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Olho biônico que imita como as pupilas respondem à luz pode melhorar a visão

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A criação de um olho1 biônico que imita o alargamento e o encolhimento da pupila pode nos deixar um pouco mais perto de conseguir ajudar pessoas com certas deficiências visuais. Agora, foi desenvolvido um material fino que enviou sinais2 semelhantes aos de nervos para uma fibra de liga metálica em um modelo de olho1 artificial, fazendo com que a pupila do olho1 se dilatasse e contraísse em resposta a níveis variados de luz.

A luz entra no olho1 através da pupila, antes de viajar para a retina3 na parte de trás do globo ocular4. A retina3 então converte os estímulos de luz em impulsos nervosos, que são enviados ao cérebro5 para processamento através do nervo óptico.

O chamado reflexo pupilar à luz compensa as mudanças nos níveis de luz ajustando o tamanho da pupila, permitindo que as pessoas vejam em alta resolução, enquanto protege a retina3 da luz brilhante. Esse processo pode ser prejudicado em pessoas com lesão6 no nervo óptico ou nervo oculomotor, que regula o movimento dos músculos7 oculares, resultando em visão8 dupla, sensibilidade à luz ou dificuldade em focalizar objetos próximos.

Xu Wentao, da Universidade Nankai, na China, e seus colegas desenvolveram um material que imita o reflexo pupilar à luz em um modelo de olho1 artificial. Suas descobertas foram publicadas na revista científica Matter.

Leia sobre "Deficiência visual", "Distúrbios pupilares" e "Fotofobia9".

Se os humanos quiserem usar olhos10 biônicos, esse reflexo precisa ser recriado, diz Xu.

O material é baseado no mineral perovskita, que é conhecido por atuar como uma sinapse artificial. Uma sinapse é a lacuna entre dois neurônios11 através da qual os sinais2 nervosos são transmitidos, permitindo que as células12 se comuniquem.

Em um experimento de laboratório, a equipe de Xu adicionou o material de 625 nanômetros de espessura e uma fibra de liga metálica a um olho1 artificial. Quando exposto à luz, o material envia sinais2 neurais para a fibra, que controla a dilatação e a contração da pupila do olho1.

“Funciona em todas as condições de luz”, diz Xu.

O próximo passo é desenvolver um olho1 artificial que perceba a cor, diz Xu. “Os olhos10 humanos podem reconhecer milhões de cores e decodificá-las em alta resolução”, diz ele. “Planejamos integrar essa função em nosso olho1 artificial no futuro.”

Robert Lucas, da Universidade de Manchester, no Reino Unido, diz que um olho1 artificial com reflexo pupilar à luz pode ser útil.

“Qualquer olho1 artificial teria que lidar com o problema de resolver padrões nos quais as diferenças na intensidade da luz local podem diferir em apenas alguns por cento contra uma variação de bilhões de vezes no brilho geral da cena entre a luz das estrelas e a luz do dia”, diz ele.

“Uma pupila responsiva à luz pode ser uma maneira de resolver esse problema, pois agiria para manter a quantidade total de luz que atinge a superfície de detecção de luz mais estável”.

No estudo publicado, a equipe de pesquisadores descreve o desenvolvimento de um nervo visual artificial para imitar o reflexo pupilar.

Eles destacaram alguns pontos importantes do estudo:

  • Uma sinapse optoeletrônica foi desenvolvida que exibe respostas a múltiplos comprimentos de onda.
  • A potenciação e a depressão induzidas pela luz são realizadas no mesmo dispositivo.
  • Implementaçãode percepção, processamento e atuação para imitar o reflexo pupilar.

As sinapses optoeletrônicas de perovskita são atraentes por seu potencial na construção de olhos10 biônicos. No entanto, o desenvolvimento de dispositivos sinápticos de perovskita inibidores de luz continua sendo um desafio porque a irradiação de luz excitará os portadores de carga em materiais para elevar a corrente.

Este estudo propõe uma sinapse optoeletrônica de p-i-n perovskita com funções excitatórias e inibitórias mediadas por luz. Um nervo visual artificial é implementado combinando o dispositivo sináptico de perovskita com fibra muscular artificial para emular o reflexo pupilar dos olhos10 biológicos. Especificamente, as funções sinápticas excitatórias e inibitórias induzidas pela luz, como realizadas em um dispositivo, enriquecem a função de um sistema visual artificial.

Este trabalho pode fornecer orientação para projetar dispositivos e sistemas sinápticos optoeletrônicos.

Veja também sobre "Sinais2 e sintomas13 oftálmicos que precisam de avaliação médica" e "Perda súbita da visão8".

 

Fontes:
Matter, publicação em 17 de março de 2022.
New Scientist, notícia publicada em 17 de março de 2022.

 

NEWS.MED.BR, 2022. Olho biônico que imita como as pupilas respondem à luz pode melhorar a visão. Disponível em: <https://www.news.med.br/p/tecnologia-e-saude/1413710/olho-bionico-que-imita-como-as-pupilas-respondem-a-luz-pode-melhorar-a-visao.htm>. Acesso em: 5 out. 2022.

Complementos

1 Olho: s. m. (fr. oeil; ing. eye). Órgão da visão, constituído pelo globo ocular (V. este termo) e pelos diversos meios que este encerra. Está situado na órbita e ligado ao cérebro pelo nervo óptico. V. ocular, oftalm-. Sinônimos: Olhos
2 Sinais: São alterações percebidas ou medidas por outra pessoa, geralmente um profissional de saúde, sem o relato ou comunicação do paciente. Por exemplo, uma ferida.
3 Retina: Parte do olho responsável pela formação de imagens. É como uma tela onde se projetam as imagens: retém as imagens e as traduz para o cérebro através de impulsos elétricos enviados pelo nervo óptico. Possui duas partes: a retina periférica e a mácula.
4 Globo ocular: O globo ocular recebe este nome por ter a forma de um globo, que por sua vez fica acondicionado dentro de uma cavidade óssea e protegido pelas pálpebras. Ele possui em seu exterior seis músculos, que são responsáveis pelos movimentos oculares, e por três camadas concêntricas aderidas entre si com a função de visão, nutrição e proteção. A camada externa (protetora) é constituída pela córnea e a esclera. A camada média (vascular) é formada pela íris, a coroide e o corpo ciliar. A camada interna (nervosa) é constituída pela retina.
5 Cérebro: Derivado do TELENCÉFALO, o cérebro é composto dos hemisférios direito e esquerdo. Cada hemisfério contém um córtex cerebral exterior e gânglios basais subcorticais. O cérebro inclui todas as partes dentro do crânio exceto MEDULA OBLONGA, PONTE e CEREBELO. As funções cerebrais incluem as atividades sensório-motora, emocional e intelectual.
6 Lesão: 1. Ato ou efeito de lesar (-se). 2. Em medicina, ferimento ou traumatismo. 3. Em patologia, qualquer alteração patológica ou traumática de um tecido, especialmente quando acarreta perda de função de uma parte do corpo. Ou também, um dos pontos de manifestação de uma doença sistêmica. 4. Em termos jurídicos, prejuízo sofrido por uma das partes contratantes que dá mais do que recebe, em virtude de erros de apreciação ou devido a elementos circunstanciais. Ou também, em direito penal, ofensa, dano à integridade física de alguém.
7 Músculos: Tecidos contráteis que produzem movimentos nos animais.
8 Visão: 1. Ato ou efeito de ver. 2. Percepção do mundo exterior pelos órgãos da vista; sentido da vista. 3. Algo visto, percebido. 4. Imagem ou representação que aparece aos olhos ou ao espírito, causada por delírio, ilusão, sonho; fantasma, visagem. 5. No sentido figurado, concepção ou representação, em espírito, de situações, questões etc.; interpretação, ponto de vista. 6. Percepção de fatos futuros ou distantes, como profecia ou advertência divina.
9 Fotofobia: Dor ocular ou cefaléia produzida perante estímulos visuais. É um sintoma freqüente na meningite, hemorragia subaracnóidea, enxaqueca, etc.
10 Olhos:
11 Neurônios: Unidades celulares básicas do tecido nervoso. Cada neurônio é formado por corpo, axônio e dendritos. Sua função é receber, conduzir e transmitir impulsos no SISTEMA NERVOSO. Sinônimos: Células Nervosas
12 Células: Unidades (ou subunidades) funcionais e estruturais fundamentais dos organismos vivos. São compostas de CITOPLASMA (com várias ORGANELAS) e limitadas por uma MEMBRANA CELULAR.
13 Sintomas: Alterações da percepção normal que uma pessoa tem de seu próprio corpo, do seu metabolismo, de suas sensações, podendo ou não ser um indício de doença. Os sintomas são as queixas relatadas pelo paciente mas que só ele consegue perceber. Sintomas são subjetivos, sujeitos à interpretação pessoal. A variabilidade descritiva dos sintomas varia em função da cultura do indivíduo, assim como da valorização que cada pessoa dá às suas próprias percepções.
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