Un œil bionique qui pourrait être plus performant que les vrais
Des chercheurs ont conçu un œil artificiel qui imite la structure de l’œil humain, ce qui a d’importantes applications en robotique, comme outils de mesures scientifiques, ainsi que pour de futures prothèses de type cyborg qui restaurent la vision.
Cette preuve de concept, récemment décrite dans une étude réalisée par une équipe dirigée par Zhiyong Fan de l’université des sciences et technologies de Hong Kong, est à peu près aussi sensible à la lumière que son homologue naturel. Qui plus est, elle a même un temps de réaction plus rapide (30 à 40 millisecondes, au lieu de 40 à 150 millisecondes).
L’œil humain n’est rien de moins que spectaculaire, et une grande partie de ce qu’il est capable de faire est due à la rétine en forme de dôme, une zone à l’arrière du globe oculaire qui est parsemée de cellules détectant la lumière.
Il y a environ 10 millions de cellules photoréceptrices par centimètre carré, ce qui permet un large champ de vision et une excellente résolution qui n’a pas encore été reproduite par une technologie artificielle.
Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont cherché à reproduire ces caractéristiques dans des globes oculaires synthétiques. Cependant, ces efforts se sont avérés extrêmement délicats en raison des difficultés inhérentes à l’imitation de la forme et de la composition de la rétine humaine.
Fan et ses collègues ont conçu une rétine artificielle hémisphérique, ne mesurant que 2 cm de diamètre et contenant des nanofils denses et sensibles à la lumière, fabriqués à partir de pérovskite, un matériau prometteur et très populaire dans la fabrication de cellules solaires. Le but de ces nanofils est d’imiter les photorécepteurs de l’œil humain.
Le centre creux de l’œil artificiel est rempli d’un fluide conducteur, tandis que l’œil humain est rempli d’un gel clair appelé humeur vitreuse.
Schéma de l’œil artificiel. (H. JIANG/ Nature)
Lors d’une expérience, l’œil artificiel a été connecté à un ordinateur et a pu « voir » en restituant les lettres « E », « I » et « Y ». Cependant, on est loin des capacités de l’œil biologique. Le réseau ne comprend que 100 pixels, chaque pixel correspondant à 3 nanofils.
Comme indiqué plus haut, il s’agit d’une preuve de concept et Fan est convaincu que son design peut être mis à l’échelle pour que l’œil artificiel puisse obtenir une résolution toujours plus élevée que l’œil humain. Selon les chercheurs, la densité des nanofils peut être améliorée pour couvrir 10 fois le nombre de photorécepteurs de l’œil humain.
L’équipe de chercheurs dirigée par Zhiyong Fan de l’université des sciences et technologies de Hong Kong, et leur prototype. (Hong Kong University of Science and Technology)
Chaque nanofil pourrait théoriquement fonctionner comme une petite cellule solaire, ce qui signifie que les yeux artificiels pourraient ne pas avoir besoin d’une source d’énergie externe comme le requiert actuellement le dispositif des chercheurs.
Ces derniers envisagent des applications dans le domaine des mesures scientifiques et de la robotique avancée. Mais, théoriquement, l’œil artificiel pourrait également être connecté à un nerf optique, permettant au cerveau de traiter les informations reçues de l’appareil comme il le ferait avec un véritable œil. Cette dernière perspective est cependant à des années et des années de distance, mais elle reste incroyablement passionnante.
L’étude publiée dans Nature : A biomimetic eye with a hemispherical perovskite nanowire array retina et présentée sur le site de l’université de Hong Kong : Prof. FAN Zhiyong Leads His Team to Publish Sci Fi-Inspired ‘Super Human Eye’ Research in Nature.