Das biologische Auge ist ein hochkomplexes Organ, und die Menschen haben jahrzehntelang versucht, dieses äußerst empfindliche Organ mit Hilfe von Technologie nachzubilden. Bestehende Augenprothesen sind mit niedrigen Auflösungen und flachen 2D-Bildsensoren unzureichend.
Jetzt hat ein internationales Forscherteam der Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) und der University of California, Berkley, dieses Manko überwunden, indem es zum ersten Mal eine biomimetische Augenprothese mit einer Nanodrahtanordnung hergestellt hat, die eine halbkugelförmige künstliche Netzhaut erzeugt. D.h. ein 3D-Bildsensor.
In der Zeitschrift Nature (Paywall) stellt das Team der HKUST sein „Electrochemical Eye“ (EC-Eye) vor. Während es im Bereich der Robotik und für Menschen mit Sehbehinderungen vielversprechend ist, glaubt das Team, dass sein EC-Eye in Zukunft vielleicht sogar eine schärfere Sicht als ein natürliches menschliches Auge bieten und zusätzliche Funktionen wie die Fähigkeit, Infrarotstrahlung in der Dunkelheit zu erkennen, bieten könnte. Damit begibt man sich natürlich in den Bereich des Transhumanismus und des damit verbundenen ethischen Sumpfes. Aber abgesehen davon, dass es Science-Fiction-Fans begeistert, ist das EC-Eye sicherlich für Menschen, deren natürliches Sehvermögen stark beeinträchtigt ist, vielversprechender.
Der Schlüssel zu diesem neuen künstlichen Auge ist die oben erwähnte Nanodrahtanordnung. Diese Nanodrähte stammen aus der Perowskit-Solarzellentechnologie und sind im Wesentlichen einzelne Nano-Solarzellen, die die biologischen Photorezeptoren der Netzhaut nachahmen können. Diese Nanodrähte wurden dann mit einem Bündel von Flüssigmetalldrähten verbunden, die als künstliche Nerven dienten und die Lichtsignale erfolgreich an einen Computerbildschirm weiterleiteten, der anzeigte, was die Nanodrahtanordnung „sehen“ konnte.
Da die Forschung auf dem Gebiet der Schnittstellen zwischen Elektronik und Nerven bereits weit fortgeschritten ist, besteht die Hoffnung, dass diese Nanodraht-Netzhäute eines Tages direkt implantiert und an die Sehnerven von sehbehinderten Patienten angeschlossen werden könnten. Noch erstaunlicher ist, dass diese künstliche Netzhaut einer natürlichen Netzhaut überlegen ist, wenn es um die Unzulänglichkeiten geht, die sich aus der Entwicklung der natürlichen Netzhaut ergeben haben. Alle Netzhäute haben einen blinden Fleck, der dadurch entsteht, dass sich die Sehnervenbündel irgendwo auf der Netzhaut verbinden müssen, um Informationen zum Gehirn zu transportieren. Diese Verbindungsstelle auf der Netzhaut bietet keinen Platz für Sehzellen und ist daher ein blinder Fleck auf der Netzhaut. Zum Glück füllt das Gehirn die Lücken dieses blinden Flecks aus, so dass Menschen mit gesundem Sehvermögen ihn nicht sehen. Die Auswirkungen dieses blinden Flecks können Sie jedoch erkennen, wenn Sie nachts zu den Sternen hinaufschauen. Suchen Sie einen sehr schwachen Stern und versuchen Sie, ihn direkt zu betrachten; er wird schwer zu sehen sein, aber es ist leichter zu sehen, wenn Sie stattdessen direkt um ihn herum schauen.
Das EC-Eye hat keinen solchen blinden Fleck.
Darüber hinaus haben die Nanodrähte eine höhere Dichte als die Photorezeptorzellen in der menschlichen Netzhaut. Daher kann die künstliche Netzhaut theoretisch mehr Lichtsignale erkennen und daher eine höhere Bildauflösung erzeugen als selbst die gesündesten Netzhäute eines Menschen mit einer Sehkraft von zwanzig Jahren.
Die Vorteile eines EC-Eye gegenüber einem natürlichen Auge liegen auch darin, dass durch die Verwendung anderer Materialien ein größerer Spektralbereich erfasst werden kann, so dass Menschen mit einem solchen EC-Eye-Implantat möglicherweise im Dunkeln sehen können, wenn ihre künstliche Netzhaut Infrarotlicht erkennen kann.
Die Autoren weisen jedoch darauf hin, dass diese Technologie noch in den Kinderschuhen steckt.
„Ich war schon immer ein großer Fan von Science-Fiction“, sagte Prof. Zhiyong Fan von der HKUST und Hauptautor der Studie in einer Pressemitteilung, „und ich glaube, dass viele Technologien, die in Geschichten wie denen über intergalaktische Reisen vorkommen, eines Tages Realität werden. Unabhängig von der Bildauflösung, dem Blickwinkel oder der Benutzerfreundlichkeit sind die derzeitigen bionischen Augen jedoch noch immer nicht mit ihrem natürlichen menschlichen Gegenstück vergleichbar. Eine neue Technologie zur Lösung dieser Probleme wird dringend benötigt, und das ist für mich eine starke Motivation, dieses unkonventionelle Projekt zu starten.“