مدل سازی چندمقیاسی برهم کنش نور، بافت شبکیه و شبکه عصبی بینایی برای طراحی پروتزهای شبکیه نسل بعد

پیشرفت فناوری های بینایی مصنوعی در دهه ی اخیر، چشم انداز بازگردانی بینایی به بیماران مبتلا به دژنراسیون شبکیه را به مرحله ی تحقق نزدیک کرده است. با این حال، طراحی پروتزهای شبکیه همچنان با چالش های بنیادینی روبه رو است که از ماهیت پیچیده ی برهم کنش میان نور، بافت شبکیه، و شبکه ی عصبی بینایی ناشی می شود. در این مقاله، رویکردی چندمقیاسی برای مدل سازی این برهم کنش ها ارائه می گردد تا زمینه ی طراحی نسل بعدی پروتزهای شبکیه با کارایی زیستی بالاتر فراهم شود. مدل پیشنهادی، از سطح میکروسکوپی جذب فوتون و تحریک سلول های گیرنده ی نوری تا سطح ماکروسکوپی انتقال سیگنال در عصب بینایی را پوشش می دهد. بدین منظور، از ترکیب روش های مدل سازی فیزیکی مبتنی بر دینامیک فوتونی، مدل های زیست الکتریکی شبکه ی شبکیه، و شبیه سازی یادگیری عمیق الهام گرفته از سیستم بینایی انسان استفاده شده است. نتایج این مدل سازی نشان می دهد که طراحی پروتزهایی با الگوی تحریک تطبیقی و کالیبراسیون دینامیکی می تواند وضوح دید و درک بصری را تا چندین برابر نسبت به پروتزهای فعلی بهبود بخشد. پژوهش حاضر گامی اساسی در جهت همگرایی میان علوم مهندسی، نوروبیولوژی، و یادگیری ماشین برای بازآفرینی عملکرد بینایی طبیعی در سطح شبکه های عصبی زیستی به شمار می رود.

کلیدواژه ها:

مدل سازی چندمقیاسی ، پروتز شبکیه ، شبکه عصبی بینایی ، نوروبیوالکترونیک ، یادگیری عمیق ، دژنراسیون شبکیه