Verfahren für die bionische Augenchirurgie

Sie müssen die ursprünglichen, beschädigten Augen entfernen und die Augenhöhlen heilen lassen. Wenn die Gesichtsknochen beschädigt wurden, müssen Sie diese ebenfalls reparieren.

Dann müssen Sie das Fassungsinnere messen und einen passenden Augapfel in 3D drucken. Die genaue Innenausstattung des künstlichen Auges bleibt Ihnen überlassen. Die kompliziertesten Details sind in der Reihenfolge der Komplexität:

• Verbindung des bionischen Auges mit dem Sehnerv. Sie müssen elektronische Teile einzeln mit den Spitzen der Neuronen verbinden, wenn Sie mindestens so gut sehen möchten wie die ursprüngliche Kapazität des Cyborgs.

• Ausbildung. Das Gehirn des Cyborgs wird die eingehenden Signale nicht verstehen, sobald die Augen aktiviert werden. Neuronale Netze, auch natürliche, müssen trainiert werden. Dies kann Tage bis Monate dauern. Die Augen können 4K-Videos auf einen Computer streamen, aber der Cyborg sieht nur statische, dann Flecken und dann verschwommene Bilder, bis sich sein Gehirn an die Signale des Auges gewöhnt hat.

• Fokussieren und Anpassen an die Dunkelheit. Unsere Augen sind nicht nur passive Kameras in einer einzigen Konfiguration. Wir können kleine Teile bewegen, um den Fokus anzupassen und mehr oder weniger Licht hereinzulassen. Dies geschieht durch Muskeln. Das künstliche Auge benötigt dafür Servomotoren oder zumindest eine Festkörperelektronik, die den Input von Cyborgs Nerven erhält und das Äquivalent zu dem tut, was eine Pupille und die Linse tun würden. Auch dafür benötigt der Cyborg ein Training für neuronale Netze.

• Selbstreinigung. Die Augen werden durch das immunologische System und den Fluss von Kammerwasser auf der Innenseite und Tränen auf der Außenseite gereinigt. Vielleicht können Sie die Tränenkanäle für die Außenseite wiederverwenden, aber die Wartung im Inneren liegt beim bionischen Augeningenieur.

• Und schließlich machen Sie das Auge aus einem Material, das keine Ablehnung verursacht. Aber es ist die Zukunft, also ist das vielleicht schon gelöst.

Was wäre das Verfahren für die bionische Augenchirurgie?

Ich nehme an, Sie wollen das detaillierte Operationsprotokoll nicht in einem High-Impact-Score-Journal veröffentlichen, sondern eher eine plausible Erklärung dafür geben, wie das Ding funktionieren könnte.

Daher:

• CCD-ähnliches Gerät, um ein Lichtsignal in ein elektrisches Signal umzuwandeln (ungefähr das, was die Netzhaut tut)
• geeignete Schnittstelle zwischen dem CCD und dem Sehnerv, damit die elektrischen Signale an das Gehirn weitergeleitet werden
• geeignetes Training für das Gehirn, um zu lernen, die empfangenen Signale zu verarbeiten.

Der Cyber-Socket muss in der Tat mit dem Sehnerv verbunden sein und möglicherweise mit den Nerven, die zu den Muskeln führen / gingen, die den Augapfel kontrollieren (dies könnte durch Myoelektrizitätssensoren oder aktive Elektroden überwacht werden).

Da es sich um die fortgeschrittene Zukunft handelt, können Sie entweder haben:

• die Cyber-Buchse spricht das gleiche Protokoll wie das biologische Auge und der Muskel

• ein weiteres Implantat direkt im Sehzentrum des Gehirns, das Daten aus der Steckdose empfängt.

Es klingt nach einer guten Idee, zu vermeiden, dass das Auge direkt mit dem Sehnerv verbunden ist.

Wenn Ihre Augäpfel beweglich sind, können sie durch MEMS / Ultraschallwandler wie die Fokusmotoren in Kameraobjektiven betätigt werden oder wie Insekten fixiert werden und der Softwareteil der Augenhöhle die Fokuszone ändern, die dem Sehnerv zugeführt wird. Oder füttern Sie einfach alle Sichtfelddaten über den Nerv an das Gehirn und lassen Sie Ihren Cyborg lernen, damit umzugehen.

Ihre Augenhöhle kann eine passive Komponente wie eine Augenhöhle sein, die nur Plug-and-Control-Funktionalität bietet, oder eine aktive Komponente, die alle Augäpfel in dasselbe Sehprotokoll umwandelt.

Oder lassen Sie den Assist-Modus die Buchse sein, die eine gewisse Vereinfachung der Daten durchführt, und haben Sie einen erweiterten Modus, in dem die Augenbirne die Daten direkt an den optischen Nerv weiterleitet, wobei nur die Protokollübersetzung und kein Filtern oder Verdummen erforderlich ist.

Eine andere zu berücksichtigende Möglichkeit ist, dass nur der vordere Augenabschnitt geschädigt ist: keine Linse, keine Iris, keine Hornhaut, kein Glaskörper. Kein Problem! Hier ist das Verfahren, wie ich es sehe.

Wir haben die Mittel. . . Wir haben die Technologie. . . Wir können wieder aufbauen!

Da wir uns 200 Jahre in der Zukunft befinden, werde ich einige Dinge etwas vorausschicken, was wir jetzt tun können.

Einführung

Aufgrund von Fortschritten in der biomechanischen Material- und künstlichen Gewebewissenschaft sind wir in der Lage, ein technologisches Gerät mit einer Art immuntransparentem Gewebe zu beschichten, das aus im Labor gezüchteten und vom Wirt stammenden Komponenten besteht. Eine Ablehnung ist unmöglich. Das Implantat wird in einer knöchernen, knorpeligen und bindegewebigen Matrix befestigt, die es wirksam im Körper des Wirts abdichtet und sichert.

Das Implantat selbst basiert auf jahrhundertealten Technologien, die auf neue Weise angewendet werden: Laser, die IMT und die IOL, von denen die beiden letzteren dazu dienen, die biologische Linse als Lichtbündelungsvorrichtung zu ersetzen. Unser Gerät, das INTROCULUS ITVS (Intraocular Total Vision System), umfasst drei wesentliche Funktionen und mehrere variable Zusatzfunktionen.

Natürlich sind das zentrale Sehen und das periphere Sehen Schlüsselfaktoren. Ähnlich wie die alten IOLs fokussiert das ITVS einfallendes Licht auf die biologische Netzhaut, sodass der Cyborg „normal sehen“ kann. Zusätzlich zum normalen Farbsehen ermöglicht das gewöhnliche Linsensystem ein "normales" Schwachlichtsehen. Was das ITVS von der Konkurrenz unterscheidet, ist der Rest der Geschichte: Wir wissen seit Jahrhunderten, dass der Mensch neben dem normalen Farbsehen auch UV- und IR-Licht sehen und verarbeiten kann. ITVS macht sich diese Fähigkeit zunutze: Wenn der Cyborg IR-Vision einschaltet, wird einfallende IR-Strahlung in ultraschnelle IR-Laserstöße übersetzt, die die Netzhaut sehen kann; Wenn der Cyborg UV-Vision einschaltet, leitet der Nanocomputer die UV-Lichtsignale nacheinander zu vorbestimmten Teilen der Netzhaut.

Verfahren

Vorbereitung, Phase I: Das Neuro-Ophthalmologie-Team wird sich mit den verbleibenden Teilen der Welt befassen und sie für die Implantation vorbereiten. Verbleibender Glaskörper und Fremdkörper werden entfernt; Augenmuskeln sind disseriert; der Augapfelrand wird präpariert, indem nicht lebensfähiges Gewebe herausgeschnitten und Risse mit Standard-Klebetechniken repariert werden; die Netzhaut und die inneren Oberflächen des Augapfels werden bis ins kleinste Detail gescannt und vermessen, im Falle der Nervenrezeptoren in der Netzhaut bis auf die atomare Ebene; Schließlich wird ein Biopatch-Gerät , das im Grunde ein biologisches Pflaster ist, zugeschnitten und am Bulbusstumpf befestigt.

Vorbereitung, Phase II: Das Cranio-Maxillo-Facial-Team befasst sich in Absprache mit dem Plastic-Reconstructive-Team mit allen Aspekten der Reparatur von Gesichtsfrakturen. Besonderes Augenmerk wird auf die Präparation der orbitalen Knochenstrukturen gelegt. Das CMF-Team wird 3D-Messungen der knöchernen Umlaufbahn und des umgebenden Knochengewebes vornehmen. Plastics sichert Gewebeproben für die Rapid Growth Autoreimplantation. (Grundsätzlich nehmen sie etwas Haut und Bindegewebe und Fettzellen für das gezielte Klonen und die Gewebeentwicklung: Der Cyborg wird am Ende ein natürlich aussehendes Gesicht, Augenlid usw.

Vorbereitung, Phase III : Das Neuro-Ophtho-Team wird in Zusammenarbeit mit CMF die gesammelten Messungen überprüfen und mit dem Prozess der 3D-Gewebeextrusion des ITVS-Skeletts beginnen. Das ITVS-Skelett ist das Gitterwerk, in dem das nicht-biologische Gerät untergebracht wird. Präzise Messungen sind erforderlich, um den Datenstrom vom Gerät auf die Netzhaut zu kalibrieren und auszurichten. Die Messungen werden an die Labore von Introculus.co gesendet, wo maßgeschneiderte Geräte gemäß den Spezifikationen des Generalkommandos der CyberForce für diese Einheit gebaut werden. Jedes Gerät ist maßgeschneidert für einen einzelnen Cyborg, mit Toleranzen von weniger als 0,001 mm (physische Abmessungen) und einer 1:1-Verkettung zwischen dem Signalausgabegerät des Geräts und seiner vorgesehenen Anordnung biologischer Sehnerven.

Implantation: Sobald alle Geräte, Introculus-Bioskelette und Gewebepackungen bereit sind, werden alle Teams zur Implantation zusammenkommen.

Kunststoffe öffnen das Gesicht und entfernen die äußeren Gewebeverbände. CMF bereitet den Augenhöhlenknochen für das Skelettimplantat vor, während NO das Gerät mit seinem biologischen Gehäuse verbindet. Die Vorbereitung der Orbita beinhaltet die präzise Ausrichtung des Introculus Drill Gantry, eines Geräts, das alle Befestigungslöcher bohrt und alle Bereiche des natürlichen Knochens ausfräst, in denen sich das implantierte Skelett befinden wird. Sie werden auch den entfernten Knochenstaub und das Blut für eine spätere Verwendung aufbewahren.

NO entfernt nun das Biopatch-Gerätvom vorbereiteten Rand des Globus und befestigen Sie das Äußere des Globus am ersten Teil des Skeletts. Dies ist ein einfaches 3D-extrudiertes Bio-Gitter, das mit "Bioglue-Technologie" die weiche Kugel in einer vorbestimmten Haltung und Position stützt und hält, basierend auf früheren Messungen. Die hinteren Teile dieses Biogitters werden von Plastics mit im Labor erzeugtem orbitalem Fettgewebe gefüllt, das wie das ursprüngliche menschliche Gewebe dazu dient, den verbleibenden Augapfel und den Sehnerv zu schützen. Es dient auch dazu, den Raum in der Umlaufbahn "aufzufüllen". NO kommt wieder herein, um die Power-Filamente vorzubereiten:

Sobald das Bio-Gitter-Skelett an Ort und Stelle ist, schiebt NO einfach das ITVS-Gerät in sein Gehäuse. Auch hier wird die Bioglue-Technologie verwendet, um die beiden Hälften des Bio-Skeletts miteinander zu versiegeln: Das konstruierte Gewebe, das das Gehäuse und das Gerät umgibt, verbindet sich nahtlos mit dem Gewebe der Netzhaut. Die Versiegelung ermöglicht es NuVit , einem optisch verbesserten, durchsichtigen, flüssigen Glaskörperersatzsystem, den Raum zu füllen, der einst die hintere Kammer des Mannes war.

Sobald das Gerät platziert ist, übernimmt Plastics wieder. Das einst barbarische Verfahren, das in der Geschichte als „mikrochirurgischer freier Lappen“ bekannt ist, wird nun in Form eines nanochirurgischen autologen Gesichtslappens perfektioniert. Im Wesentlichen wurden die eigenen Gewebe des Mannes schnell konstruiert, um die temporären "Pflaster"-Gewebe zu ersetzen. Nanolaser und mikroskopisch kontrollierte Instrumente stellen sicher, dass eine ausreichende Blutzufuhr zum neuen Gewebe geleitet wird. Biokleber und Geweberegenerationstechniken ermöglichen das perfekte Trimmen und Einsetzen des Lappens innerhalb von zwei Stunden und die anfängliche Gewebefusion innerhalb des ersten postoperativen Tages.

Abschluss

Postoperative Heilung: Verschiedene moderne Techniken werden verwendet, um eine schnelle und biologisch integrale Heilung von Geweben und Verbindungen mit biotechnologisch hergestellten Komponenten sicherzustellen. Kontinuierliche Überwachung des Blutspiegels von Sauerstoffversorgungs- und Geweberegenerationsfaktoren (sowohl systemisch als auch lokal an den Lappenstellen) warnt die Krankenpflege und Medizin rechtzeitig vor einer Krise. Der Lappentod ist jetzt ein sehr seltenes Artefakt mit einer Inzidenz von weniger als 0,5%. Größere Bedenken bereitet der mentale Zustand des Wirts, da sein Bewusstseinszustand nach der Operation zunimmt und abnimmt.

Postoperative Therapie: Wie bei jedem biotechnologischen Implantat muss ein Cyborg ein strenges postoperatives Trainings- und Therapieprogramm durchlaufen. In vielen Fällen, wie zum Beispiel bei der Implantation sogenannter "bionischer Arme" und "Beine", bei denen Nervenbahnen völlig zerstört wurden, kann diese Kur viele Wochen oder Monate dauern, da das Gehirn bereits "weiß", wo es ist möchte, dass die Hand oder der Fuß gehen, muss neu lernen, wie man diese Botschaft an die Hand oder den Fuß übermittelt.

Mit der hemi-okularen Rettungstechnik von Introculus wird ein Großteil des Umschulungsplans, der für den älteren bionischen Ersatzprozess des „ganzen Auges“ erforderlich ist, hinfällig. Da die Netzhaut und der Sehnerv intakt und aktiv bleiben, geht das Trainingsprogramm sofort in die Endphase über: Gerätekalibrierung, Gesichtsmuskel-zu-Gerät-Bewegungsübung und vor allem Geräte-Retina-Training.

Damit ist unsere Präsentation zum Implantationsverfahren für das Introculus ITVS-Gerät abgeschlossen. Vielen Dank, dass Sie Introculus für alle Sehanforderungen Ihrer CyberForce in Betracht gezogen haben!

Eines der Dinge, die in keiner der vorangehenden Antworten angesprochen wurden, ist das Problem, dass es sich um einen Ersatz nach einem Trauma handelt, nicht einfach darum, vorhandene gute Augen durch bessere zu ersetzen oder sogar blinde, aber intakte Augen durch funktionsfähige zu ersetzen. Sie haben hier ein großes Trauma, und die Nerven reagieren in den besten Zeiten nicht allzu gut auf ein Trauma.

Ein Nervenbündel ist kein Bündel kurzer Zellen, die in Reihe geschaltet und parallel gemultiplext sind, sondern typischerweise Bündel einzelner sehr langer Zellen.

Ein Neuron hat einen Zellkörper, eine Reihe kurzer „Empfänger“-Zweige, sogenannte Dendriten, und ein einzelnes langes Axon, das dorthin geht, wo das Ausgangssignal benötigt wird. Dies bedeutet, dass sich der Körper des Neurons typischerweise ziemlich nahe an der Quelle seines Signals bzw. seiner Signale befindet.

Bei einem so schweren Trauma ist es sehr wahrscheinlich, dass die Dendriten und Körper der Sehnerven beschädigt oder zerstört werden. Sollte dies der Fall sein, wären die abgetrennten Axone der Neuronen zwar noch vorhanden, aber sie wären wie ein aus einem Baum geschnittener Stock – nicht in der Lage, isoliert zu überleben, geschweige denn zu funktionieren. Dies ist eine umständliche Art zu sagen, dass Sie höchstwahrscheinlich eine Nervensterblichkeit auf dem gesamten Weg vom Auge bis zum subzerebralen optischen Ganglion haben.

Um rentabel zu sein – und solche Prothesen würden zu einer Gewinnquelle für ihren Hersteller gemacht – muss eine Therapie so breit wie möglich anwendbar sein und sich nicht auf einen engen Bereich von Grenzfällen wie Schäden nur an der Vorderseite des Körpers beschränken Auge, das die Netzhaut (eine sehr zerbrechliche Struktur) vollständig intakt lässt.

Dies lässt uns drei Möglichkeiten, die anorganische Hardware mit der biologischen Nassware zu integrieren. In allen 3 Fällen muss das Gesichtstrauma repariert und Fassungen für die anorganische Optik implantiert werden, der Prozess der Herstellung der Datenverbindung unterscheidet sich jedoch:

1. Die einfachste Option besteht darin, elektrische Kabel von den Augen zum optischen Kortex im hinteren Teil des Gehirns zu verlegen, wo die Kabel an den neuralen Körpern jedes Neurons des optischen Kortex enden würden. Es gibt eine relativ einfache physikalische Zuordnung zwischen dem Gesichtsfeld und der Anordnung der Neuronen des optischen Kortex. Sobald die Verbindungen hergestellt wurden, wäre es also ein einmaliger Prozess, die Zuordnung so fein abzustimmen, dass kein Umlernen erforderlich wäre Ort.

2. Die mittlere technische Option wäre, Nanotech-Monteure einzusetzen, um neue Kabel zusammenzubauen, um das Sehnervenbündel bis hin zum subzerebralen Ganglion zu ersetzen, und dann wie in 1, zerebrale kortikale Neuronen auf Hardware-Pixel abzubilden. Dies wäre etwas schwieriger, da das Ableiten einer ungefähren vorläufigen Abbildung schwieriger, aber nicht unmöglich wäre.

3. Die höchste technische Option wäre, das von der Hardware empfangene optische Bild überhaupt nicht auf den optischen Kortex abzubilden, sondern die eingehenden Daten in der Hardware zu verarbeiten und die Ausgabe tiefer in das Gehirn zu leiten, wobei der optische Kortex fast vollständig umgangen wird , anstatt dem Gehirn ein Bild zu zeigen, würde die Hardware dem Gehirn direkt sagen, was es sieht.

Von den drei Ansätzen ist Nr. 1 der invasivste, erfordert das Öffnen des Schädels und das Verlegen von Kabeln durch den Schädel, und Nr. 2 ist der am wenigsten invasiv, wobei Nanoassembler nur sterbende abgetrennte Axone entfernen und sie durch mikroskopisch kleine Drähte ersetzen.

Warum also sollten wir Option Nr. 3 überhaupt in Betracht ziehen, wenn man bedenkt, dass es darum geht, Verbindungen zu vielen, wenn nicht der Mehrheit der Neuronen im Gehirn herzustellen?

Bedenken Sie Folgendes: Mit einer Zuordnung zwischen den Pixeln der Augenprothese und den optischen kortikalen Neuronen können wir die bereits vorhandenen visuellen Fähigkeiten duplizieren – und nicht mehr. Sicher, die hergestellten Prothesen könnten eine perfekte Sicht haben, aber das System ist durch die Anzahl der Neuronen im optischen Kortex begrenzt. Sie können das Auflösungsvermögen des Auges einfach nicht erhöhen, ohne die Eingabe herunterabtasten zu müssen, um sie an das Gehirn zu senden. Nur die RGB-Ausgabe des Auges wäre „nativ“, und jede andere Ausgabe müsste ersetzt oder dem optischen Feld überlagert werden. Während das anfängliche Training nicht den Menschen trainiert, falsche Signale zu akzeptieren, sondern vielmehr die Hardware trainiertUm eine für den Patienten akzeptable Ausgabe zu erzeugen, hat sich das menschliche Gehirn nicht entwickelt, um alle zusätzlichen Datenschichten zu verarbeiten, die die hergestellte Optik erzeugen kann, so dass das Erlernen der Interpretation der verschiedenen Betriebsmodi immer noch zeitaufwändig wäre.

Bei der dritten Option übernimmt die optische Hardware die Bildverarbeitung und -interpretation und leitet die Interpretation an das Gehirn des Patienten weiter. Mit den richtigen Verbindungen bräuchten die Augen keine künstliche Trennung der Anzeigemodi, die Interpretation aller verfügbaren Modi würde gleichzeitig durchlaufen, und sie würden dem Benutzer völlig normal erscheinen - das optische Verarbeitungssystem in den Augen würde die Daten darstellen so, dass seine Ausgabe nicht so sehr als erfahren angesehen würde, und seine höhere Auflösung, sein breiteres Spektrum und andere Fähigkeiten würden so präsentiert, dass es so natürlich erscheint wie die Ausgabe der ehemaligen Wetware Human Mk1 Augäpfel des Benutzers. Sobald das Gehirn des Patienten kartiert und die neurale Spitze im Gehirn gezüchtet war, waren die Augen praktisch Plug-and-Play.

Was könnten wir also in 100 Jahren erreichen? Option Nr. 1, mit ziemlicher Sicherheit, Option Nr. 2 ist eine starke Möglichkeit, und Option Nr. 3 wäre in diesem Zeitraum von KI-geführter und durchgeführter Forschung abhängig, da höchstwahrscheinlich eine Intelligenz ohne menschliche Einschränkungen erforderlich wäre, um das Innenleben von zu verstehen das menschliche Gehirn im erforderlichen Maße.