Сегодня руководством кафедры светотехники была организована встреча студентов и преподавателей с главой представительства ЕС в России Вигаудасом Ушацкасом.
В ходе встречи дискуссия не ограничилась обсуждением образовательных программ и стипендий для студентов вузов. Представителем были также затронуты темы отношений России и Европейского Союза в современном мире, Крыма и санкций, которые аудитория встретила не очень одобрительно.
Господин Ушацкас в ответ на вопрос автора заверил, что ужесточение визового режима между РФ и ЕС не планируется, а осенью будет объявлено об упрощении процедуры повторного получения визы (через интернет).
Сложное устройство сетчатки человеческого глаза долгое время препятствовало попыткам победить слепоту, вызванную ее дистрофическими заболеваниями. Между тем, около 40 млн людей в мире нуждаются в протезе, который помог бы им восстановить зрение. Создание глазного протеза — задача крайне нетривиальная и сложная. Но американский нейробиолог Шейла Ниренберг (Sheila Nirenberg) приблизилась к пониманию того, как можно имитировать работу сетчатки и создать подобный протез.
Рис. 1. Упрощенная схема человеческого глаза: Co — роговица, L — хрусталик, Re — сетчатка, N — глазной нерв
Попытаемся понять, с чем связаны основные сложности при создании глазного протеза. Процесс поступления зрительной информации в мозг можно условно разделить на четыре этапа:
Рис. 2. Слои сетчатки человеческого глаза. Автор исходного изображения: Peter Hartmann
RPE — пигментный эпителий сетчатки, OS — наружный сегмент фоторецепторов, IS — внутренний сегмент фоторецепторов, ONL — внешний ядерный слой, OPL — внешний сплетениевидный слой, INL — внутренний ядерный слой, IPL — внутренний сплетениевидный слой, GC — ганглионарный слой, BM — мембрана Бруха, P — пигментные эпителиоциты, R — палочки, C — колбочки, стрелка и пунткирна линия — внешняя пограничная мембрана, H — горизонтальные клетки, Bi — биполярные клетки, M — Клетки Мюллера, A — амакриновые клетки, G — ганглионарные клетки, Ax — аксоны
Под действием света, который беспрепятственно проходит через большинство слоев сетчатки, в ее чувствительных клетках (при дневном зрении их роль выполняют колбочки C, при ночном палочки R; далее в тексте — приемники) происходит фотохимическая реакция разложения пигмента (йодопсина или родопсина соответственно).
В результате образовавшихся на первом этапе ионов, в биполярных нервных клетках Bi возникают импульсы тока от каждого приемника.
На третьем этапе происходит «горизонтальное» кодирование во внутреннем ядерном слое INL, в результате которого электрические сигналы от нескольких приемников объединяются в один.
Закодированный сигнал собирается в ганглионарном слое GC и по зрительному нерву поступает в мозг, где он окончательно преобразуется в зрительные образы.
Таким образом, в нормальной сетчатке происходит не только регистрация изображения, но и его кодирование перед передачей в мозг:
Рис. 3. Процесс регистрации, кодирования и передачи изображения в зрительной системе человека
При дегенеративных заболеваниях сетчатки ее клетки постепенно отмирают, регистрации и преобразования визуального сигнала не происходит, вследствие чего человек теряет зрение:
Рис. 4. Отмирание естественных приемников в зрительной системе не позволяет мозгу формировать изображение
Кодирование (преобразование) информации, поступающей от приемников, необходимо для ее сжатия (количество нервных волокон в зрительном нерве на несколько порядков меньше общего количества приемников в глазу), а также для функционирования цветового зрения.
Именно сложные механизмы кодирования изображения в сетчатке долгое время не позволяли ученым приблизиться к созданию протеза, который позволил бы слепым пациентам восстановить зрение. Однако американский нейробиолог Шейла Ниренберг, изучаюшая проблемы кодирования информации в головном мозге, смогла создать подобный протез и даже испытать его на животных. Основная идея протеза заключается в регистрации изображения на матрице, кодировании в понятный мозгу электрический сигнал и передача его в глазной нерв:
Рис. 5. Прием и передача изображения с помощью протеза
Результаты ее работы впечатляют: закодированное протезом изображение может позволить слепому человеку в будущем видеть не яркие контрастные пятна (что было достигнуто ранее), а силуэты объектов и, вероятно, даже поможет адекватно различать цвета. С более подробным изложением идеи можно ознакомиться, посмотрев выступление Шейлы на TEDMED:
27 марта в Москве завершился фестиваль световой архитектуры. На лекциях и встречах обсуждались проблемы современного светового дизайна и архитектурного освещения городских пространств.
С 19 по 27 марта в Москве в центральном доме архитектора будет проходить фестиваль «Световая архитектура». В рамках фестиваля будут организованы встречи, мастер-классы и семинары на тему архитектурного освещения.
Программа фестиваля:
19 марта
16:00
Конференция «Развитие архитектурно-художественного освещения в Москве 1993—2015»
