Pokrok v bioinžinierstve neustále napreduje a hoci sme od skutočných kyborgov ešte veľmi vzdialení, nové bionické oko nás k nim opäť o krok približuje. Jeho nositeľ bude schopný vidieť dokonca aj v tme.

Portál Futurism priniesol informácie o novom výskume, ktorým sa zaoberali vedci v zastúpení Hongkonskej univerzity vedy a technológie a Univerzity v Berkeley. V štúdii, ktorú publikovali v prestížnom žurnále Nature, predstavili umelé bionické oko schopné umožniť jeho nositeľovi lepšie videnie ako normálne ľudské oko.

Bionické oko predstavené vedcami napodobňuje štruktúru ľudského oka, pričom je citlivejšie na svetlo a zároveň ponúka kratší reakčný čas. Hoci ešte stále nejde o bionické oči, aké sme doteraz mohli pozorovať v prípade sci-fi filmov či hier, aktuálna koncepcia by ale mala byť schopná poskytnúť ostrejšie videnie ako reálne oko a posúva nás k takzvaným „kyborgom“ opäť bližšie.

„V budúcnosti to môžeme využiť ako protézy umožňujúce lepšie videnie a pre humanoidnú robotiku,“ uviedol pre portál Science News vedec Zhiyong Fan z Hongkongskej univerzity vedy a technológie.

Bionická štruktúra postavená na základe štruktúry skutočného oka

Ľudské oko vďačí za svoje široké zorné pole a zrak s vysokým rozlíšením sietnici v tvare kupoly, ktorá sa nachádza na zadnej strane očnej gule pokrytej bunkami schopnými detegovať svetlo. Pre bionické oko ale vedci použili zakrivenú membránu z oxidu hlinitého, ktorá je pokrytá nanosenzormi vyrobenými z materiálu citlivého na svetlo, známeho ako perovskit.

Zobraziť celú galériu (5)

Schéma bionického oka. Zdroj: Nature

K bionickému oku sú pripojené drôty, ktoré z umelej sietnice odosielajú údaje z nanosenzorov do externých obvodov na spracovanie, rovnako ako nervové vlákna prenášajú signály zo skutočného oka do mozgu.

Bionické oko je ale schopné registrovať zmeny v osvetlení rýchlejšie ako ľudské oči – približne od 30 do 40 milisekúnd. Pre porovnanie, ľudskému oku to trvá od 40 do 150 milisekúnd.

Zobraziť celú galériu (5)

Schematické zapojenie bionického oka. Zdroj: Nature

Bionické oko zároveň dokáže vidieť aj pri slabšom osvetlení. Nanosenzory umelej sietnice sú totižto tak citlivé, že môžu prekročiť rozsah optických vlnových dĺžok ľudského oka.

To im umožňuje reagovať na vlnové dĺžky na úrovni 800 nanometrov, čo je v skutočnosti prah medzi vizuálne vnímateľným svetlom a infračerveným žiarením.

„Človek používajúci toto umelé oko by získal schopnosť nočného videnia,“ povedal Fan pre portál Inverse.

Ostrejšie videnie zatiaľ blokuje jeden veľký problém

Bionické oko ale má oproti ľudskému aj jeden nedostatok. Ide o zorné pole, ktoré v prípade bionického oka činí len 100 stupňov na rozdiel od ľudského, ktoré disponuje 150 stupňovým zorným uhlom.

Stále ale ide o lepšie zorné pole, ktorým disponujú ploché snímače s úrovňou 70 stupňov. Tento nedostatok však môže vyvážiť ostrejšie videnie.

Zobraziť celú galériu (5)

Pohľad na štruktúru nanosenzorov s prechodovou charakteristikou. Zdroj: Nature

Umelá sietnica totižto obsahuje asi 460 miliónov svetelných nanosenzorov na štvorcový centimeter. Skutočná sietnica má pritom asi len 10 miliónov buniek detegujúcich svetlo na centimeter štvorcový. Je tu však jeden problém. Aby bolo možné dosiahnuť takto vysoké rozlíšenie, museli by byť zozbierané údaje zo všetkých nanosenzorov.

Zobraziť celú galériu (5)

Pripojenie káblov k nanosenzorom. Zdroj: Nature

V súčasnom nastavení je každý drôt zapojený do umelej sietnice hrubý približne jeden milimeter, takže je taký veľký, že sa dotýka viacerých nanosenzorov naraz. Aktuálne sa vojde cez zadnú časť sietnice iba 100 takýchto drôtov, ktoré vytvárajú obrazy s rozlíšením 100 pixelov.

Tento problém sa snažil tím vedcov vyriešiť použitím magnetického poľa na pripojenie malého množstva kovových mikroihiel s hrúbkou 20 až 100 mikrometrov k nanosenzorom na umelej sietnici.

Zobraziť celú galériu (5)

Spôsob pripojenia mikroihiel na báze niklu k nanosenzorom. Zdroj: Nature

Tento proces bol ale veľmi náročný a samotný Fan ho doslova označil ako za „chirurgickú operáciu.“ Zatiaľ bol však tento spôsob použitý ako ilustrácia, že oko dokáže disponovať väčším rozlíšením. Bohužiaľ, ako hovorí v inej štúdii Hongrui Jiang, elektrotechnik z Univerzity vo Wisconsine, tento prístup je aktuálne veľmi nepraktický.

Stále totižto umožňuje pripojiť len niekoľko stoviek nanosenzorov. Tých je ale na umelej sietnici niekoľko miliónov. Vedci tak budú musieť v rámci nového výskumu vymyslieť omnoho efektívnejší spôsob pripojenia nanosenzorov na zadnej strane bionického oka, aby nám v budúcnosti mohli poskytnúť doslova „nadľudské videnie“.