Procedimiento para la cirugía ocular biónica

Debe quitar los ojos dañados originales y dejar que las cuencas se curen. Si los huesos faciales se han dañado, también debe repararlos.

Luego, debe medir el interior del zócalo e imprimir en 3D un globo ocular para que coincida. Las partes internas exactas del ojo artificial dependen de usted. Los detalles más complicados son, en orden de complejidad:

• Conexión de la interfaz del ojo biónico al nervio óptico. Tendrá que conectar bits electrónicos a las puntas de las neuronas individualmente si desea obtener una vista al menos tan buena como la capacidad original que tenía el cyborg.

• Capacitación. El cerebro del cyborg no entenderá las señales que entran tan pronto como se activen los ojos. Las redes neuronales, incluso las naturales, necesitan entrenamiento. Esto puede tomar de días a meses. Los ojos pueden transmitir video 4K a una computadora, pero el cyborg solo verá estática, luego manchas y luego imágenes borrosas hasta que su cerebro se acostumbre a las señales del ojo.

• Enfocando y ajustando para la oscuridad. Nuestros ojos no son solo cámaras pasivas en una sola configuración. Podemos mover piezas pequeñas para ajustar el enfoque y permitir que entre más o menos luz. Esto lo hacen los músculos. El ojo artificial necesitará servomotores para eso, o por lo menos electrónica de estado sólido que tomará información de los nervios del cyborg y hará el equivalente a lo que haría una pupila y una lente. El cyborg también necesitará entrenamiento de redes neuronales para eso.

• Autolimpieza. Los ojos son limpiados por el sistema inmunológico y el flujo de humor acuoso en el interior y lágrimas en el exterior. Tal vez pueda reutilizar los conductos lagrimales para el exterior, pero el mantenimiento interno está en manos del ingeniero del ojo biónico.

• Y por último, hacer el ojo de un material que no provoque rechazo. Pero es el futuro, así que tal vez eso ya esté resuelto.

¿Cuál sería el Procedimiento para la Cirugía Biónica del Ojo?

Supongo que no desea publicar el protocolo quirúrgico detallado en una revista de puntuación de alto impacto, sino dar una explicación plausible sobre cómo podría funcionar la cosa.

De este modo:

• Dispositivo similar a CCD para traducir una señal de luz en una señal eléctrica (más o menos lo que hace la retina)
• interfaz adecuada entre el CCD y el nervio óptico, para que la señal eléctrica se transmita al cerebro
• entrenamiento adecuado para que el cerebro aprenda a procesar las señales recibidas.

De hecho, el enchufe cibernético debe conectarse al nervio óptico y, posiblemente, a los nervios que van / iban a los músculos que controlan el globo ocular (esto podría monitorearse a través de sensores de mioelectricidad o electrodos activos).

Como es el futuro avanzado, puede tener:

• el ciberenchufe habla el mismo protocolo que el ojo y el músculo biológicos

• otro implante directamente en el centro de visión del cerebro que recibe datos del zócalo.

Evitar que el ojo se conecte directamente con el nervio óptico parece una buena idea.

Si sus bulbos oculares son móviles, podrían activarse a través de mems/transductores ultrasónicos como los motores de enfoque en los objetivos de la cámara, o fijarse como insectos y hacer que la parte del software de la órbita cambie la zona de enfoque que se alimenta al nervio óptico. O simplemente alimente todos los datos del campo de visión al cerebro a través del nervio y haga que su cyborg aprenda a lidiar con eso.

La cuenca del ojo puede ser un componente pasivo como una cuenca del ojo que solo proporciona funcionalidad de enchufar y controlar, o un componente activo que transforma todos los bulbos oculares en el mismo protocolo de visión.

O haga que el modo de asistencia sea el zócalo que realiza alguna simplificación de los datos y tenga un modo avanzado en el que el bulbo ocular alimente los datos directamente al nervio óptico con solo la traducción del protocolo y sin filtrado ni simplificación.

Otra posibilidad a considerar es que solo se dañe el segmento anterior del ojo: sin cristalino, sin iris, sin córnea, sin vítreo. ¡No hay problema! Aquí está el procedimiento como yo lo veo.

Tenemos los fondos. . . Tenemos la tecnología. . . ¡Podemos reconstruir!

Ya que estamos 200 años en el futuro, propondré algunas cosas un poco antes de lo que podemos hacer ahora.

Introducción

Debido a los avances en la ciencia de materiales biomecánicos y tejidos artificiales, podemos recubrir un dispositivo tecnológico con una especie de tejido inmunotransparente, compuesto por componentes derivados del huésped y cultivados en laboratorio. El rechazo es imposible. El implante se asegura dentro de una matriz de tejido conjuntivo cartilaginoso óseo que lo sella y asegura de manera efectiva dentro del cuerpo del huésped.

El implante en sí se basa en tecnologías centenarias, aplicadas de una manera nueva: láseres, IMT y LIO, los dos últimos de los cuales sirven para reemplazar la lente biológica como un dispositivo de enfoque de luz. Nuestro dispositivo, el INTROCULUS ITVS (Sistema de Visión Total Intraocular) comprende tres funciones esenciales y varias funciones auxiliares variables.

Por supuesto, la visión central y la visión periférica son claves. Al igual que las LIO de antaño, el ITVS enfoca la luz entrante en la retina biológica, lo que permite que el Cyborg "vea normalmente". Además de la visión de color normal, el sistema de lentes ordinarias permite una visión con poca luz "normal". Lo que distingue al ITVS de la competencia es el resto de la historia: sabemos desde hace siglos que, además de la visión de color estándar, los humanos también pueden ver y procesar la luz UV e IR. ITVS aprovecha esta capacidad: cuando el Cyborg activa la visión IR, la radiación IR entrante se traduce en ráfagas de láser IR ultrarrápidas que la retina puede ver; cuando el Cyborg activa la visión ultravioleta, la nanocomputadora desvía las señales de luz ultravioleta a partes predeterminadas de la retina en sucesión,

Procedimiento

Preparación, Fase I: El equipo de neurooftalmología abordará las partes restantes del globo y las preparará para la implantación. Se eliminan el vítreo restante y cualquier cuerpo extraño; los músculos oculares están desinsertados; el borde del globo se prepara extirpando tejido no viable y reparando los desgarros con técnicas adhesivas estándar; la retina y las superficies internas del globo se escanean y miden con el más mínimo detalle, hasta el nivel atómico en el caso de los receptores nerviosos dentro de la retina; finalmente, se recorta un dispositivo de bioparche , que es básicamente una curita biológica, y se asegura al muñón del globo.

Preparación, Fase II: El equipo Craneo-Maxilo-Facial abordará todos los aspectos de la reparación de fracturas faciales, en consulta con el equipo de Reconstrucción Plástica. Se prestará especial atención a la preparación de las estructuras óseas orbitarias. El equipo de CMF tomará medidas en 3D de la órbita ósea y los tejidos óseos circundantes. Los plásticos asegurarán las muestras de tejido para la reimplantación automática de crecimiento rápido. (Básicamente, tomarán un poco de piel, tejido conectivo y células grasas para la clonación dirigida y el desarrollo de tejidos: el Cyborg terminará con una cara, un párpado, etc. de apariencia natural.

Preparación, Fase III : El equipo de Neuro-Ophtho junto con CMF revisará las medidas recopiladas y comenzará el proceso de extrusión de tejido 3D del esqueleto ITVS. El esqueleto ITVS es la celosía en la que se alojará el dispositivo no biológico. Se requieren mediciones precisas para calibrar y dirigir el flujo de datos desde el dispositivo a la retina. Las mediciones se enviarán a los laboratorios de Introculus.co, donde se construirán dispositivos a medida según las especificaciones del comando general de CyberForce para esta unidad. Cada dispositivo está hecho a medida para un cyborg individual, con tolerancias de menos de 0,001 mm (dimensiones físicas) y concatenación 1:1 entre el dispositivo de salida de señal del dispositivo y su conjunto designado de nervios ópticos biológicos.

Implantación: una vez que todos los dispositivos, Introculus Bio-Skeletons y paquetes de tejido estén listos, todos los equipos convergerán para la implantación.

Los plásticos abrirán la cara y quitarán los vendajes de tejido externos. CMF preparará el hueso orbital para el implante de esqueleto mientras NO conecta el dispositivo a su alojamiento biológico. La preparación de la órbita implica la alineación precisa del pórtico de perforación Introculus, un dispositivo que perfora todos los orificios de sujeción y fresa todas las áreas de hueso nativo donde residirá el esqueleto implantado. También reservarán el polvo de hueso y la sangre extraídos para su uso posterior.

NO ahora quitará el dispositivo bioparchedesde el borde preparado del globo y asegure el exterior del globo a la primera parte del esqueleto. Se trata de una simple bio-red extruida en 3D que, con la "tecnología de biopegamento", sostiene y sostiene el globo blando en una actitud y posición predeterminadas, según las medidas tomadas anteriormente. Plastics rellenará las partes posteriores de esta bio-red con tejido adiposo orbital generado en laboratorio que, al igual que con el tejido humano original, servirá para proteger el resto del globo ocular y el nervio óptico. También sirve para "llenar el espacio" en la órbita. NO volverá a entrar para preparar los filamentos de potencia:

Una vez que el esqueleto de celosía biológica esté en su lugar, NO simplemente deslizará el dispositivo ITVS dentro de su alojamiento. Una vez más, se utilizará la tecnología de biopegamento para sellar juntas las dos mitades del Bio-Skeleton: el tejido diseñado que rodea la carcasa y el dispositivo se unirá perfectamente con el tejido de la retina. El sello permitirá que NuVit , un sistema de reemplazo de humor vítreo fluido transparente mejorado ópticamente, llene el espacio que alguna vez fue la cámara posterior del hombre.

Una vez que se coloca el dispositivo, Plastics volverá a tomar el control. El otrora bárbaro procedimiento conocido en la historia como el "colgajo libre microquirúrgico" ahora se perfecciona en la forma de un colgajo facial autólogo nanoquirúrgico. Esencialmente, los propios tejidos del hombre han sido diseñados rápidamente para reemplazar los tejidos temporales de "curita". Los nanoláseres y la instrumentación controlada microscópicamente aseguran que se dirija un suministro de sangre adecuado al nuevo tejido. Los biopegamentos y las técnicas de regeneración de tejidos permiten que el colgajo esté perfectamente recortado e insertado en dos horas y que se produzca la fusión inicial del tejido en el primer día postoperatorio.

Conclusión

Curación posoperatoria: se utilizan varias técnicas modernas para garantizar la curación rápida y biológicamente integral de los tejidos y la unión con componentes de bioingeniería. La monitorización continua de los niveles de oxigenación en sangre y los factores de regeneración tisular (tanto de forma sistémica como local en las ubicaciones de los colgajos) alertan a enfermería y medicina mucho antes de una crisis. La muerte por colgajo es ahora un artefacto muy raro, con una incidencia inferior al 0,5 %. Más preocupante es el estado mental del huésped a medida que sus niveles de conciencia aumentan y disminuyen después de la cirugía.

Terapia postoperatoria: Al igual que con cualquier implante biotecnológico, un Cyborg debe someterse a un riguroso programa de entrenamiento y terapia postoperatoria. En muchos casos, como con la implantación de los llamados "brazos y piernas biónicos", donde las neurovías han sido completamente destruidas, este régimen puede durar muchas semanas o meses, ya que el cerebro, que ya "sabe" dónde quiere que la mano o el pie se vayan debe volver a aprender cómo transmitir ese mensaje a la mano o al pie.

Con la técnica de rescate hemiocular de Introculus, gran parte del régimen de reentrenamiento requerido por el antiguo proceso de reemplazo biónico de "ojo completo" se vuelve discutible. Debido a que la retina y el nervio óptico permanecen intactos y activos, el régimen de entrenamiento pasa inmediatamente a las etapas finales: calibración del dispositivo, ejercicio de movimiento del músculo facial al dispositivo y, lo que es más importante, entrenamiento dispositivo-retina.

Esto concluye nuestra presentación sobre el procedimiento de implantación del dispositivo Introculus ITVS. ¡Gracias por considerar Introculus para todas las necesidades de visión de su CyberForce!

Una de las cosas que ninguna de las respuestas anteriores a esta ha abordado es el problema de que se trata de un reemplazo postraumático, no simplemente una cuestión de reemplazar los ojos buenos existentes por otros mejores, o incluso reemplazar los ojos ciegos pero intactos con los funcionales. Tienes un gran trauma aquí, y los nervios tienden a no reaccionar demasiado bien al trauma en el mejor de los casos.

Un haz de nervios no es un grupo de células cortas conectadas en serie y multiplexadas en paralelo, son típicamente paquetes de células únicas muy largas.

Una neurona tiene un cuerpo celular, varias ramas "receptoras" más cortas llamadas dendritas y un solo axón largo que va a donde se requiere la señal de salida. Esto significa que el cuerpo de la neurona suele estar bastante cerca de la fuente de su(s) señal(es).

En el caso de un trauma tan severo como este, es bastante probable que las dendritas y los cuerpos de las neuronas ópticas se dañen o destruyan. Si ese fuera el caso, mientras que los axones cortados de las neuronas todavía estarían presentes, serían como un palo cortado de un árbol, incapaz de sobrevivir en aislamiento, y mucho menos de funcionar. Esta es una forma indirecta de decir que es muy probable que tenga mortalidad nerviosa desde el ojo hasta el ganglio óptico subcerebral.

Para que sea rentable, y las prótesis como estas se convertirían en una fuente de ganancias para su fabricante, una terapia debe tener una aplicación lo más amplia posible, sin limitarse a una gama limitada de casos extremos, como daño solo en la parte frontal de la prótesis. ojo, que deja la retina (una estructura muy frágil) completamente intacta.

Esto nos deja con tres formas posibles de integrar el hardware inorgánico con el wetware biológico. En los 3 casos, se debe reparar el traumatismo facial e implantar sockets para la óptica inorgánica, pero el proceso de conexión de datos es diferente:

1. La opción de tecnología más baja es tender cables eléctricos desde los ojos hasta la corteza óptica en la parte posterior del cerebro, donde los cables terminarían en los cuerpos neuronales de cada una de las neuronas de la corteza óptica. Hay un mapeo físico razonablemente simple entre el campo visual y la disposición de las neuronas de la corteza óptica, por lo que una vez que se hayan hecho las conexiones, sería un proceso único ajustar el mapeo para que no tenga que volver a aprender. lugar.

2. La opción de tecnología intermedia sería usar ensambladores de nanotecnología para ensamblar un nuevo cable para reemplazar el haz del nervio óptico hasta el ganglio subcerebral y luego, como en 1, mapear las neuronas corticales cerebrales en píxeles de hardware. Esto sería un poco más difícil, ya que derivar un mapeo preliminar aproximado sería más difícil, pero no imposible.

3. La opción de más alta tecnología sería no asignar la imagen óptica recibida por el hardware a la corteza óptica en absoluto, sino procesar los datos entrantes en el hardware y pasar la salida más profundamente al cerebro, sin pasar por la corteza óptica casi por completo, por lo que , en lugar de mostrar una imagen al cerebro, el hardware le estaría diciendo al cerebro lo que ve de manera más directa.

De los tres enfoques, el n. ° 1 es el más invasivo, ya que requiere abrir el cráneo y pasar cables a través del cráneo, y el n. ° 2 es el menos invasivo, con nanoensambladores que eliminan solo los axones cortados moribundos y los reemplazan con cables microscópicos.

Entonces, ¿por qué consideraríamos la opción n.° 3, considerando que implicaría hacer conexiones con muchas, si no con la mayoría de las neuronas del cerebro?

Considere esto: con un mapeo realizado entre los píxeles del ojo protésico y las neuronas corticales ópticas, podemos duplicar las capacidades visuales preexistentes, y nada más. Claro, las prótesis fabricadas podrían tener una visión perfecta, pero el sistema está limitado por la cantidad de neuronas en la corteza óptica. Simplemente no puede aumentar el poder de resolución del ojo sin tener que reducir la muestra de la entrada para enviarla al cerebro. Solo la salida RGB del ojo sería "nativa", y cualquier otra salida tendría que sustituirse o superponerse al campo óptico. Si bien el entrenamiento inicial no es entrenar al ser humano para aceptar señales incorrectas, sino entrenar el hardwarePara producir un resultado aceptable para el paciente, el cerebro humano no evolucionó para procesar todas las capas adicionales de datos que pueden generar los componentes ópticos fabricados, por lo que aprender a interpretar los diferentes modos de funcionamiento aún llevaría mucho tiempo.

Con la tercera opción, el hardware óptico procesa e interpreta la imagen y pasa la interpretación al cerebro del paciente. Con las conexiones correctas, los ojos no necesitarían ninguna separación artificial de los modos de visualización, la interpretación de todos los modos disponibles se pasaría simultáneamente y parecerían completamente normales para el usuario: el sistema de procesamiento óptico en los ojos presentaría los datos en de tal manera que su salida no se vea tanto como experimentada, y su resolución más alta, espectro más amplio y otras capacidades se presenten de tal manera que parezca tan natural como la salida de los globos oculares humanos Mk1 del antiguo software húmedo del usuario. Una vez que se mapeó el cerebro del paciente y el cordón neural creció dentro del cerebro, los ojos estarían listos para funcionar.

Entonces, ¿qué seríamos capaces de lograr en 100 años? La opción n.° 1, casi con certeza, la opción n.° 2 es una gran posibilidad, y la opción n.° 3 dependería de la investigación dirigida y realizada por IA durante este período de tiempo, ya que lo más probable es que se requiera una inteligencia sin limitaciones humanas para comprender el funcionamiento interno de el cerebro humano en la medida necesaria.