網膜インプラントは視覚障害者に視力を与えることができるが、真に効果を発揮するには、人間の目の独特な構造に適合させる必要があると、ある研究者は述べている。フラクタル状に自己組織化する微小な物質のクラスターが、この適合を助け、インプラントと患者の健康なニューロン間の接続を強化する可能性がある。
黄斑変性症などの視覚障害は、眼の桿体細胞と錐体細胞に損傷を与えますが、ニューロンは影響を受けません。インプラントはこれらのニューロンと通信し、視覚情報を脳に送って処理することで機能します。しかし、カメラチップと眼は同じように機能せず、ニューロンとインプラントされたフォトダイオード光受容体との間の接続が不十分です。
これは、ニューロンが分岐したフラクタル構造を辿り、チップが直線的な経路を利用しているからだ、とオレゴン大学でインプラントの改良に取り組んでいる物理学教授リチャード・テイラー氏は説明する。フラクタルとは、自己相似性の繰り返しパターンである。
彼の解決策は、フォトダイオード上にナノスケールの物質の塊を埋め込むことで、これがフラクタル形状に自己組織化するというものだ。この塊は不活性ガスを用いてフォトダイオード上に堆積される。眼科医は、視力を失った患者の眼の中にこのフラクタル強化デバイスを埋め込み、ニューロンインターフェースの改善によって、より多くの光情報を視神経に伝達できるようになる。オレゴン大学のニュースリリースによると、このデバイスはほぼ100%の効率で動作するという。
この夏、テイラー氏と彼の研究室の博士課程の学生たちは、フラクタルアセンブリに使用する金属を研究する1年間のプロジェクトを開始する。研究者たちは、高い生体適合性と効率性など、様々な特性を持つ金属を探索する。
ニュースリリースによると、このプロジェクトは、テイラー氏が人間の目とデジタルカメラの類似点と相違点に興味を持ったことから始まったという。彼はPhysics World誌の記事で自身の研究について説明している。
目の錐体細胞は中心部に集中しているため、目の前にあるものを見る傾向があります。つまり、小さな領域を見るためには常に目を動かす必要があるということです。しかし、カメラの光受容体は均等に分布しているため、視野内のすべてのものを捉えることができます。テイラー氏によると、もし私たちの目がカメラのように受容体が均等に分布していたら、視界には刺激が多すぎて、脳がそれをすべて処理することは不可能でしょう。
むしろ、私たちの目は自然界に見られるフラクタルパターンを利用して情報処理を簡素化しています。テイラー氏は、網膜インプラントの設計はこうした違いを考慮に入れるべきだと記しています。
「驚くべきことに、カメラ設計のみに基づいたインプラントは、盲人に視覚を与えるかもしれないが、ストレスを軽減する美しさのない世界しか見ることができなくなる可能性がある。この欠陥は、人間の視覚システムの繊細さを浮き彫りにし、カメラ技術を目に適応させるのではなく、そのまま取り入れることの潜在的な欠点を浮き彫りにしている」と彼は記した。
[ScienceDaily経由]
