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19.06.2020 - 06:000

Un nuovo occhio artificiale che imita struttura, forma e funzione di quello umano

Creato il prototipo di un occhio bionico che potrebbe ridare la vista ai non vedenti e migliorare la visione robotica

Un occhio bionico capace di fotografare scene e immagini con una precisione straordinaria che potrebbe restituire la vista ai non vedenti e migliorare notevolmente la visione robotica. È questa la sfida che sta affrontando il team di ricercatori della Hong Kong University of Science and Technology che ha appunto realizzato il prototipo di un occhio artificiale capace di imitare per struttura, forma e funzione l’occhio umano.

Si chiama EC-EYE, abbreviazione di ElectroChemical EYE, e come spiegano gli stessi ricercatori in un articolo pubblicato di recente sulla rivista Nature, si tratta di una vera e propria protesi visiva che potrebbe essere disponibile già nel giro di 5 anni.

Emulare gli organi umani con modelli artificiali è un compito davvero arduo. Gli occhi, ad esempio, hanno un campo visivo molto ampio, una risoluzione straordinaria e sono iper-sensibili alla luce.

Questo grazie soprattutto alla membrana più interna del bulbo oculare, cioè la retina, in particolare alla sua forma a cupola e alla sua elevata quantità di fotorecettori che la ricoprono, circa dieci milioni per centimetro quadrato.

Il team di ricercatori, coordinati da Zhiyong Fan, per cercare di avvicinarsi a queste caratteristiche naturali e replicare così le capacità di un occhio umano, ha progettato un modello di occhio artificiale su scala nanometrica.

In questo caso gli ingegneri robotici hanno sviluppato una retina emisferica artificiale di ossido di alluminio al cui interno è stata inserita una struttura ad alta densità di nanofili sensibili alla luce, molto simile a quella dei fotorecettori biologici. I nanofili sono stati realizzati con la perovskite, un minerale considerato molto promettente per le celle solari del futuro.

Inoltre, sono stati realizzati dei fili di metallo liquido, sigillati in tubi di gomma morbida, al fine di imitare le fibre nervose che collegano gli occhi umani al cervello e trasmettere così i segnali dai nanofili ai circuiti esterni per elaborarli.

Dalle sperimentazioni in laboratorio è stato osservato che la somiglianza strutturale con un occhio reale ha fornito l’occhio bionico di un campo visivo di 100 gradi, avvicinandosi molto a quello di entrambi gli occhi umani che è di 130-135 gradi in verticale.

«La somiglianza della struttura dell’occhio artificiale è sicuramente impressionante, ma ciò che lo distingue davvero dai dispositivi precedenti è che molte delle sue capacità sensoriali sono paragonabili con quelle di un occhio naturale», ha spiegato in un commento Hongrui Jiang, ingegnere biomedico dell’Università del Wisconsin. «Ad esempio, la retina artificiale è in grado di rilevare un’ampia gamma di intensità della luce, da 0,3 microwatt a 50 milliwatt per centimetro quadrato. Alla minima intensità misurata, ciascun nanofilo nella retina artificiale ha rilevato una media di 86 fotoni al secondo, al pari dei fotorecettori nelle retine umane. Questa straordinaria sensibilità deriva dal materiale perovskite di cui sono composti i nanofili».

Per ora l’occhio bionico è solo un prototipo con una bassa risoluzione, poiché è composto da soli 100 pixel, ma i ricercatori sono convinti che presto potrebbe replicare le capacità di un occhio umano, se non addirittura superarle. «Il nostro modello ha il potenziale per avere una risoluzione persino migliore rispetto agli occhi umani, poiché è possibile aumentare la densità dei nanofili a oltre dieci volte quella dei fotorecettori nell’occhio umano», hanno dichiarato i ricercatori.

 

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