Борьба со слепотой

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.

Упрощенная схема человеческого глаза: Co — роговица, L — хрусталик, Re — сетчатка, N — глазной нерв
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:

Слои сетчатки человеческого глаза
Рис. 2. Слои сетчатки человеческого глаза. Автор исходного изображения: Peter Hartmann

 

  1. 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).
  2. В результате образовавшихся на первом этапе ионов, в биполярных нервных клетках Bi возникают импульсы тока от каждого приемника.
  3. На третьем этапе происходит «горизонтальное» кодирование во внутреннем ядерном слое INL, в результате которого электрические сигналы от нескольких приемников объединяются в один.
  4. 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:

Процесс регистрации, кодирования и передачи изображения в  зрительной системе человека
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:

Отмирание естественных приемников в зрительной системе  не позволяет мозгу формировать изображение
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:

Прием и передача изображения с помощью протеза
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:

Иллюстрации автора статьи

Обзор событий за неделю

Выдалась неожиданно богатая на новости неделя. После небольшого обсуждения с коллегами, было принято волевое решение сделать обзор в небольшой статье.

Новость номер один: во ВНИСИ все-таки решили провести день открытых дверей. Что там будет, сказать сложно, однако 22 мая 2015 года, если верить заметке на официальном сайте, любой алчущий светотехник может свободно посетить их испытательный центр. Что ж, как говорится будем посмотреть. Кстати, для второго курса это отличная возможность увидеть, где им можно будет пройти практику.


 

Новость под номером два. Заведующий кафедрой светотехники и президент холдинга БЛ Групп Боос Г.В. избран председателем Общественного Совета при Росавтодоре.


 

Третья новость бьет в больное место каждого студента, а именно в область сна. Ко всемирному дню сна (да есть и такой) компания Philips провела некоторые исследования и выяснила, что более 80% людей хотели бы спать лучше (вот это поворот!). Для получения статистики была сделана выборка из 8000 человек в 10 странах мира. Статья на официальном сайте пестрит врачебными терминами, так что ипохондрикам и просто слабонервным не читать! Провели бы такой опрос у нас в МЭИ получили бы еще более пугающие результаты, никаких сомнений. А вообще занятная информация.


 

И последняя по порядку, но не по значимости, новость для всех, кто разбирается в экономике и с интересом мониторит светотехнический рынок. Компания «Световые технологии» представила бизнес-аналитику за март. Всего пятьдесят листов формата A4. Ах да! И там есть картинки! А вообще полезная штука, но опять же только для спецов, но ежели есть желание…

Поездка в Тверь

Третьего дня с инициативной группой студентов выехали на завод DKC. Компания эта известна во всем мире, как крупный производитель кабельных систем и кабеленесущего оборудования высокого ценового сегмента. Это значит, что конкурируют эти ребята не с китайцами, а с крутыми европейскими фирмами, и, со слов нашего экскурсовода, конкурируют весьма успешно.

Первое, что поразило, так это отношение к обучению персонала, оно здесь вынесено в особый отдел и организовано на высшем уровне. Удобный автобус доставил нас к производственной площади, и там же по этой площади возил. Специально выделенный человек с интересом рассказывал (за что ему отдельно большое спасибо), как и что организовано на заводе.

Производственные площади огромные, на неподготовленного человека наверняка производят неизгладимое впечатление, но среди нас неподготовленных не было. Тут стоит отметить, что все очень хорошо организовано. В цехах людей немного, и они в основе своей выполняют наблюдательную функцию, смотря, чтобы какая-нибудь роботизированная рука не восстала против действующего режима. Не знаю, как оно в обычной жизни, но при нас все станки вели себя прилично. Еще один момент, который поразил лично меня, практически не было слышно матерщины, на мой взгляд это значит, что люди своей работой довольны.

С образовательной стороной тоже полный порядок. Узнали много нового, особенно по части шинопроводов. Сие изделие в России пока что является чем-то экзотическим, а вот за рубежом эту технологию все более и более упорно осваивают. На данном заводе производится некий идеальный шинопровод, который, исходя из того, что было сказано, обладает уникальными свойствами. Образец даже дали покрутить в руках. Судя по тяжести, вещь действительно прогрессивная, надеюсь все же однажды найдет себе место и у нас на родине. Также много было рассказано про оцинковку, но про это можно вообще отдельную статью написать.

В общем и целом, впечатления крайне положительные. Спасибо компании DKC за столь информативную и позитивную поездку!

Световая архитектура: первые фотографии

27 марта в Москве завершился фестиваль световой архитектуры. На лекциях и встречах обсуждались проблемы современного светового дизайна и архитектурного освещения городских пространств.

DSC_6996_vk

zJVLMUybXO8

KAPn2Yzsy8Q

Перейти к верхней панели