Cómo Funcionará La Visión Artificial

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Los sistemas de visión artificial implantados en la retina pueden restaurar la vista de muchas personas ciegas. Descubre todo sobre cómo funcionará la visión artificial aquí.

Incluso si usa anteojos, su visión es probablemente lo suficientemente buena como para que pueda reconocer las letras pequeñas en esta página. El texto en la mayoría de las pantallas de computadora mide unos 3 milímetros de alto y 2 mm de ancho (.12 x.08 pulgadas). A medida que lee esta oración, es probable que no se dé cuenta de las miles de piezas de información visual que sus ojos están reuniendo a cada segundo. Solo en la retina, hay millones de células en funcionamiento en este momento que actúan como fotorreceptores que reaccionan a la luz, de manera similar a cómo una cámara trabaja para capturar imágenes en una película.

La retina es una capa delgada de tejido neural que recubre la pared posterior dentro del ojo. Algunas de estas células actúan para recibir luz, mientras que otras interpretan la información y envían mensajes al cerebro a través del nervio óptico. Esto es parte del proceso que le permite ver. En las retinas dañadas o disfuncionales, los fotorreceptores dejan de funcionar, causando ceguera. Según algunas estimaciones, hay más de 10 millones de personas afectadas en todo el mundo por enfermedades de la retina que llevan a la pérdida de la visión.

Hasta ahora, aquellos que perdieron la visión de la enfermedad de la retina habrían tenido pocas esperanzas de recuperarla. Pero los avances tecnológicos pronto podrían devolver el don de la vista. Varios grupos de científicos ya han desarrollado microchips de silicio que pueden crear visión artificial. En este artículo, examinaremos cómo funcionan las retinas y por qué la ceguera causada por la enfermedad de la retina ya no significa la pérdida de la visión.

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Cómo funciona tu retina

La anatomía del ojo.

La anatomía del ojo.

El ojo es uno de los órganos más sorprendentes del cuerpo. Para comprender cómo se crea la visión artificial, es importante conocer el papel importante que desempeña la retina en la forma en que se ve. Aquí hay una explicación simple de lo que sucede cuando miras un objeto:

  • La luz dispersada del objeto entra por la córnea.
  • La luz se proyecta sobre la retina.
  • La retina envía mensajes al cerebro a través del nervio óptico.
  • El cerebro interpreta lo que es el objeto.

La retina es compleja en sí misma. Esta membrana delgada en la parte posterior del ojo es una parte vital de su capacidad para ver. Su función principal es recibir y transmitir imágenes al cerebro. Estos son los tres tipos principales de células en el ojo que ayudan a realizar esta función:

  • varillas
  • conos
  • celulas ganglionares

Hay alrededor de 125 millones de bastones y conos dentro de la retina que actúan como fotorreceptores del ojo. Las varillas son los más numerosos de los dos fotorreceptores, superando en número a los conos 18 a 1. Las varillas pueden funcionar con poca luz (pueden detectar un solo fotón) y pueden crear imágenes en blanco y negro sin mucha luz. Cuando hay suficiente luz disponible, los conos nos permiten ver el color y los detalles de los objetos. Los conos son responsables de permitirle leer este artículo, ya que nos permiten ver en alta resolución.

Haga clic en el botón de reproducción para ver qué sucede cuando la luz golpea el ojo.

Si la animación anterior no funciona, haga clic aquí para descargar el reproductor Quicktime.

La información recibida por los bastones y los conos se transmite a cerca de 1 millón de células ganglionares en la retina. Estas células ganglionares interpretan los mensajes de los bastones y conos y envían la información al cerebro a través del nervio óptico.

Hay una serie de enfermedades de la retina que atacan estas células, que pueden conducir a la ceguera. Las más notables de estas enfermedades son: retinitis pigmentosa y la degeneración macular relacionada con la edad. Ambas enfermedades atacan la retina, haciendo que los bastones y conos no funcionen, causando pérdida de visión periférica o ceguera total. Sin embargo, se ha encontrado que ninguna de estas enfermedades de la retina afecta a las células ganglionares o al nervio óptico. Esto significa que si los científicos pueden desarrollar conos y bastones artificiales, la información aún podría enviarse al cerebro para su interpretación.

Creando la vista artificial

El punto sobre la fecha en este centavo es el tamaño completo de la retina de silicio artificial.

El punto arriba de la fecha en este centavo es el tamaño completo de la retina de silicio artificial.

El camino actual que los científicos están tomando para crear visión artificial recibió una sacudida en 1988, cuando el Dr. Mark Humayun demostró que se podía hacer que una persona ciega viera la luz estimulando los ganglios nerviosos detrás de la retina con una corriente eléctrica. Esta prueba demostró que los nervios detrás de la retina aún funcionaban incluso cuando la retina había degenerado. Basándose en esta información, los científicos se propusieron crear un dispositivo que pudiera traducir imágenes y pulsos eléctricos que pudieran restaurar la visión.

Hoy en día, este dispositivo está muy cerca de estar disponible para los millones de personas que han perdido la visión debido a una enfermedad de la retina. los retina de silicio artificial (ASR), desarrollado por Optobionics, que estaba en ensayos clínicos de la FDA a finales de 2007, mejoró la visión en 10 sujetos durante un período de dos años [fuente: Groves]. A finales de 2007, sin embargo, Optobionics estaba en bancarrota y en espera de un comprador, lo que permitiría que los juicios continuaran.

Como puede ver en la imagen en la parte superior de esta página, el ASR es un dispositivo extremadamente pequeño, más pequeño que la superficie de un borrador de lápiz. Tiene un diámetro de solo 2 mm (.078 pulgadas) y es más delgado que un cabello humano. Hay buenas razones para su tamaño microscópico. Para que una retina artificial funcione, debe ser lo suficientemente pequeña como para que los médicos puedan trasplantarla en el ojo sin dañar las otras estructuras dentro del ojo.

El desarrollo más significativo en la investigación de la retina artificial ha sido la creación por parte del Departamento de Energía del Proyecto de Retina Artificial, dirigido por Mark Humayun. El ARP es un grupo de empresas públicas y privadas, universidades y laboratorios de investigación que ha unido sus esfuerzos para perfeccionar un dispositivo de tamaño nanométrico. Desde 2002, seis voluntarios ciegos han sido equipados con el dispositivo, que les ha ayudado a percibir objetos grandes y oscuros y claros. El ARP también tiene dos dispositivos más en pruebas.

Cómo funciona la retina de silicio artificial

Aquí puede ver dónde se coloca el ASR entre las capas retinianas externa e interna.

Aquí puede ver dónde se coloca el ASR entre las capas retinianas externa e interna.

El ASR contiene aproximadamente 3,500 células solares microscópicas que pueden convertir la luz en pulsos eléctricos, imitando la función de los conos y las barras. Para implantar este dispositivo en el ojo, los cirujanos hacen tres incisiones pequeñas que no son más grandes que el diámetro de una aguja en la parte blanca del ojo. A través de estas incisiones, los cirujanos introducen un dispositivo de corte y aspiración en miniatura que extrae el gel en el centro del ojo y lo reemplaza con solución salina. A continuación, se hace una abertura puntual en la retina a través de la cual se inyecta líquido para levantar una parte de la retina desde la parte posterior del ojo, lo que crea un pequeño bolsillo en el espacio subretiniano para que el dispositivo encaje. La retina es entonces Sellado sobre el ASR.

Para que cualquier microchip funcione, necesita potencia, y lo sorprendente del ASR es que recibe toda la potencia necesaria de la luz que entra en el ojo. Como aprendiste antes, la luz que entra en el ojo se dirige hacia la retina. Esto significa que con el implante ASR en su lugar detrás de la retina, recibe toda la luz que entra en el ojo. Esta energía solar elimina la necesidad de cables, baterías u otros dispositivos secundarios para suministrar energía.

Un equipo de investigadores de la Universidad Johns Hopkins, la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de Carolina del Norte-Chapel Hill están desarrollando otro dispositivo de microchip que restablecería la visión parcial. Llamó al componente artificial de la retina chip (ARCC), este dispositivo es bastante similar al ASR. Ambos están hechos de silicona y ambos funcionan con energía solar. El ARCC es también un dispositivo muy pequeño que mide 2 mm cuadrados con un espesor de.02 mm (.00078 pulgadas). Sin embargo, hay diferencias significativas entre los dispositivos.

A diferencia de la ASR, que se coloca entre las capas de tejido retiniano, el ARCC se coloca sobre la retina. Debido a que es tan delgada, la luz que entra en el ojo puede pasar a través del dispositivo para golpear los fotosensores en la parte posterior del chip. Sin embargo, esta luz no es la fuente de alimentación para el ARCC. En cambio, un dispositivo secundario conectado a un par de lentes dirige un láser a las células solares del chip para proporcionar energía. El láser tendría que ser alimentado por una pequeña batería.

Según los investigadores, el ARCC les dará a los pacientes ciegos la capacidad de ver imágenes de 10 por 10 píxeles, que es aproximadamente del tamaño de una sola letra en esta página. Sin embargo, los investigadores han dicho que eventualmente podrían desarrollar una versión del chip que permitiría una matriz de 250 por 250 píxeles, lo que permitiría a los que alguna vez estuvieron ciegos leer un periódico.

Para obtener más información sobre la visión artificial, eche un vistazo a los enlaces de la página siguiente.


Suplemento De Vídeo: Visión Artificial - Tema 1. Introducción - Andrés Muñoz.




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