חוקרים מהונג קונג מדווחים כי פיתחו רשתית מלאכותית קעורה, שמחקה את מבנה העין של אדם ואף עולה עליה מכמה בחינות

חוקרים מאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה בהונג קונג פיתחו אבטיפוס של עין אדם ביונית, שאולי תוכל בעתיד לשמש תחליף לאנשים שאיבדו את מאור עיניהם עקב מחלה או תאונה. המחקר מתאר ייצור של עין ביונית הכוללת רשתית מלאכותית קעורה, שמחקה את עין האדם.

רשתית היא החלק האחורי של גלגל העין, שמכיל מערך של כעשרה מיליוני קולטנים רגישים לאור באורכי גל שונים. כשאור באורך הגל המתאים פוגע בקולטן, הקולטן מעביר את האות אל המוח, והוא מרכיב תמונה על סמך כלל האותות המגיעים אליו. שני סוגי הקולטנים, קנים ומדוכים, רגישים לאורכי גל  בטווח של 380-750 ננומטר.

מחקרים רבים מנסים לפתח טכנולוגיות וכלים שיחקו את עין האדם. בדרך כלל הם מתמקדים באמצעי צילום, עיבוד וחיבור למערכת העצבים. עד כה רוב המחקרים השתמשו בחיישנים שטוחים, בשל הקושי הטכני ביצירת עין ביונית שצורתה קעורה כמו העין שלנו. העדשה בין של בני אדם ושל בעלי חיים אחרים מותאמת לרכז את האור לנקודת מוקד אחת על משטח קעור, כך שחיישנים שטוחים פוגעים בהכרח ברמת המיקוד של התמונה. זו הסיבה לכך ששינויים בצורת הרשתית מובילים לבעיות ראייה כמו קוצר ראייה, רוחק ראייה ואסטיגמציה.

כעת הציגו חוקרים רשתית מלאכותית קעורה מתחמוצת אלומיניום (אלומינה), ובה מערך צפוף של כ-460 מיליון קולטני אור מפֶּרוֹבְסקיט (Perovskite), חומר מוליך ורגיש לאור שמשמש גם לייצור תאים סולריים. כדי לייצר אותה השתמשו החוקרים בחצי כדור מאלומיניום, וחמצנו אותו בתהליך אלקטרוכימי לתחמוצת אלומיניום, שהוא חומר מבודד. התהליך יצר מאות מיליוני נקבים זעירים בגודל של ננומטרים (מיליארדיות המטר) אחדים. בתוך הנקבים הללו גידלו מערך של ננו-חוטים מפרובסקיט. לאחר מכן הרכיבו עדשה בחלק הקדמי של העין הביונית ומילאו את העין בנוזל המכיל חלקיקים טעונים – יונים – שיאפשרו לחיישנים להעביר את האות החשמלי.

הננו-חוטים מפרובסקיט מחקים בצורתם את קולטני האור בעין האדם. מערך החיישנים מחובר ברשת סיבים למחשב, שמעבד את האות שהתקבל מהם.

תרשים סכמטי של מבנה העין המלאכותית (משמאל) וצילום של העין עצמה (מימין) | מקור: אוניברסיטת הונג-קונג למדע ולטכנולוגיה, HKUST
תרשים סכמטי של מבנה העין המלאכותית (משמאל) וצילום של העין עצמה (מימין) | מקור: אוניברסיטת הונג-קונג למדע ולטכנולוגיה, HKUST

רגישות-על

המספר העצום של החיישנים בעין הביונית עשוי להגדיל את כושר ההפרדה (רזולוציה) של העין כולה, לעומת עין האדם הטבעית, עד לכ-576 מגה-פיקסל. לפי החוקרים עדיין יש לבדוק את מלוא הפוטנציאל של העין הביונית, אך להערכתם היא תאפשר לראות עצמים קטנים ורחוקים יותר מאשר העין הטבעית.

לדברי החוקרים, החיישנים ברשתית המלאכותית רגישים אף יותר מאלו המצויים בעין הטבעית ויכולים לקלוט טווח רחב יותר של גלים, עד 800 ננומטר, כלומר בתחום התת-אדום. העין הביונית תאפשר לטענתם ראיית לילה בתנאים שבהם עין של אדם אינה רואה דבר.

בנוסף, העין הביונית תוכל להגיב מהר יותר לשינויים באור – תוך כ-19 מילי-שניות, כמחצית מהזמן הדרוש לעין אדם, ולכן תוכל להתאים את עצמה טוב יותר לתנאי האור המשתנים, ולמשל למנוע סנוור. לבסוף, העין הביונית לא מכילה את הכתם העיוור שקיים בעיניים שלנו – אזור ברשתית שאין בו קולטני ראייה מכיון ששם עובר החיבור אל עצב הראייה.

עם זאת, חוקרים אחרים טוענים שהטכנולוגיה עדיין לא בשלה ושנחוץ עוד מחקר רב לפני שנוכל לחבר עיניים מלאכותיות למערכת הראייה שלנו. להערכתם יידרש קרוב לעשור לפני שהטכנולוגיה תתקדם מספיק. בנוסף, גורמים רבים מובילים לאובדן ראייה, ולא על כולם עין ביונית תוכל לפצות. למשל, התפתחות המוח בילדות המוקדמת, בהתאם לגירויים שהילד נחשף להם, חיונית לעיבוד האות שמתקבל במערכת הראייה, כך שייתכן שמוחו של אדם שנולד עיוור לא יידע לעבד את האות שיישלח אליו גם אם יצליחו להשתיל בגופו עין ביונית מתפקדת באופן מלא.

 

 סרטון קצרצר של אוניברסיטת הונג-קונג המדגים את פעילותה של העין הביונית: