Artifical Voka – yak dálovka zaishla science in 2026
Ад імплантацыі сятчаткі да штучнай сятчаткі і трансплантацыі ўсяго вока
Ідэя стварэння штучнага вока, які б цалкам замяніў чалавечае вока і вярнуў зрок сляпым людзям, доўгі час належала пераважна навуковай фантастыцы. Аднак у апошнія дзесяцігоддзі біямедыцынская інжынерыя, мікраэлектроніка, неўралогія і штучны інтэлект паступова пачалі ператвараць гэтую ідэю ў сапраўдную даследчую задачу.
Сёння ўжо існуюць імплантаваныя сістэмы, здольныя ствараць глядзельныя адчуванні шляхам электрычнай стымуляцыі сятчаткі або мозгу. Таксама былі распрацаваны штучныя сятчаткі, якія прайграваюць некаторыя функцыі біялагічнай сятчаткі. У 2025 годзе клінічныя вынікі сістэмы PRIMA паказалі аднаўленне функцыянальнасці цэнтральнага зроку ў часткі пацыентаў з развітай дэгенерацыяй жоўтай плямы. (Медыцынскі часопіс Новай Англіі)
У жніўні 2026 года даследчыкі з Ганконскага ўніверсітэта навукі і тэхналогій апублікавалі ў Матэрыялы прыроды новая сістэма наз ТЭ-БРЭНА, які прадстаўляе паўсферычную штучную сятчатку высокага дазволу з поўнакаляровым малюнкам і вельмі шырокім полем зроку. (Прырода)
Нягледзячы на гэтыя ўражлівыя дасягненні, па стане на 2026 год навука ўсё яшчэ не мае штучнага вока, якое можна змясціць на месца чалавечага вока і цалкам прайграць яго функцыі.
Што такое чалавечае вока?
Каб зразумець усю складанасць задачы, варта мець на ўвазе, што вока – гэта не проста біялагічная камера.
Вока чалавека змяшчае аптычную сістэму, якая складаецца з рагавіцы, крышталіка і іншых структур, якія факусуюць святло на сятчатцы. Сятчатка, з іншага боку, не з’яўляецца простым датчыкам святла. Гэта складаная нервовая тканіна, якая змяшчае фотарэцэптары – палачкі і колбачкі – а таксама многія іншыя тыпы нервовых клетак.
Атрыманая інфармацыя пераўтворыцца ў электрычныя сігналы, часткова апрацоўваюцца ўжо ў сятчатцы і затым па глядзельным нерве перадаюцца ў мозг.
Такім чынам, поўны штучны вачэй павінен вырашаць адначасова некалькі розных інжынерных і біялагічных задач:
- атрымліваць святло;
- засяродзіць малюнак;
- пераўтвараць святло ў электрычны сігнал;
- апрацоўваць візуальную інфармацыю;
- кадзіраваць гэтую інфармацыю спосабам, сумяшчальным з нервовай сістэмай;
- перадаваць сігналы ў мозг;
- бяспечна працаваць у арганізме чалавека;
- выкарыстоўваць мінімальная колькасць энергіі;
- быць биосовместимыми;
- і надзейна функцыянуюць на працягу многіх гадоў.
Апошні крок – сувязь з чалавечым мозгам – застаецца адной з самых вялікіх перашкод для стварэння цалкам функцыянальнага штучнага вока.
Праект Argus II – адзін з першых буйных поспехаў
Адным з самых вядомых праектаў у галіне штучнага зроку з’яўляецца Сістэма пратэзавання сятчаткі Argus II, першапачаткова распрацаваны Second Sight Medical Products.
У сістэме выкарыстоўваецца невялікая камера, усталяваная на акулярах. Камера атрымлівае малюнак, якое апрацоўваецца знешнім працэсарам. Затым інфармацыя перадаецца ў імплантаваную электронную сістэму, якая стымулюе сятчатку з дапамогай электродаў.
Argus II атрымаў еўрапейскае дазвол на выкарыстанне ў некаторых пацыентаў з сур’ёзнай стратай зроку з-за пігментнага рэтыніту, а ў лютым 2013 года атрымаў адабрэнне FDA ЗША ў адпаведнасці з працэдурай вызвалення ад гуманітарных прылад.
Сістэма стала важнай дэманстрацыяй таго, што электронны імплантат можа выклікаць карыснае штучнае глядзельнае ўспрыманне.
Аднак важна адзначыць, што Argus II не з’яўляецца цалкам штучным вокам.
Сістэма не замяняе аптычную сістэму вока, не прайгравае нармальную сятчатку і не забяспечвае натуральны зрок.
Акрамя таго, Argus II больш не з’яўляецца камерцыйнай сістэмай. Вытворчасць і продажы былі спынены, паколькі распрацоўшчыкі сканцэнтраваны на наступным пакаленні тэхналогіі штучнага зроку. (SEC)
Гарвард / MIT і субретинальные імплантаты
Іншы важны даследчы падыход быў распрацаваны камандамі, звязанымі з Масачусэтскім вокам і вушамі і Масачусецкім тэхналагічным інстытутам, у тым ліку Джозэфам Рыца і Джонам Уайятам.
Пры такім падыходзе рашотка электродаў размяшчаецца ў субретинальном прасторы – пад сятчаткай.
Ідэя заключаецца ў тым, што электронны імплантат размешчаны бліжэй да натуральнай структуры сятчаткі і стымулюе астатнія функцыянуюць нервовыя клеткі.
Гэта прынцыпова іншы падыход, чым сістэмы, якія непасрэдна стымулююць ганглиозные клеткі сятчаткі.
Такія даследаванні дэманструюць адзін з асноўных прынцыпаў сучаснага глядзельнага пратэзавання: замест таго, каб спрабаваць аднавіць увесь біялагічны орган, тэхналогія можа абысці пашкоджаную частку глядзельнай сістэмы і перадаць інфармацыю астатнім функцыянуючым нервовым структурам.
PRIMA – новае пакаленне фотаэлектрычнай штучнай сятчаткі
Адзін з самых цікавых сучасных падыходаў ПРЫМА, першапачаткова распрацаваны камандай Дэніэла Паланкера са Стэнфардскага ўніверсітэта.
PRIMA выкарыстоўвае невялікі субретинальный фотаэлектрычны імплантат, які складаецца з некалькіх мікраскапічных фотадыёдаў.
У сістэме выкарыстоўваюцца спецыяльныя акуляры, якія змяшчаюць камеру і аптычную сістэму. Атрыманы малюнак пераўтворыцца ў святло блізкага інфрачырвонага дыяпазону і праецыруецца на імплантат.
Фотадыёды ў імплантаце пераўтвараюць светлавыя імпульсы ў электрычныя сігналы, якія стымулююць нервовыя клеткі сятчаткі.
Такім чынам, сістэма выкарыстоўвае частку натуральнай нейронавай архітэктуры вока, а не спрабуе цалкам яе замяніць.
Клінічныя вынікі
Вынікі вялікага клінічнага выпрабавання PRIMA, апублікаваныя ў Медыцынскі часопіс Новай Англіі, уяўляюць сабой важны этап у развіцці пратэзаў сятчаткі.
У даследаванні было імплантавана 38 пацыентаў з геаграфічнай атрафіяй з-за ўзроставай макулярной дэгенерацыі.
З 32 пацыентаў, якія назіраліся праз 12 месяцаў, 26 – або 81% – паказалі клінічна значнае паляпшэнне вастрыні гледжання. (Медыцынскі часопіс Новай Англіі)
Пры выкарыстанні лічбавага павелічэння некаторыя ўдзельнікі дасягнулі вастрыні зроку, якая дазваляе ім чытаць тэкст, у тым ліку кнігі, этыкеткі і іншыя штодзённыя прадметы. (Стэнфардская медыцына)
Гэта надзвычай важны вынік, але PRIMA зноў жа не з’яўляецца поўным штучным вокам.
Ён аднаўляе абмежаваную частку глядзельнай функцыі пры пэўным захворванні і выкарыстоўвае астатнюю біялагічную глядзельную сістэму.
Bionic Vision Technologies
Іншы падыход быў распрацаваны в Bionic Vision Technologies (BVT) у Аўстраліі.
Кампанія распрацоўвае супрахориоидальную сістэму, дзе электроды размяшчаюцца каля задняй часткі вока без замены самога вока.
Апублікаваныя агляды электронных пратэзаў сятчаткі апісваюць раннія клінічныя вынікі з успрыманнем святла і функцыянальнымі паляпшэннямі ў падгрупы пацыентаў. У той жа час сістэма не атрымала адабрэння нарматыўных органаў у якасці шырокадаступнай замены чалавечага вока. (PubMed Central (PMC))
Тэхналогія паказвае яшчэ адзін магчымы шлях да штучнага зроку – электрастымуляцыю глядзельнай сістэмы без фізічнай замены ўсяго органа вочы.
Арыён – абыходзячы вокам
Гэта яшчэ больш радыкальны падыход Сістэма глядзельных кортикальных пратэзаў Orion.
Замест размяшчэння электроннага імплантата ў воку сістэма імкнецца абыйсці пашкоджанае вока і непасрэдна стымуляваць глядзельную кару галаўнога мозгу.
Пры такім падыходзе камера атрымлівае інфармацыю аб навакольным асяроддзі, а электронная сістэма пераўтворыць інфармацыю ў электрычныя імпульсы, якія падаюцца на імплантаваныя электроды ў вобласці глядзельнай кары.
Гэта асабліва цікава пры захворваннях, пры якіх сур’ёзна пашкоджваецца не толькі сятчатка, але і іншыя часткі вока.
Згодна з інфармацыяй, апублікаванай распрацоўшчыкамі, шасцігадовае ранняе клінічнае даследаванне Orion скончылася ў сакавіку 2025 года з мэтай наступнай фазы клінічнай распрацоўкі.
Orion паказвае, што будучае “штучнае вока” на самай справе можа не абмяжоўвацца самім вокам. Ён можа прадстаўляць цэлую сістэму:
камера → працэсар → нейронавы код → мазгавы імплантат → глядзельная кара
Новае пакаленне: THE-BRENA – штучная сятчатка з поўнакаляровым зрокам
У жніўні 2026 г. у часопісе Матэрыялы прыроды была апублікаваная асабліва цікавая распрацоўка каманды Ганконскага ўніверсітэта навукі і тэхналогій.
Даследчыкі прадстаўляюць біялагічную сістэму пад назвай ТЭ-БРЭНА, заснаваны на паўсферычнай штучнай сятчатцы.
Тэхналогія мае:
- 367 500 пікселяў;
- шчыльнасць 1905 пікселяў на цалю;
- поўнакаляровы малюнак;
- спектральны дыяпазон прыкладна ад 300 да 800 нм;
- поле зроку больш за 160°;
- апрацоўка руху непасрэдна ў датчыку. (Прырода)
Асабліва цікава тое, што сістэма выкарыстоўвае выгнутую паўсферычную структуру, падобную на геаметрыю чалавечай сятчаткі.
У традыцыйнай камеры плоскі датчык і аптычная сістэма павінны кампенсаваць розныя аптычныя аберацыі. Дзякуючы паўсферычнай канструкцыі некаторыя з гэтых абмежаванняў можна паменшыць.
Сістэма таксама прадэманстравала значнае скарачэнне неабходнага інфармацыйнага патоку падчас выяўлення руху, пры гэтым аўтары паведамілі больш чым на 99,95% пра меншыя патрабаванні да прапускной здольнасці ў параўнанні з традыцыйнай апрацоўкай кадраў у канкрэтным эксперыменце. (Прырода)
Аднак важна падкрэсліць, што THE-BRENA ёсць бія-натхніў штучны візуальны датчык, а не штучнае вока, імплантаванае чалавеку.
Гэта адрозненне істотнае.
Першая перасадка цэлага вока чалавека
Паралельна з распрацоўкай электронных вачэй развіваецца яшчэ адзін надзвычай цікавы навуковы падыход – трансплантацыя цэлага біялагічнага вока.
У маі 2023 года каманда NYU Langone Health правяла першую ў свеце паспяховую трансплантацыю цэлага вока чалавека ў спалучэнні з перасадкай часткі твару.
Пацыент Аарон Джэймс страціў вока і значную частку твару ў выніку моцнага паразы электрычным токам.
Падчас аперацыі лекары перасаджваюць усё вока, вачніцу і глядзельны нерв разам з іншымі тканінамі. Аперацыя доўжыцца прыкладна 21 гадзіну. (NYU Langone Health)
Вынік выдатны з пункту гледжання трансплантацыйнай медыцыны.
Перасаджаным вачэй застаецца жыццяздольным. Назіралася нармальнае кровазабеспячэнне і крывацёк у сятчатцы, захавалася частка фотарэцэптараў – палачак і колбачак. (NYU Langone Health)
Але зрок з перасаджаным вокам у пацыента не аднавіўся.
Гэта адзін з найважнейшых навуковых фактаў у гісторыі трансплантацыі вачэй.
Чаму аднаўленне глядзельнага нерва так складана?
Глядзельны нерв – гэта не звычайны кабель.
Ён змяшчае велізарную колькасць нервовых валокнаў, якія злучаюць сятчатку з рознымі структурамі галаўнога мозгу.
Пры трансплантацыі вочы лекары могуць аднавіць:
- кровазабеспячэнне;
- механічнае становішча вочы;
- анатамічныя структуры;
- частка тканак;
- функцыянаванне сятчаткі вока.
Але гэта не азначае аўтаматычна, што інфармацыя з сятчаткі можа даходзіць да мозгу функцыянальным спосабам.
Гэта неабходна для таго, каб нервовыя валокны правільна злучаліся з цэнтральнай нервовай сістэмай і аднаўлялі складаныя нервовыя шляхі.
Гэта адна з галоўных прычын, чаму перасаджанае вока Аарона Джэймса засталося жыццяздольным, але не аднавіла зрок.
Вялікая праграма трансплантацыі вачэй чалавека
Дасягненне NYU Langone закладвае аснову для больш маштабных даследаванняў.
У 2024 годзе Агенцтва перспектыўных даследаванняў аховы здароўя ЗША (ARPA-H) запусціла праграму Трансплантацыя алатрансплантатаў вока чалавека (THEA) з патэнцыяльным фінансаваннем да 132 мільёнаў долараў ЗША.
Мэта – распрацаваць метады паспяховай трансплантацыі цэлага вока чалавека, якія ў будучыні змогуць аднавіць зрок. (ucihealth.org)
У 2025 годзе NYU Langone таксама абвясціў аб удзеле ў буйнамаштабным праекце з больш чым 40 навукоўцамі, урачамі і прадстаўнікамі прамысловасці, накіраваным на тое, каб зрабіць трансплантацыю ўсяго вока магчымай тэрапіяй для аднаўлення зроку. (NYU Langone Health)
Гэта паказвае, што навука больш не разглядае трансплантацыю цэлага вока як тэарэтычную магчымасць.
Электроннае штучнае вока супраць біялагічнай трансплантацыі
Два асноўных падыходу прынцыпова розныя.
Электронны штучны вачэй спробы замяніць функцыю біялагічнай глядзельнай сістэмы з дапамогай электронікі, датчыкаў, вылічальных алгарытмаў і нейрастымуляцыі.
Трансплантацыя цэлага вочы спрабуе захаваць біялагічны орган зроку і аднавіць яго сувязь з нервовай сістэмай.
У далейшым магчыма сумяшчэнне гэтых двух падыходаў.
Напрыклад, будучая сістэма можа ўключаць:
штучная оптыка → штучная сятчатка → нейронавы інтэрфейс → глядзельны нерв → мозг
або:
камера → Апрацоўка штучнага інтэлекту → мазгавы імплантат → глядзельная кара
Трэці варыянт – гэта біялагічна перасаджанае вока з дапамогай рэгенератыўнай медыцыны і тэхналогій аднаўлення глядзельнага нерва.
Чаго не хапае сучаснаму штучнаму воку?
Нягледзячы на велізарны прагрэс, паміж сучасным пратэзаваннем і зрокам чалавека ёсць прынцыповае адрозненне.
Вока і мозг чалавека працуюць як адзіная сістэма.
Сятчатка чалавека выконвае складаную папярэднюю апрацоўку глядзельнай інфармацыі яшчэ да таго, як сігналы даходзяць да мозгу. Сістэма мае велізарны дынамічны дыяпазон, прыстасоўваецца да асвятлення, вызначае рух, колер і кантраст і працуе бесперапынна з надзвычай нізкім энергаспажываннем.
Сучасныя электронныя пратэзы пакуль не могуць прайграць увесь гэты функцыянал.
У многіх з іх візуальнае ўспрыманне абмежавана кропкамі святла, формамі, контурамі або малюнкамі з адносна нізкай разрознасцю.
PRIMA ўяўляе сабой значны крок наперад, паколькі дазваляе некаторым пацыентам чытаць тэкст, але таксама не аднаўляе нармальны зрок. (Медыцынскі часопіс Новай Англіі)
Ці можа штучнае вока стаць лепшым за чалавечае?
З інжынернага пункту гледжання гэта канцэптуальна магчыма.
Будучая сістэма штучнага зроку патэнцыйна можа бачыць у дыяпазонах за межамі бачнага спектру чалавека, напрыклад, у блізкім інфрачырвоным дыяпазоне.
Яна магла мець:
- аптычны або лічбавы зум;
- аўтаматычнае ўзмацненне пры слабым асвятленні;
- інфрачырвонае бачанне;
- звышшырокае поле зроку;
- распазнаванне аб’ектаў AI;
- прамое вымярэнне адлегласцей;
- запіс малюнкаў;
- бесправадная сувязь;
- адаптыўная оптыка.
У гэтым сэнсе будучы штучны вачэй можа быць не проста копіяй чалавечага вока, але біянічная сістэма зроку з магчымасцямі, якімі не валодае натуральны зрок.
Аднак гэта ўсё яшчэ навукова-тэхналагічная перспектыва, а не клінічная рэальнасць.
Стан тэхналогій у 2026 годзе
Па стане на верасень 2026 года можна вылучыць некалькі розных узроўняў развіцця:
| Тэхналогіі | Стан |
|---|---|
| Аргус II | Гістарычна правераны пратэз сятчаткі; вытворчасць спынена |
| ПРЫМА | Клінічна правераная тэхналогія для аднаўлення абмежаванага функцыянальнага гледжання |
| Bionic Vision Technologies | Распрацоўка имплантируемых сістэм штучнага зроку |
| Арыён | Распрацоўка кортикального глядзельнага пратэза |
| ТЭ-БРЭНА | Штучная сятчатка/візуальны датчык высокага разрознення, натхнёны біялогіяй |
| Перасадка ўсяго вока | Выяўляецца ў чалавека, але без аднаўлення зроку |
| Поўнафункцыянальнае электроннае штучнае вока | Яшчэ не дасягнуты |
Наступная вялікая мяжа – сувязь паміж машынай і мозгам
Галоўная праблема больш не проста ў стварэнні камеры, падобнай на чалавечае вока.
Сучасная мікраэлектроніка можа ствараць надзвычай адчувальныя візуальныя сэнсары. Новыя паўсферычныя датчыкі могуць нават імітаваць геаметрыю сятчаткі і апрацоўваць візуальную інфармацыю непасрэдна ў датчыку. (Прырода)
Сапраўдная праблема заключаецца ў стварэнні нейронавы інтэрфейс, які можа надзейна перавесці электронны малюнак у нервовыя сігналы, зразумелыя чалавечаму мозгу.
Гэта патрабуе разумення не толькі оптыкі, але і:
- нейрафізіялогія;
- нейронавае кадаванне;
- сінаптычную апрацоўку;
- пластыка мозгу;
- аднаўленне нервовай тканіны;
- биосовместимые матэрыялы;
- мікраэлектроніка;
- штучны інтэлект.
Вось чаму штучнае вока – гэта значна больш, чым простая камера, размешчаная на арбіце чалавека.
Заключэнне
Развіццё штучнага гледжання ў апошнія дзесяцігоддзі паказала выдатны прагрэс.
Argus II даказаў, што электронная сістэма можа стварыць штучнае візуальнае ўспрыманне. PRIMA зрабіла яшчэ адзін вялікі крок, прадэманстраваўшы аднаўленне функцыянальнага цэнтральнага зроку ў падгрупы пацыентаў з цяжкай дэгенерацыяй жоўтай плямы. Коркавыя сістэмы, такія як Orion, шукаюць спосаб абыйсці пашкоджанае вока і непасрэдна ўзаемадзейнічаць з мозгам. Тым часам новыя штучныя сятчаткі, натхнёныя біялогіяй, такія як THE-BRENA, апублікаваныя ў 2026 годзе, паказваюць, наколькі хутка развіваецца сама тэхналогія візуальных датчыкаў. (Медыцынскі часопіс Новай Англіі)
Паралельна першая трансплантацыя цэлага вока чалавека паказала, што можна перасадзіць сам вочны орган і застацца жыццяздольным, але аднаўленне зроку патрабуе паспяховага аднаўлення надзвычай складанай сувязі паміж вокам і мозгам. (NYU Langone Health)
Таму да У 2026 годзе да гэтага часу няма штучнага вока, якое можа цалкам замяніць чалавечае вока і аднавіць нармальнае зрок чалавека.
Але навуковая карціна ўжо іншая, чым дзесяць-дваццаць гадоў таму.
Сёння ў навукоўцаў ёсць працоўныя пратэзы сятчаткі, штучныя сятчаткі, мазгавыя інтэрфейсы, візуальныя датчыкі з высокім дазволам, натхнёныя біялогіяй, і першы даказаны выпадак трансплантацыі цэлага чалавечага вока.
Наступным вялікім крокам будзе аб’яднанне гэтых тэхналогій у адзіную сістэму, якая не проста ўспрымае святло, але ператварае святло ў паўнавартаснае глядзельнае ўспрыманне, зразумелае чалавечаму мозгу.
Тады штучнае вока перастане быць проста пратэзам.
Гэта будзе новы тып бионический орган зроку.
Пакінуць адказ