L’occhio biologico è un organo altamente complesso, e le persone hanno trascorso decenni cercando di replicare questo organo più delicato attraverso la tecnologia. Gli occhi protesici esistenti hanno una bassa risoluzione e sensori di immagini piatte in 2D.
Ora, un team internazionale di ricercatori della Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) e la University of California, Berkley, hanno superato questa lacuna realizzando, per la prima volta, un occhio protesico biomimetico utilizzando un array di nanowire che crea una retina artificiale emisferica. Cioè, un sensore d’immagine 3D.
Pubblicando su Nature, (paywall) il team di HKUST presenta il loro “occhio elettrochimico” (EC-Eye). Mentre tiene grande promessa nel campo della robotica e per le persone con problemi di vista, in applicazioni future forse più allettanti, il team crede che il loro EC-Eye può effettivamente offrire una visione più nitida di un occhio umano naturale, e includere funzioni extra come la capacità di rilevare la radiazione infrarossa nel buio. Questo naturalmente è un passo nel regno del transumanesimo, e il ginepraio etico che questo comporta. Ma oltre ad eccitare gli appassionati di fantascienza, l’EC-Eye ha certamente una promessa più immediata per coloro la cui visione naturale è gravemente compromessa.
La chiave di questo nuovo occhio artificiale è la matrice di nanowire menzionata sopra. Questi nanofili sono derivati dalla tecnologia delle celle solari di perovskite, e sono essenzialmente nano-cellule solari individuali, e possono quindi imitare i fotorecettori biologici che si trovano nella retina. Questi nanofili sono stati poi collegati a un fascio di fili di metallo liquido, che servono come nervi artificiali, che hanno incanalato con successo i segnali luminosi a uno schermo di computer che mostrava ciò che la matrice di nanofili poteva “vedere”.
Con la ricerca sulle interfacce elettroniche-nervose già ben avviata, si spera che un giorno queste retine di nanofili potrebbero essere direttamente impiantate e attaccate ai nervi ottici dei pazienti ipovedenti. Ancora più sorprendente è che questa retina artificiale è superiore alla retina naturale per quanto riguarda i difetti che sono sorti dall’evoluzione della retina naturale. Tutte le retine hanno un punto cieco, causato dal fatto che i fasci di nervi ottici devono connettersi da qualche parte sulla retina per trasportare le informazioni al cervello. Questo punto di connessione sulla retina non ha spazio per le cellule fotorecettrici, ed è quindi un punto cieco sulla retina. Fortunatamente, il tuo cervello “riempie gli spazi vuoti” di questo punto cieco in modo che le persone con una vista sana non lo vedano. Tuttavia, gli effetti di questo punto cieco possono essere visti se ti piace guardare le stelle di notte. Trovate una stella molto fioca e provate a guardarla direttamente; diventa difficile da vedere, ma è più facile da vedere se invece guardate direttamente intorno ad essa.
L’EC-Eye non ha un tale punto cieco.
Inoltre, i nanofili hanno una densità superiore alle cellule dei fotorecettori nella retina umana. Pertanto, in teoria, la retina artificiale può rilevare più segnali luminosi e quindi produrre una risoluzione dell’immagine più alta rispetto anche alla retina più sana di un umano con visione ventesimale.
I vantaggi di un EC-Eye rispetto a un occhio naturale sono anche il fatto che l’utilizzo di materiali diversi può consentire la rilevazione di una gamma spettrale più alta, permettendo potenzialmente alle persone con tali impianti EC-Eye di vedere al buio, se la loro retina artificiale può rilevare la luce infrarossa.
Tuttavia, gli autori avvertono che questa tecnologia è ancora nelle sue fasi iniziali.
“Sono sempre stato un grande fan della fantascienza”, ha detto il Prof. Zhiyong Fan di HKUST in un comunicato stampa, e autore principale dello studio, “e credo che molte tecnologie presenti nelle storie come quelle dei viaggi intergalattici, un giorno diventeranno realtà. Tuttavia, indipendentemente dalla risoluzione dell’immagine, dall’angolo di vista o dalla facilità d’uso, gli attuali occhi bionici non sono ancora all’altezza della loro naturale controparte umana. Una nuova tecnologia per affrontare questi problemi è urgentemente necessaria, e questo mi dà una forte motivazione per iniziare questo progetto non convenzionale.”