beaucoup de travail à faire avant qu’un système comme celui-ci puisse être intégré dans un dispositif fonctionnel. Des systèmes comme Second Sight (une société que nous avons déjà couverte, dont le lien figure ci-dessous) s’intègrent directement au cerveau. Ce n’est pas le cas de cette rétine artificielle. C’est une rétine artificielle de preuve de concept qui pourrait un jour être déployée dans un œil bionique, à condition que les problèmes actuels puissent être surmontés.
Surmonter ces problèmes va être difficile. Le système visuel humain n’est pas une caméra, même s’il peut être décrit conceptuellement en termes similaires. L’idée que nous bénéficierions des fonctionnalités offertes par le capteur suppose implicitement que nous pouvons le connecter au cerveau de manière suffisamment transparente pour permettre à ces avantages de se manifester. Comme il existe différentes formes de cécité, les solutions qui fonctionnent pour un type de cécité peuvent ne pas fonctionner pour un autre. La cécité causée par des lésions cérébrales aurait peu de chances d’être aidée par ce type de solution – même un œil artificiel sans défaut ne nous permettra pas de rendre la vue à chaque personne.
Pour autant, le potentiel à long terme ici est énorme. Cela fait moins d’une décennie que les premiers capteurs artificiels à faible résolution en niveaux de gris ont été mis sur le marché. Maintenant, nous essayons de comprendre comment construire un système plausiblement supérieur et le connecter au serveur backend, si vous me permettez cette métaphore. Espérons que nous verrons de nouvelles avancées dans ce domaine au cours de la prochaine décennie.
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