[ktvt] Võng mạc nhân tạo silicon mô phỏng sinh vật học giúp người khiếm thị nhìn rõ
- From: "Vy Pham" <missyguide@xxxxxxxxxxx>
- To: <ktvt@xxxxxxxxxxxxx>
- Date: Sat, 4 Nov 2006 11:24:15 -0500
Tập San New Scientist
Thứ Hai, 23 tháng 10 năm 2006
Võng mạc nhân tạo silicon mô phỏng sinh vật học giúp người
khiếm thị nhìn rõ
hơn
Tác giả: Tom Simonite
Dịch vụ tin tức trên trang web NewScientist.com
Nội dung ghi chú hình: Hình trên cùng cho thấy dữ liệu đầu ra
chưa xử lý từ
con chip võng mạc, hình giữa là ảnh đã được xử lý từ dữ
liệu nói trên và
hình thứ ba cho thấy một khuôn mặt đang chuyển động được
nhìn thấy ra sao
(Hình của Zaghloul/Boahen/IOP) .
Các nhà nghiên cứu cho biết một con chip silicon mô phỏng trung
thực mạch
thần kinh của võng mạc tự nhiên có thể giúp chế tạo ra mắt
nhân tạo ứng dụng
kỹ thuật sinh học có tính năng tốt hơn cho những người bị
mất thị giác.
Hàng năm có khoảng 700.000 người tại các nước đã phát triển
được chẩn đoán
là bị thoái hóa điểm vàng nhãn cầu, và 1,5 triệu người trên
thế giới mắc
bệnh viêm võng mạc sắc tố. Ở cả hai bệnh này, các tế bào
võng mạc chuyên
chuyển ánh sáng thành xung thần kinh ở phía sau nhãn cầu bị
chết dần.
Đa số võng mạc nhân tạo nối một camera bên ngoài với với
một vật cấy phía
sau nhãn cầu thông qua một máy vi tính (xin xem: mắt ứng dụng
‘kỹ thuật sinh
học’ có thể giúp đảo ngược tình trạng bị mù). Con chip
silicon mới do Kareem
Zaghloul thuộc Đại Học Pennsylvania, Hoa Kỳ và đồng nghiệp
Kwabena Boahen
thuộc của Đại Học Stanford cũng tại Hoa Kỳ tạo ra có thể
loại bỏ việc phải
sử dụng camera và máy vi tính bên ngoài.
Mạch được thiết kế theo võng mạc của động vật có vú. Con
chip chứa các cảm
ứng ánh sáng và mạch hoạt động theo cùng cách thức với dây
thần kinh trong
võng mạc tự nhiên – Chúng tự động sàng lọc các dữ liệu
thị giác do mắt thu
nhận được thành những dữ liệu mà não dùng để tái tạo
hình ảnh thế giới bên
ngoài.
Được cấy hoàn toàn trong mắt
“Con chip nói trên có tiềm năng trở thành một sản phẩm thần
kinh nhân tạo có
thể được cấy ghép hoàn toàn,” Zaghloul thông báo cho tập san
New Scientist.
Con chip có thể cấy trực tiếp trong mắt và nối với các dây
thần kinh truyền
tín hiệu đến vỏ thị giác của não.
Để tạo ra con chip này, nhóm nghiên cứu trước tiên tạo ra một
mô hình về
cách thức mà các tế bào thần kinh nhạy cảm với ánh sáng cùng
các tế bào thần
kinh khác tại võng mạc kết nối với nhau để xử lý ánh sáng.
Sau đó nhóm tạo
ra một phiên bản silicon ứng dụng kỹ thuật sản xuất đã
được sử dụng trong
công nghiệp sản xuất chip máy tính.
Con chip của nhóm có kích thước 3,5 x 3,3 milimét và chứa 5.760
transistor
xử lý hình ảnh thay thế các tế bào thần kinh nhạy cảm với
ánh sáng tại võng
mạc của mắt còn tốt. Các transistor được nối với 3.600
transistor khác tương
tự các tế bào thần kinh xử lý và chuyển thông tin ánh sáng
đến não để xử lý
ở mức độ cao hơn. Có tất cả 13 loại transistor, mỗi loại
lại có tính năng
hơi khác nhau nhằm mô phỏng các loại tế bào thần kinh có trên
thực tế.
“Con chip thực hiện tốt số tính năng của võng mạc tư
nhiên,” Zaghloul cho
biết. Thí dụ, chip võng mạc có thể tự động điều chỉnh theo
cường độ ánh sáng
và độ tương phản. Điều ấn tượng hơn là con chip cũng xử
lý chuyển động theo
cùng cách thức của võng mạc tự nhiên, theo Patrick Deganeer, một
chuyên gia
về kỹ thuật sinh học thần kinh tại Trường Cao Đẳng Luân
Đôn, Anh Quốc.
Cảnh vật thay đổi
Não của động vật có vú chỉ nhận những thông tin mới từ
mắt khi có sự thay
đổi trong cảnh vật bên ngoài. Việc này giảm bớt lượng thông
tin gửi đến não
nhưng vẫn đủ để não biết điều đang xảy ra ở thế giới
bên ngoài.
Chip võng mạc cũng hoạt động theo cùng cách thức. Ảnh dưới
cùng (bên phải
trang web) cho thấy theo cách chip võng mạc trích xuất dữ liệu
hữu dụng từ
một khuôn mặt đang chuyển động theo nguyên tắc trên.
Deganeer nói thêm, ngoài tiềm năng giúp người bị tổn thương
thị giác, các
phiên bản tương lai của chip võng mạc còn có thể hỗ trợ cho
cả người máy.
“Nếu bạn có thể tiến hành xử lý nhiều hơn trong phần cứng
tiền tiêu, bạn có
thể giảm yêu cầu đối với bộ xử lý chính và có thể giảm
đáng kể lượng tiêu
hao năng lượng,” ông giải thích.
Zaghloul và Boahen hiện đang tập trung vào việc giảm kích thước
và tiêu hao
năng lượng của chip võng mạc trước khi xét đến thử nghiệm
lâm sàng.
Tập san tham khảo: Tập San Kỹ Thuật Thần Kinh (Journal of Neural
Engineering
quyền 3, trang 257)
Trang web:
http://www.newscientisttech.com/article.ns?id=dn10340&feedId=online-news_rss20
HẾT
----- Original Message -----
From: "BlindNews Mailing List" <
BlindNews@xxxxxxxxxxxxxxx
To: <
BlindNews@xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Sent: Monday, October 23, 2006 8:46 PM
Subject: BlindNews: Silicon retina mimics biology for a clearer view
New Scientist
Monday, October 23, 2006
Silicon retina mimics biology for a clearer view
By Tom Simonite
NewScientist.com news service
Caption: The top image shows the raw output of the retina chip, the middle
one a picture processed from it and the third shows how a moving face
would appear (Image: Zaghloul/Boahen/IOP)Related Articles
A silicon chip that faithfully mimics the neural circuitry of a real
retina could lead to better bionic eyes for those with vision loss,
researchers claim.
About 700,000 people in the developed world are diagnosed with age-related
macular degeneration each year, and 1.5 million people worldwide suffer
from a disease called retinitis pigmentosa. In both of these diseases,
retinal cells, which convert light into nerve impulses at the back of the
eye, gradually die.
Most artificial retinas connect an external camera to an implant behind
the eye via a computer (see 'Bionic' eye may help reverse blindness). The
new silicon chip created by Kareem Zaghloul at the University of
Pennsylvania, US, and colleague Kwabena Boahen at Stanford University,
also in the US, could remove the need for a camera and external computer
altogether.
The circuit was built with the mammalian retina as its blueprint. The chip
contains light sensors and circuitry that functions in much the same way
as nerves in a real retina - they automatically filter the mass of visual
data collected by the eye to leave only what the brain uses to build a
picture of the world.
Fully implanted
"It has potential as a neuroprosthetic that can be fully implanted,"
Zaghloul told New Scientist. The chip could be embedded directly into the
eye and connected to the nerves that carry signals to the brain's visual
cortex.
To make the chip, the team first created a model of how light-sensitive
neurons and other nerve cells in the retina connect to process light. They
made a silicon version using manufacturing techniques already employed in
the computer chip industry.
Their chip measures 3.5 x 3.3 millimetres and contains 5760 silicon
phototransistors, which take the place of light-sensitive neurons in a
living retina. These are connected up to 3600 transistors, which mimic the
nerve cells that process light information and pass it on to the brain for
higher processing. There are 13 different types of transistor, each with
slightly different performance, mimicking different types of actual nerve
cells.
"It does a good job with some of the functions a real retina performs,"
says Zaghloul. For example, the retina chip is able to automatically
adjust to variations in light intensity and contrast. More impressively,
says Patrick Deganeer, a neurobionics expert at Imperial College London,
UK, it also deals with movement in the same way as a living retina.
Changing scene
The mammalian brain only receives new information from the eyes when
something in a scene changes. This cuts down on the volume of information
sent to the brain but is enough for it to work out what is happening in
the world.
The retina chip performs in the same way. The lowest image (right) shows
how this allows it to extract useful data from a moving face.
As well as having the potential to help humans with damaged vision, future
versions of the retina chip could help robots too, adds Deganeer. "If you
can perform more processing in hardware at the front end you reduce demand
on your main processor, and could cut power consumption a lot," he
explains.
Zaghloul and Boahen are currently concentrating on reducing the size and
power consumption of the retina chip before considering clinical trials.
Journal reference: Journal of Neural Engineering (vol 3, p 257)
http://www.newscientisttech.com/article.ns?id=dn10340&feedId=online-news_rss20
Other related posts:
- » [ktvt] Võng mạc nhân tạo silicon mô phỏng sinh vật học giúp người khiếm thị nhìn rõ
