Smysly: sluch a zrak - FBMI

fbmi.cvut.cz

Smysly: sluch a zrak - FBMI

5. Vstupy - smyslové systémy

5.1. Úvodní obecné povídačky

Smyslové orgány, jako vstupní jednotky systémů pro zpracování informace lidského organismu,

přivádějí z vnějšího prostředí značné množství informace (10 9 bitů/s), z něhož ale jen nepatrný zlomek

vstupuje do vědomí (10 1 - 10 2 bitů/s), zbytek je využíván podvědomě nebo se nezpracovává vůbec

(selekce vstupní informace během zpracování v CNS - srvn. zvukový vjem, který si uvědomíme při

sledování televizního pořadu se zvukovým vjemem, který vnímáme při sledování pouze zvukového

doprovodu tohoto pořadu).

Vstupní podněty přicházejí v různých fyzikálních či chemických formách (světelné či elektromagnetické

záření, mechanické působení, chemická koncentrace, ...) a jsou selektivně přijímány specifickými

čidly (receptory 1 ) a následně zpracovávány navazujícími informačními subsystémy. Receptory

jsou buď soustředěny do určitých orgánů (oko, ucho) nebo rozptýleny v různých částech organismu

(vnější - např. hmatové buňky, vnitřní - např. baroreceptory).

Podněty mění v receptorech vlastnosti membrány smyslové buňky, což vede ke vzniku receptorového

potenciálu. Dosáhne-li receptorový potenciál určité prahové hodnoty, vyvolá se v připojeném

nervovém vláknu akční potenciál, který je nervovým vláknem veden k dalšímu zpracování. Čím je

podnět větší, tím je větší receptorový potenciál, a tím je také vyšší frekvence vytvářených akčních

potenciálových impulsů.

Zpracování smyslových vjemů lze až po jejich začlenění do vyšších úrovní CNS sledovat objektivně,

např. měřením sledu akčních potenciálů na určitých nervových vláknech. Avšak převod informace

do vědomí lze zatím zkoumat jen na základě subjektivního hodnocení.

5.2. Sluchový systém

5.2.1. Fyzikální charakteristiky zvuku

Zvuk je vytvářen mechanickými longitudinálními

(podélnými) vibracemi molekul vzduchu. Hovoříme o

podélných vibracích, protože molekuly se pohybují

vpřed i vzad ve stejném směru v jakém se šíří zvuk.

V klidovém stavu se každá molekula pohybuje náhodně

(co do směru i rychlosti) díky termální energii. Jakýkoliv

jiný pohyb je superponován na tuto základní formu

vibrací. Rychlost s jakou se mechanické zvukové vlny

šíří závisí na materiálu, ve kterém se šíří, na jeho hustotě

a stlačitelnosti. Ve vzduchu to je přibližně 340 m/s

= 1 Mach. Pohyb molekul vzduchu způsobených zvukovou

vlnou je doprovázen změnami tlaku (jednotky 1

bar = 10 5 Pa ≈ 760 mmHg).

Základními atributy zvuku je jeho frekvence (tón,

výška) a délka trvání. Podle množství složek může být

zvuk čistý (jednoduchý) nebo složený. Složený ustálený

zvuk lze rozložit na několik základních složek (základní

tóny), definovaných svým kmitočtem, a jejich

vyššími harmonickými složkami, jejichž frekvence odpovídají celočíselným násobkům frekvence základního

tónu. Kromě uvedených parametrů můžeme zvuk dále charakterizovat jeho barvou (dána

zastoupením jednotlivých harmonických složek v celkovém zvukovém spektru) a intenzitou. Intenzita

zvuku je dána energií zvukového vlnění, která projde jednotkou plochy (1 m 2 ) za jednotku času (1 s)

kolmo na směr šíření (jednotka W/m 2 Obr.5.1 Longitudinální vibrace vzduchu

). Intenzita zvuku v daném prostředí je úměrná druhé mocnině

amplitudy a druhé mocnině kmitočtu, příp. úměrná druhé mocnině efektivního akustického tlaku a

nepřímo úměrná akustickému vlnovému odporu.

1 Receptory - lat. receptio - převzetí

61


Obr.5.2 - Příjem a detekce zvuku (podle [8])

5.2.2. Anatomie ucha

Zvuk, přicházející z vnějšího prostředí je

zachycován a směřován do zvukovodu ušním

boltcem. Kmitající molekuly vzduchu pak rozkmitají

ušní bubínek, který se nachází na konci zvukovodu.

Mechanická impedance bubínku je přibližně

stejná jako charakteristická mechanická

impedance zvukovodu, tzn. že bubínek kmitá

přibližně s toutéž amplitudou jako molekuly vzduchu.

Ta amplituda je zcela nepatrná. Nepřímá měření

ukázala, že osoby s normálním sluchem jsou

schopny detekovat zvuk, jakmile extrémní výchylka

bubínku dosahuje alespoň 0,1 Ă, resp. 10 -11 m. Pro

srovnání průměr molekuly vody je 3 Ă. Na druhé straně,

než dojde k perforaci bubínku může amplituda

vzrůst až 10 7 krát, tj. maximální tolerovatelná výchylka

ušního bubínku je 0,1 mm.

Kmity ušního bubínku jsou dále přenášeny

pomocí tří kůstek středního ucha - kladívkem,

kovadlinkou a třmínkem - na oválné okénko.

Kůstky středního ucha mají dvojí funkci:

• působí jako páka - zvětšují sílu působící na

oválné okénko 1,3 krát a tím i zmenšují výchylku

membrány oválného okénka ve stejném

poměru;

• při velké intenzitě zvuku se svaly připevněné

k těmto kůstkám uvolní a sníží úroveň zvukových

vibrací - akustický reflex;

Eustachova trubice spojuje střední ucho

s hltanem, což umožňuje vyrovnávat tlak vzduchu

v středním uchu vůči pomalým změnám

tlaku ve vnějším prostředí. Normálně je uzavřena

(zábrana proti infekci), otevírá se při žvýkání a

zívání.

Eustachova trubice je jedním z příkladů, kdy

vývoj lidského organismu nedokázal udržet krok s požadavky moderní civilizace.

Vnitřní část ucha tvoří spirálovitý (u lidí dva a půl závitu, celková délka je cca 3,5 cm, průměr

kochleárního kanálu je cca 2 mm), tekutinou vyplněný útvar - hlemýžď (cochlea), který transformuje

mechanické vibrace částí středního ucha na vibrace intrakochleární tekutiny. Spirálovitý tvar představuje

velice kompaktní, prostor plně využívající uspořádání. Vzhledem k tomu, že je kochlea téměř ze

všech stran obklopena kostí, může se kapalina uvnitř rozkmitat i vibracemi kosti - kostní vedení zvuku.

Od oválného okénka se zvukové vibrace šíří spirálou hlemýždě proti směru hodinových ručiček

(scala vestibuli) směrem k vrcholu ( apexu) a odtud zpět ve směru hodinových ručiček (scala tympani)

k okrouhlému okénku. Tato část hlemýždě je vyplněna tekutinou zvanou perilymfa. Mezi oběma závity

je střední dutina (scala media - ductus cochlearis) oddělená od nich Reissnerovou a bazilární membránou.

Střední dutina je vyplněna endolymfou.

Změny tlaku v perilymfě způsobují vychýlení bazilární membrány. Na bazilární membráně je ve

dvou řadách (jednoduché vnitřní a trojnásobné vnější) umístěno asi 24 000 vláskových buněk, které

jsou připojeny na neurony. Při pohybu bazilární membrány se vlásky (tzv. stereocilie) buněk při kontaktu

s tuhou tektoriální membránou ohýbají a v závislosti na velikosti ohybu se na výstupu vláskové

buňky objevuje receptorový potenciál díky jevu, který je podobný jevu piezoelektrickému.

62


Obr.5.3 Postupující vlna v kochleární tekutině (podle [8])

Obr.5.4 Závislost lokální elektrické kochleární odezvy na hlasitosti přijímaného zvuku (podle [8])

Maxima vibračních výchylek jsou pro různé frekvence v různých místech podél kochleární spirály.

Zvuky s nízkými frekvencemi vytvářejí v perilymfě postupující se tlakovou vlnu s největšími vibracemi

bazilární membrány v blízkosti kochleárního apexu. Naopak, vlna způsobená vysokofrekvenčními

zvuky má své maximum u báze, tj. v blízkosti oválného okénka. Je-li spektrum signálu složitější, s

více frekvenčními složkami, pak oscilační vlna bude mít více maxim v různých místech bazilární

membrány. Můžeme tedy říct, že hlemýžď vnitřního ucha funguje jako mechanický spektrální analyzátor,

rozkládající komplexně utvářený zvuk na jednotlivé frekvenční složky.

To je možné díky měnící se tloušťce kochleární

membrány (od asi 0,1 mm u jejího vysokofrekvenčního

konce po 0,5 mm v blízkosti apexu) a tím i změně její

mechanické pružnosti. Tento mechanismus zjištění

spektrálních složek přijímaného zvuku označujeme jako

lokální princip.

Druhý princip, označujeme jej jako princip salvy

(volley principle), říká, že frekvence zvuku určuje frekvenci

s jakou generují lokálně odpovídající neurony své

akční potenciály. Podle tohoto principu neurony sluchového

nervu generují akční potenciály s kmitočtem přímo

úměrným kmitočtu vstupního signálu až do 5 kHz. To

znamená, že výstup sluchových neuronů je v tomto

frekvenčním rozsahu fázově vázán na zvukové stimuly.

Na vyšších frekvencích je informace o kmitočtu zvuku

dána kombinací frekvencí AP v určité skupině nervových

vláken.

63

Obr.5.5 Závislost maximální frekvenční citlivosti

na pozici v hlemýždi


5.2.3. Fyzikální vlastnosti lidského sluchu

Sluchový systém u lidí je schopen reagovat na frekvence v maximálním intervalu od 20 do

20 000 Hz. Protože jedna oktáva reprezentuje zdvojnásobení kmitočtu, znamená to, že rozsah citlivosti

lidského sluchu můžeme také vyjádřit jako log(20000/20)/log2 = 9,96 oktávy s tím že se citlivost

sluchu snižuje směrem oběma hranicím tohoto frekvenčního rozsahu. Navíc je citlivost silně závislá

na věku, příp. jiných faktorech. (Pokud se horní mezní frekvence sníží na 15 kHz, potom se rozsah

vyjádřený v oktávách sníží na log(15000/20)/log2 = 9,55 okt.

Věk Horní mezní frekvence v Hz

[roky] 8 000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000

20 - 29 100 100 100 90 60 40

30 - 39 100 100 90 70 30 20

40 - 49 100 90 70 40 15 10

50 - 59 100 80 40 20 5 0

60 - 69 90 70 20 0 0 0

Tab.5.1 Závislost citlivosti lidského sluchu v [%] na věku (podle [9])

Obr.5.6 Závislost prahu slyšení na frekvenci tónu a

způsobu vnímání zvuku - a) binaurální poslech s dopadem

zvuku ze všech stran; b) binaurální poslech se

zvukem šířícím se zepředu; c) monaurální poslech.

Minimální výchylka ušního bubínku - 0,1 Ă -

odpovídá akustickému tlaku přibližně 3.10 -10 baru

= 3.10 -5 Pa na frekvenci 1 kHz. Tuto hodnotu nazýváme

práh slyšení. Hodnotě prahového akustického

tlaku odpovídá hodnota prahové intenzity

10 -12 W.m -2 . Protože není příliš pohodlné používat

pro vyjádření hodnot fyzikálních veličin mocniny

10, používáme pro popis zvukového tlaku jinou

veličinu - hladinu akustického tlaku, příp . i hladinu

intenzity zvuku, vyjádřené v dB a založené na

srovnání dvou tlaků, resp. intenzit. Pro toto srovnání

se používá prahových hodnot tlaku a intenzity

Pro hladinu akustického tlaku platí

Lp= 20.log(p/p0) (5.1)

a pro hladinu intenzity

LI= 10.log(I/I0) (5.2)

Vynásobíme-li hodnotu minimálního tlaku 10 7 krát dostáváme hodnotu tlaku odpovídající maximálnímu

lidským uchem tolerovatelnému akustickému tlaku , tj. 2.10 2 Pa, resp. 140 dB. Tlak odpovídající

běžné konverzaci je asi 10 -1 Pa, tedy kolem 70 dB.

Citlivost sluchového systému je velice závislá na frekvenci zvuku, to znamená, že se prahové

hodnoty mění s frekvencí. Spojíme-li prahové hodnoty pro všechny slyšitelné frekvence dostáváme

křivku sluchového prahu.

Akustický signál o určité intenzitě (objektivně měřitelné) vyvolává v CNS člověka sluchový vjem

o určité hlasitosti. Hlasitost je tedy subjektivní charakteristikou. Přesto, že dle Weberova - Fechnerova

zákona je subjektivní vjem úměrný logaritmu budící veličiny, neplatí, že stejný rozdíl hladin intenzit

vyvolá stejnou změnu hlasitosti. Je to dáno pouze orientační platností Weberova - Fechnerova zákona

i frekvenční závislostí citlivosti ucha. Hlasitost tedy nelze měřit pomocí stejných jednotek jako výše

uvedené hladiny, tj. v dB. Zavádíme proto jednotku, která by frekvenční závislost sluchového systému

respektovala - fón. Hlasitost 1 fón odpovídá hladině akustické intenzity 1 dB na frekvenci 1 kHz. Pro

ostatní kmitočty se hladina hlasitosti od hladiny intenzity liší.

64


Obr.5.7 Sluchové pole - Kingsburyho diagram

0br.5.8 Závislost schopnosti lidského ucha rozlišit dva blízké tóny

65

Grafické vyjádření závislosti různých

úrovní hlasitosti na frekvenci tónů,

příp. včetně prahu slyšitelnosti a prahu

bolestivosti nazýváme Kingsburyho

diagram, resp. sluchové pole (obr.5.7).

Hustota vláskových buněk v kochleární

spirále určuje schopnost rozeznat

dva tóny o blízkém kmitočtu. Přibližnou

hodnotu lze stanovit výpočtem

20 000 Hz (šířka slyšitelného spektra)/

6 000 (přibližný počet vláskových buněk

v jedné řadě) = 3,3 Hz. Díky proměnných

mechanickým vlastnostem

ušního hlemýždě je i tato vlastnost

frekvenčně závislá (obr.5.8).

Schopnost sluchového systému

určit směr, ze kterého se šíří zvuk je

dána rozdílem ve vnímání zvuku každým

z obou uší. Rozhodující pro lokalizaci

zvukového zdroje je zpoždění

zvuku dané konečnou rychlostí jeho

šíření a rozdíl latencí (čas potřebný k

šíření AP vybuzeného dopadajícím

zvukem po sluchovém nervu). Doba

latence závisí na velikosti akustického

tlaku - čím je tlak menší, tím pomaleji

se akční potenciály nervem šíří (obr.

5.9).

Významnou roli při lokalizaci

zvukového zdroje má i tvar ušního boltce.

Obr.5.9 Principy

lokalizace zvukového

zdroje (podle [8])


5.2.4. Měření kvality sluchu

Poruchy ve vnímání zvuku mohou zahrnovat celé spektrum různých stádií - od slabé nedoslýchavosti

po úplnou hluchotu. Stupeň nedoslýchavosti se v praxi stanovuje na základě vzdálenosti, ve

které je pacient schopen porozumět řeči určitého charakteru - hlasitá řeč, šepot, slova obsahující samohlásky,

sykavky). Obsah jednotlivých řečových elementů určuje frekvenční vlastnosti slov.

V případě úplné hluchoty pacient neslyší nic.

Vyskytnou-li se potíže s kvalitou vnímání zvuku, je třeba nejdříve nalézt příčinu a místo poruchy.

To se může vyskytovat kdekoliv podél cesty zpracování akustického stimulu - vnější ucho, střední

ucho, vnitřní ucho, sluchový nerv a konečně i CNS. Podle charakteru a místa poruchy sluchu rozlišujeme:

• převodní porucha - vada se vyskytuje kdekoliv mezi zvukovodem a oválným okénkem;

• percepční porucha - defekt se vyskytuje ve vnitřních uchu, příp. na sluchovém nervu;

• centrální porucha - způsobená dysfunkcí centra pro zpracování zvukové informace CNS.

Metody vyšetření dělíme na:

• subjektivní - vyšetření vyžaduje odpovědnou spolupráci pacienta s lékařem;

• objektivní - tyto metody umožňují vyšetřit pacienta bez jeho spolupráce.

Subjektivní metody vyšetření - tónová audiometrie

Rinneho test - vyšetření se provádí pomocí ladičky (256 Hz nebo 400 Hz) pro ověření převodní

poruchy sluchu tak, že se sleduje rozdíl mezi vnímáním zvuku šířícího se kostním a kůstkovým

(vzdušným) vedením. Pacient s normálním sluchem slyší zvuk šířící se kůstkovým vedením přibližně

dvakrát déle. Podstatný je rozdíl v délce vnímání zvuků v obou fázích testu.

Obr.5.10 Rinneho test Obr.5.11 Weberův test

Weberův test - pacient s normálním sluchem vnímá zvuk ladičky přiložené na čelo symetricky.

Při převodní poruše lokalizuje pacient zvuk do postiženého ucha, v případě percepční poruchy do

ucha citlivějšího.

Tónový audiometr - přístroj pro měření křivky sluchového prahu. Při vyšetření je třeba zajistit

minimální rušení, proto při tomto vyšetření je pacient umístěn do zvukově izolované komory (přípustná

hlasitost hluku v komoře je 20 fónů v pásmu do 200 Hz, 10 fónů v pásmu 200 - 500 Hz a výše max. 5

fónů.

Audiometr generuje tón o nastavitelné frekvenci (kontinuálně či po krocích) a intenzitě. Pacient

rozhoduje, zda tóny v dané sekvenci ještě/už slyší či už/ještě nikoliv. Výsledkem měření je tzv. audiogram

(obr.5.12 a 5.13) - grafické vyjádření frekvenční závislosti prahu slyšitelnosti pacienta.

Subjektivní metody vyšetření - řečová audiometrie

Pacient je podroben vyšetření porozumět z záznamu reprodukovaným řečovým elementům

(slabiky, skupiny hlásek bez jazykového významu, slova, čísla, věty) sestaveným tak, aby se co nejlépe

obsáhlo celé slyšitelné frekvenční spektrum. Hodnotí se procento správně rozpoznaných elementů.

V případě, že prvky jazyka nemají smysl, hovoříme o poznatelnosti, mají-li řečové elementy jazykový

smysl, pak hovoříme o srozumitelnosti.

Řečová audiometrie slouží jako doplňkové vyšetření k audiometrii tónové.

66


Obr.5.12 Audiogram a) normálně slyšícího pravého ucha; b) levého ucha s poruchou vzdušného vedení;

c) oboustranné kochleární poruchy; d) úplné hluchoty.

Objektivní metody vyšetření - impedanční audiometrie

Impedanční audiometrie je metoda měření

akustické impedance (její reálné i imaginární

složky, příp. jejích změn) ušního bubínku a mechanického

systému středního ucha pomocí elektro-akustického

můstku. Metoda využívá rozdílu

mezi vlastnostmi budícího a odraženého zvukového

signálu. Pokud jsou struktury vnějšího a

středního ucha zvukově (příp. v případě úplné

hluchoty i mechanicky) stimulovány, pak se mění

stav napínače bubínku a třmínkového svalu, tím

se mění tuhost celé struktury a tím i její akustická

impedance.

Impedanční audiometr se skládá ze tří základních

jednotek:

• generátoru zvukové vlny - tónový generátor

signálu o frekvenci 220 Hz a 660 Hz;

Obr.5.13 Princip impedančního audiometru

• jednotky měřící vlastnosti odraženého zvuku -

odražená zvuková vlna zvyšuje v připojeném vedení akustický tlak, který je měřen pomocí měřícího

mikrofónu;

67


• jednotky pro nastavení tlaku vzduchu ve

vnějším zvukovodu (zpravidla mezi hodnotami

± 400 mmH20.

Výsledkem měření je tympanogram - grafické

vyjádření funkční závislosti akustické vodivosti

struktur vnějšího a středního ucha na tlaku

vzduchu ve vnějším zvukovodu. Parametry, které

vypovídají o základních vlastnostech vyšetřovaných

struktur ucha jsou hodnota maxima křivky,

gradient (definovaný poklesem křivky v okolí

maxima při změně tlaku vzduchu o ± 50 mmH20)

a případně symetrie křivky.

Objektivní metody vyšetření - reflexivní audiometrie

Reflexivní audiometrii tvoří skupina vyšetřovacích metod, jejichž

pomocí měříme odezvy na akustické podněty v různých místech

sluchového systému.

Elektrokochleografie (ECochG)

ECochG měří a analyzuje elektrické signály, které vznikají jako

důsledek převodu vybuzených akustických mechanických kmitů

na elektrické impulsy a šíření těchto impulsů na počátku sluchového

nervu. Jako stimulačních impulsů se používají krátké (řádově ms)

tónové impulsy s kmitočtem 1, 2 nebo 4 kHz. Evokovaný signál je

snímán pomocí tenké tyčinkové elektrody po propíchnutí bubínku

z promontoria, kostěné přepážky mezi oválným a okrouhlým okénkem.

Referenční elektroda se připevňuje zvenku na ušní boltec.

Tvar zaznamenaného signálu významně závisí na intenzitě

zvukového stimulu. Čím je intenzita stimulu větší, tím je větší velikost

první negativní vlny (N1), případně se v signálu objevuje i druhá

negativní vlna.

Akusticky evokované kmenové potenciály (BSAEP)

Akusticky evokované kmenové potenciály jsou elektrické potenciály

vznikající jako důsledek šíření zvukem vybuzených AP

v oblasti mozkového kmene. Protože úplná kmenová odezva trvá

zpravidla méně než 10 ms od stimulace, nazýváme tyto potenciály

také jako raná (včasná) odpověď. Aktivní elektrody se umísťují na

temeni, příp. na čele.

Normální tvar BSAEP se skládá ze sedmi vln označovaných

římskými číslicemi (čtvrtá a pátá vlna jsou většinou spojeny v tzv.

komplexu IV-V), přičemž každá vlna odpovídá aktivitě v určitém

místě akustické nervové dráhy. Napětí, které dosahuje velikosti

jednotek µV, závisí

podobně jako ECochG

Obr.5.16 Průběh normální (a) a patologické (b)

akusticky evokované kmenového odezvy

doby trvání od počátku stimulu.

Obr.5.14 Typický průběh tympanogramu (podle [9])

Obr.5.15 ECochG signály pro různé

hodnoty intenzity budicích stimulů

(podle [9])

na intenzitě budícího akustického stimulu. Protože evokované

odezvy zanikají ve spontánní EEG aktivitě, získává

se výsledný signál po zprůměrnění řádově stovek

odpovědí.

Akusticky evokované korové potenciály

V tomto případě se aktivní snímací elektrody připevňují

na temeni hlavy, příp. na spánku. Napětí korových

odpovědí je řádově až desítky µV, pro jejich získání

je však také potřeba použít kumulačních technik. Odpověď

trvá do 300 ms a většinou obsahuje dvě negativní a

dvě pozitivní vlny, které se indexují dobou jejich latence -

68


5.2.5. Kochleární protéza

Vlastnosti protézy

Použití kochleární endoprotézy je možné v případě, že je zachováno dostatečné množství

funkčních sluchových nervových vláken, které mohou být protézou stimulovány.

Zařízení s kochleární protézou s skládá z následujících části:

• mikrofón pro snímání zvuků;

• signálový procesor přeměňující mikrofonový signál na signál, který lze použít k vybuzení implantovaných

elektrod;

• přenosový systém, který přenáší signál do implantované části protézy (elektrod);

• implantované elektrodové pole.

Obr.5.17 Schéma kochleární protézy (podle [36])

Elektrodové pole je vloženo do hlemýždě vnitřního ucha, takže jsou elektrodami stimulována

různá nervová vlákna v různých místech kochleární spirály - podle lokálního principu.. Různé elektrody

jsou stimulovány v závislosti na frekvenčním obsahu přijímaného zvuku. Do elektrod v blízkosti

báze jsou přiváděny vysokofrekvenční složky signálu, zatímco elektrody u apexu jsou buzeny nízkofrekvenčními

složkami. Signál je rozkládán na jednotlivé frekvenční komponenty v signálovém procesoru

- podobně jak se to děje na mechanickém principu ve zdravém hlemýždi.

Jakmile je nervové vlákno stimulováno odpovídajícím signálem, vybudí se a impulsy AP postupují

k mozku, kde jsou interpretovány jako zvuk. Vnímaná hlasitost zvuku závisí na počtu aktivovaných

nervových vláken a frekvenci AP - čím je počet aktivovaných vláken větší, tím je přijímaný zvuk

vnímán hlasitěji a naopak. Počet aktivovaných vláken je závislý na velikosti stimulačního proudu.

Takto je protéza schopna efektivně přenést do mozku informaci o tónu a hlasitosti vnímaného

zvuku.

Obr.5.18 Blokové schéma a signálový diagram čtyřkanálové endokochleární protézy (podle [36])

Diagramy na obr.5.18 znázorňují činnost čtyřelektrodové protézy. Zvuk je snímán mikrofónem a

výstupní signál mikrofónu je veden do řečového signálového procesoru, který pacient nosí při sobě.

V procesoru je zvukový signál rozdělen pásmovými propustmi do požadovaného počtu kanálů. Dále je

v každém kanálu určena obálka jednotlivých signálů usměrněním s následnou filtrací dolní propustí a

konečně vygenerovány proudové impulzy, jejichž velikost je úměrná energii signálů v každém kanálu,

69


vyjadřují tedy spektrální obsah vstupního zvukového signálu. Na příklad, obsahuje-li řečový signál

především vyšší složky, např. sykavka [s], pak velikost impulzů v prvním kanálu bude větší než

v kanálech ostatních.

Dosud vyvinuté kochleární protézy se liší v následujících vlastnostech:

• návrh elektrodového pole - počet, konfigurace, ...;

• typ stimulace - spojitá či pulzní;

• spojení externí a interní části - transkutánní (přes kůži) nebo perkutánní (skrz kůži);

• zpracování signálu - reprezentace signálových úseků nebo extrakce příznaků.

Elektrody a jejich rozmístění

Problémy, které je třeba řešit při návrhu elektrod endokochleární protézy, jsou - (1) umístění; (2)

počet a vzájemné rozmístění kontaktů; (3) orientace ve vztahu k vzrušitelné tkáni; (4) konfigurace.

Elektrody mohou být umístěny extrakochleárně v blízkosti okrouhlého okénka nebo intrakochleárně

ve scala tympani (do hloubky až 22 - 30 mm), příp. na povrchu kochleárního jádra. Nejčastější

umístění je ve scala tympani, protože toto řešení umožňuje vložit elektrodové kontakty do největší

blízkosti sluchových neuronů podél celé délky kochleární spirály a respektuje lokální princip kódování

frekvenčního obsahu zvukového signálu ve zdravém uchu.

Počet elektrod, stejně jako jejich vzájemné rozmístění ovlivňuje rozlišení frekvenčního obsahu

signálu. Obecně řečeno, čím větší je počet elektrod, tím lepší je lokální a tím i frekvenční rozlišení.

Počet elektrod je ale omezen dvěma faktory:

Obr.5.19 Konfigurace elektrod kochleární

endoprotézy(podle [36])

Typ stimulace

• počtem funkčních sluchových neuronů, které mohou

být v určitém místě stimulovány;

• způsob šíření elektrického stimulačního vzruchu .

V prvním případě se bohužel nedá moc dělat - stav

neuronů závisí na příčinách a vývoji hluchoty. Ideální stav

by byl, kdyby byly funkční neurony rozloženy podél celé

délky hlemýždě. Takový stav zajišťuje při použití multielektrodového

pole vnímání zvuku v relativně dobré kvalitě.

V opačném případě, pokud jsou přežívající neurony soustředěny

jen do malé oblasti, je zbytečné použít větší počet

elektrod. Z toho plyne, že použití většího počtu elektrod

nemusí vždy zlepšit kvalitu vnímání zvuku.

Frekvenční kódování je závislé i na způsobu šíření

stimulačního vzruchu tkání. Elektrický stimulační proud

vstupující do kochleární tkáně má tendenci šířit se symetricky

od elektrody. Proto proud nestimuluje jeden izolovaný

neuron, nýbrž několik. Tento způsob šíření vzruchu se

uplatňuje zejména v případě unipolární konfigurace elektrod,

naopak je poněkud omezeno v případě bipolárního

zapojení, kdy jsou aktivní a referenční elektrody umístěny

blízko sebe. Ačkoliv je vliv obou konfigurací na stimulaci

odlišný, nejsou dosud přesná pravidla jak rozhodnout o

správné konfiguraci elektrod u každého konkrétního pacienta.

Zpracovávaný signál může vyjádřit zvukovou informaci spojitě, příp. impulsně. V případě spojité

stimulace je na elektrodu přiváděno spojité napětí, v případě multielektrodového zapojení na všechny

elektrody současně. Důvodem pro tento způsob vyjádření akustické informace je předpoklad, že nervový

systém bude schopen z takto vyjádřené úplné informace vybrat to nejpodstatnější. Za nevýhodu

tohoto typu stimulace lze považovat skutečnost, že při současné stimulaci může docházet

k interakcím mezi jednotlivými kanály.

Při pulzní stimulaci je informace vyjádřena pomocí sledu úzkých impulsů, v některých případech

výškově modulovaných podle okamžitých hodnot obálky akustického signálu. Čím je kmitočet impulsů

větší, tím pacienti lépe přijímanou řeč rozpoznávají. Výhodou je, že impulsy přicházejí k elektrodám

70


nesimultánně, tj. nevyskytují se v dané lokalitě současně, a tudíž nedochází v tak značné míře

k vzájemným interakcím mezi jednotlivými kanály.

Přenos signálu

Přenos signálu z externího

procesoru k implantovaným elektrodám

lze realizovat dvěma způsoby

- (1) transkutánním propojením;

(2) perkutánním propojením.

V případě transkutánního

propojení je signál zakódován

v kodéru tak, aby stimulační informace

mohla být přenesena pomocí

radiového spoje. Po přijetí je v

implantovaném dekodéru signál

dekódován a odeslán do patřičných

stimulačních elektrod. Výhodou

je to, že kůže je zacelená a je

tak potlačena možnost případné

Obr.5.20 Varianty přenosu signálu do implantované části

kochleární protézy (podle [36])

infekce. Nevýhodou je větší složitost zařízení a tím pádem i větší pravděpodobnost poruchy v implantované

části zařízení - její opravení by vyžadovalo další operaci. Další nevýhodou je, že přijímač obsahuje

magnetické materiály, které jsou nekompatibilní s MRI snímači. Přes tyto nevýhody používá

většina implantovaných protéz tento způsob propojení.

Perkutánní systém přenáší stimuly přímo pomocí mechanických kontaktů. To znamená, že implantovaná

část neobsahuje nic kromě elektrod. Velkou výhodou tohoto řešení je jeho flexibilita průhlednost.

Přenos signálu není nijak omezován vlastnostmi implantované elektroniky. Z toho plyne, že

tento způsob je ideální pro výzkumné účely.

Zpracování signálů

Posledním a snad nejdůležitějším rozdílem mezi používanými implantáty je ve strategiích zpracování

signálu, tj. v převodu původního řečového signálu na elektrické stimuly. Některé z technik

zpracování signálu zachovávají informaci o tvaru vstupního signálu, jiné zachovávají pouze informaci

o obálce, atd.

Zařízení

Elektrody

Počet Vzdálenost Konfigurace

Typ stimulace Přenos

Ineraid

Smith and Nephew, Inc., V. Británie 6 4 mm unipolární spojitá perkutánní

Nucleus

Cochlear Corp. Australie 22 0,75 mm bipolární impulsní transkutánní

Clarion 1.0

Advanced Bionics, Kalifornie, USA 8 2 mm

unipolární/

bipolární

spojitá/impulsní transkutánní

Med-El

Med-El Corporation, Rakousko 12 2,4 mm unipolární impulsní transkutánní

Tab.5.2 Vlastnosti komerčně vyráběných kochleárních implantátů (podle [36])

Komu může být implantována kochleární protéza

Aby mohla být pacientu implantována kochleární protéza, musí být splněna následující kritéria:

• ztráta sluchu musí být úplná a bilaterální (úplná hluchota je definována ztrátou sluchu 90 dB a

více, měří se průměrný práh slyšitelnosti na kmitočtech 500, 1000 a 2000 Hz);

• pacient dosáhl maximálně 30 % úspěšnosti při rozpoznání vět za nejlepších vyšetřovacích podmínek

;

• děti 2 roky staré, příp. více, s úplnou oboustrannou ztrátou sluchu (> 90 dB).

71


5.3. Zrakový systém

5.3.1. Opakování o anatomii, fyzice, fyziologii a vůbec

Složení oka

Oko (lat. oculus, řec. ofthalmos) je smyslovým orgánem, který transformuje elektromagnetické

záření o vlnové délce od 825 nm (infračervené záření, jehož odpovídající frekvence je

3,6.10 14 Hz) do 380 nm (ultrafialové záření s frekvencí 7,9.10 14 Hz) na sled akčních potenciálů,

šířících se po zrakovém nervu k dalšímu zpracování v CNS.

Proč právě v tomto vlnovém rozsahu?

Slunce generuje elektromagnetické vlnění v širokém rozsahu vlnových délek - od radiovln po rentgenovské

záření, ale atmosféra kolem Země příliš nedovolí vlnění mimo rozsah světelného záření proniknout až

na zemský povrch. Podaří se to určitému množství radiovln, rostlinné a živočišné buňky jsou však příliš malé,

než aby mohly sloužit jako antény pro tento druh elektromagnetických vln. Velikost postačuje právě jen pro

záření světelné. Velikost sama ale nestačí. Rostlinné buňky si vyvinuly proces přetváření energie světelného

záření na energii chemickou potřebnou pro růst rostlin ( fotosyntéza ). Chemická energie se uchovává jako

energie chemické vazby v organických sloučeninách (zejména cukrech) vznikajících při fotosyntéze

z anorganických, energeticky chudých látek. (Cukry vznikají při fotosyntéze v rostlinných chloroplastech z CO2

a vody s pomocí rostlinných barviv - chlorofylů - 6 CO 2 + 6 H 2O + světelná energie → C 2H 12O 6 + 6 O 2). Podobně

živočichové si vyvinuly specializované světlocitlivé buňky, obsahující organické látky, jako je zrakový

pigment rodopsin, který převádí dopadající světlo na spojitě proměnný elektrický receptorový potenciál.

Dříve než světlo dospěje

k světlocitlivým buňkám

na sítnici (retina 1 ), prochází

optickým aparátem

oka, který tvoří rohovka (cornea

2 ), komorová voda, a po

průchodu zornicí (pupila 3 )

čočka (má charakter spojné

čočky) a sklivec (corpus vitreum

4 ). Množství světla vstupujícího

do oka je regulováno

duhovkou (iris 5 Obr.5.21 Schéma oka

). Vzdálenost

sítnice od středu čočky je přibližně 17 mm, od vnějšího okraje rohovky asi 24 mm.

Kvalita vidění je dána v první řadě kvalitou optického systému oka - dokonalou průhledností

prostředí, kterým světlo prochází, tvarovou stálostí jednotlivých součástí optického aparátu a hladkým

povrchem jeho vnějších částí. Tvar oční koule (bulbus 6 ) je dán vlastnostmi očnice, obalu oka -

bělimy (sclera 7 ) a vůči okolí vyšším nitroočním tlakem (normálně 2 - 3 kPa, tj. 15 - 22 mmHg). Stálost

tohoto tlaku je udržována zejména rovnováhou mezi tvorbou a odtokem komorové vody. (Při

špatném odtoku se zvyšuje nitrooční tlak a vzniká zelený zákal (glaukom 8 ) projevující se bolestmi a

poškozením sítnice.) Hladkost povrchu rohovky zajišťují slzy.

Dvojvypuklá čočka se skládá z několika destičkových vrstev, které přibývají po celý život.

Tedy i čočka je opticky nehomogenní. Její tvar se přizpůsobuje činností akomodačních svalů. Je-li

sledovaný objekt vzdálený (akomodace 9 oka na dálku), je čočka plochá, hlavně její přední strana.

Při pohledu do blízka (akomodace na blízko) jsou úchytná vlákna uvolněna a čočka, díky své

pružnosti, zaujímá původní vypouklý tvar. Při normální funkcí a tvaru optického systému oka je

pozorovaný obraz zobrazován přesně na sítnici.

1

Retina - lat. rete -síť

2

Cornea - lat. cornu - roh

3

Pupila - lat. pupilla, zdobnělina pro pupa - panenka

4

Corpus viterum - lat. corpus - tělo, těleso; lat. vitrum - sklo

5

Iris - řecká bohyně duhy

6

Bulbus - lat. cibule

7

Sclera - řec. skleros - tvrdý

8

Glaukom - řec. glaukos - modrozelený

9

Akomodace - ad- lat. k, do, při, směrem k; lat. commodare - přizpůsobit, vyhovovat

72


Je-li uspořádání optického systému takové, že se rovnoběžné paprsky do oka pronikajícího světla protínají

již před sítnicí (většinou díky velké délce bulbu), hovoříme o krátkozrakosti (myopie 10 ). Správného vidění

se dosahuje korekcí rozptylnými čočkami. Naopak při dalekozrakosti (hyperopie, hypermetropie) se světelné

paprsky protínají až za sítnicí, díky příliš krátké délce předozadní oční osy nebo nedostatečné lomivosti nitroočního

prostředí. Vlivem stáří dochází ke snížení elastičnosti oční čočky, což omezuje ostré vidění zejména

blízkých předmětů - vetchozrakost (presbyopie 11 ). Korekce dalekozrakosti a vetchozrakosti se provádí konvexními

čočkami - spojkami. Nestejné zakřivení optických rozhraní oka (zpravidla rohovky, ale i čočky)

v různých směrech způsobuje různou lomivost očního prostředí v různých rovinách, čehož důsledkem je, že

oko vidí bod jako čárku - astigmatismus 12 . Ke snížení průhlednosti čočky s postupným zhoršováním zraku

dochází při šedém zákalu (katarakta 13 ).

Obr.5.22 Struktura sítnice - T -

tyčinky; Č -čípky; H - horizontální

buňky; B - bipolární buňky; A -

amakrinní buňky; G - gangliové

buňk (podle [8])

Sítnice je nejvnitřnější obalovou vrstvou oční bulvy.

Skládá se z pěti druhů buněk - gangliových buněk, amakrinních

buněk, bipolárních a horizontálních buněk a vlastních fotoreceptorů,

z nichž nejdůležitější je vrstva fotoreceptorů, přeměňujících

světelnou energii na spojitě se měnící elektrický receptorový

potenciál a vrstva gangliových buněk, kde je receptorový

potenciál konvertován na impulsy akčního potenciálu.

Poněkud překvapivé je uspořádání sítnice, protože světlo, než

dosáhne vlastních fotosenzitívních receptorů, prochází všemi jejími

buněčnými vrstvami. Vrchní neuronové vrstvy sítnice proto musí být

vůči světlu dostatečně transparentní, aby nedocházelo k přílišné absorpci

procházejícího světla a ke zkreslení na sítnici vytvářeného obrazu.

Přesto je pro vznik zrakového receptorového potenciálu využito

jen asi 10% dopadajícího světelného toku. Jedním z možných vysvětlení,

proč jsou fotoreceptory nejblíže k pozadí sítnice, může být jejich

vysoká spotřeba kyslíku, která je takto lépe uspokojována - díky těsnější

vazbě na cévnatku, která zajišťuje zásobování sítnice krví.

Fotoreceptory jsou dvou typů - čípky a tyčinky. Tyčinky

jsou světelná čidla, která jsou excitována i malými úrovněmi

dopadajícího světelného záření - zprostředkovávají tedy vidění

při snížené úrovni osvětlení - vidění za šera - skotopické 14 vidění.

K vyvolání zrakového vjemu prostřednictvím tyčinek stačí

jas 0,75.10 -6 cd/m 2 . Nerozpoznávají ale barvu viděných objektů

- tzn. tyčinky jsou pouze jednoho druhu, nejcitlivější jsou vůči

záření o vlnové délce kolem 500 nm (modrozelená barva).

Jejich zevní segment je přibližně válcovitého tvaru o průměru

asi 0,5 µm a jejich celková délka je 60 µm. Na druhé straně,

čípky reagují až při vyšších hladinách osvětlení (zajišťují vidění při denním osvětlení, tzv. fotopické

vidění) a jsou různě citlivé na vlnovou délku světla - tři druhy čípků s maximem citlivosti při vlnových

délkách cca 440 (modrofialová), 535 (zelená) a 565 nm (žlutá). Každá barva světelného

spektra má svůj odlišný práh intenzity,

při které začne člověk danou barvu

vnímat. Jejich zevní segment je kratší

než u tyčinek a je kuželovitého tvaru

s průměrem mezi 2,5 - 4 µm.

Sítnice obsahuje asi 125 miliónů

tyčinek a jen 6,5 miliónu čípků, přičemž

rozložení fotoreceptorů na sítnici

je velmi nepravidelné - hustota čípků je

největší v okolí centrální jamky

(fovea 15 centralis) - až 150 000/mm 2 a

směrem k okrajům rychle klesá. Nej-

Obr.5.23 Rozložení receptorů na sítnici (podle [8])

10

Myopie - řec. myo - zavírat - vyplývá z charakteristického přivírání očí, které zlepšuje hloubku ostrosti zraku;

-opie - vyjadřuje vztah ke zraku, řec. opsis - pohled

11

Presbyopie - řec. presbys - starý

12

Astigmatismus - a- - lat. i řec. předpona označující opak či zápor; řec. stigma - bod

13

Katarakta - řec. katarrhaktes - vodopád, podle zrakového vjemu vyvolaném touto oční chorobou

14 Skotopický - řec. skotos - tma

15 lat. fovea - jamka

73


větší hustota tyčinek je v okolí žluté skvrny, k periferiím jejich hustota klesá, ovšem nikoliv tak rychle

jako v případě čípků. V místě, kde oko opouští oční nerv, nejsou žádné receptory - slepá skvrna.

Oko je schopno reagovat na podněty o velice různé intenzitě díky své adaptabilitě. Maximální

dynamický rozsah světelné intenzity je 10 10 , přičemž minimální prahová okem detekovatelná

intenzita světla je přibližně 10 -5 lx. Protože intenzita světla je úměrná čtverci světelné amplitudy, je

akceptovatelný amplitudový dynamický rozsah úměrný 10 5 , což je poněkud (asi 100 krát) méně

než v případě sluchového systému.

Obr.5.24 Adaptační mechanismy zrakového systému - 1) zornicový reflex; 2) koncentrace

rodopsinu; 3) prostorová akumulace; 4) časová akumulace. (podle [8])

Pro přizpůsobení se různě silným stimulům má oko především následující mechanismy:

• zornicový reflex - rozšiřování, resp. zužování zornice umožňuje rychle snížit množství světla

vstupujícího do oka až 16 krát;

• změna koncentrace zrakového pigmentu (rodopsinu)

Je-li intenzita světla vysoká, klesá koncentrace molekul zrakového pigmentu a tím je menší

pravděpodobnost interference dopadajícího světla s molekulami pigmentu, naopak při poklesu

světelné intenzity koncentrace zrakového pigmentu roste.

• prostorová akumulace

Adaptační mechanismus využívá možnosti měnit plochu sítnice, ze které podráždění směřuje

k jednomu neuronu. Čím je intenzita

větší, tím konvergenční plocha menší a

naopak.

• časová akumulace

Malý (podprahový) stimul může být

zrakovým systémem detekován, je-li dostatečně

dlouhý.

Adaptace neprobíhá okamžitě, k přizpůsobení

na tmu dochází během asi 30 minut.

Dojde-li k okamžitému poklesu intenzity

z maxima na hodnotu asi 0,25 lx, vnímáme

tuto změnu subjektivně jako okamžitý přechod

z maximálního jasu do úplné tmy. Adaptace

probíhá nejdříve za pomoci zornicového reflexu

a poté adaptací čípků, které dokáží reago- Obr.5.25 Časový průběh adaptace zrakového systému

vat na změny světla rychleji. Na adaptační

křivce je po asi 7 minutách patrná nespojitost, ve chvíli kdy bylo dosaženo adaptačního prahu číp-

74


ků, a dále je přizpůsobování zraku vůči úbytku intenzity světla zajištěno díky adaptačním schopnostem

tyčinek.

Fyzikální veličiny pro hodnocení kvality optického aparátu oka

Optický systém oka se skládá z několika optických

rozhraní (složený optický systém), avšak pro

základní popis jeho vlastností a funkce je možné

uvažovat jeho zjednodušenou formu, tzv. redukované

oko (jednoduchý optický systém), představované

jediným kulovým optickým rozhraním o poloměru 6

mm, s indexem lomu vnějšího prostředí ne = 1 a vnitřního

prostředí ni = 1,336.

Paprsky procházející předním ohniskovým bodem

se průchodem čočkou lámou tak, že tvoří svazek

paprsků rovnoběžných s optickou osou systému.

rohovka 1,376

komorová voda 1,336

neakomodovaná čočka 1,413

akomodovaná čočka 1,424

sklivec 1,336

Tab.5.3 Indexy lomu prostředí různých částí

optického systému oka

Naopak, paprsky rovnoběžné s optickou osou v předmětovém prostoru se v čočce ohýbají tak, že

procházejí jejím zadním ohniskovým bodem - při pohledu normálním okem akomodovaným na

dálku leží zadní, obrazový ohniskový bod na sítnici.

Obr.5.26 Akomodace oka - a) na dálku; b) na blízko

Rozsah vzdáleností, na které se může oko akomodovat je určen dvěma body. Vzdálený bod

oka je takový bod na optické ose, do něhož umístěný předmět je, při akomodaci na dálku, viděn

právě ještě ostře. Blízký bod je naopak nejbližší bod od oka, ležící na jeho optické ose, ze kterého

je předmět, při maximální akomodaci na blízko, ještě viděn ostře. U normálního oka je vzdálený

bod v nekonečnu a blízký bod ve vzdálenosti 10 - 15 cm od oka. Minimální vzdálenost, z níž může

oko pozorovat předmět delší dobu bez větší námahy, nazýváme konvenční zrakovou vzdáleností.

V normálním případě je rovna přibližně 25 cm.

Lomivost optického aparátu oka ϕ, měřená v dioptriích [D], je v zjednodušeném případě definována

optickou mohutností oční čočky, tzn. že je dána převrácenou hodnotou jeho přední ohniskové

vzdálenosti LF

ϕ= 1

L F

, [D;m -1 ]. (5.3)

Je-li při akomodaci na dálku LF = 0,017 m, pak má oko v tomto případě lomivost necelých

59 D, přičemž podíl rohovky je větší (asi 43 D), čočky menší (16 D). Při změně akomodace oka

mezi oběma možnými extrémy (akomodace na dálku a na blízko) se mění ohnisková vzdálenost

oční čočky v rozsahu od 2,3 mm (u 10letého dítěte) do 0,22 mm (u 70letého člověka), tzn. že

v optimálním případě lomivost vzroste asi o 10 D.

Pro posouzení kvality vidění je rozhodující tzv. zraková ostrost (vízus), která je definována

pomocí rozlišovací schopnosti oka. Zraková ostrost závisí na hustotě fotoreceptorů v místě dopadu

světla, na dostatečném osvětlení a kvalitě přenosových vlastností všech částí optického systému

oka, tj. na transparenci všech prostředí, kterými světlo prochází, funkci sítnice, schopnosti správného

zaostření, atd. Ve žluté skvrně je kolem 34 000 fotoreceptorů na ploše o průměru přibližně

0,6 mm. Každý receptor má průměr průměrně 3 µm = 3 000 nm (ve středu žluté skvrny je to i o

trochu méně), což je hodnota odpovídající jen několikanásobku vlnové délky červeného světla. Na

sítnici ve vzdálenosti 15 mm za čočkou odpovídá 3 µm průměr receptoru úhlu

3 µ m 360

o

× = 0011 . = 07 . ′ .

15, 000 µ m 2π

o

75


Testy ukázaly, že je lépe být

opatrnější a považovat za limitní hodnotu

raději 1’ než 0,7’. Lze tedy konstatovat,

že normální oko rozliší za běžných

světelných podmínek v obrazovém

prostoru dva body, které vidí pod

úhlem větším než 1’. Při konvenční

zrakové vzdálenosti (25 cm) je minimální

vzdálenost takových dvou bodů

0,072 mm.

Obr.5.27 Rozlišovací schopnost normálního oka (podle [8])

Pro praktické vyšetřování kvality zraku se používají tzv. optotypy, což jsou tabule s různě velikými,

podle velikosti v řadách uspořádanými písmeny či znaky, jejichž detaily jsou rozeznatelné

z určité stanovené vzdálenosti. Zraková ostrost je pomocí tohoto způsobu vyšetření definována

jako poměr vzdálenosti, ze které byl daný symbol rozeznán vůči vzdálenosti, ze které měl být rozeznán

⇒ normál = 1 a čím menší je poměr, tím horší je vyšetřovaný zrak.

5.3.2. Odezvy oka na různé uspořádání vizuální scény

Odezva sítnice na zorné pole s konstantním osvětlením

Sítnice savců není určena jen pro převod energie viditelného světla na sled AP, nýbrž je

schopna také zajistit zvýšení kontrastu a detekci pohybu v zorném poli. Proto obsahuje kromě

receptorů a gangliových buněk ještě další tři vrstvy neuronů - horizontální, bipolární a amakrinní

buňky.

Zpracování světelného signálu začíná ve vrstvě receptorů. Čípky jsou s to zpracovat dopadající

světlo s dynamickým rozsahem 600:1 - je to dáno kontinuálním vyhodnocováním průměrné

intenzity dopadajícího světla. Na základě určené průměrné hodnoty je modifikována „přenosová

funkce“ oka (poměr výstupního receptorového potenciálu a vstupního stimulu) tak, aby se oko této

hodnotě optimálně přizpůsobilo.

Pro určení průměrné hodnoty se mohou využít následující mechanismy:

• vzájemné spojení čípků laterálními vazbami;

• zpětná vazba mezi vrstvou receptorů a vrstvou horizontálních buněk;

• oči jsou v neustálém sakadickém pohybu, tj. náhodném pohybu vyvolaném okohybnými svaly

tak, že každý čípek migruje během 4 s po ploše o velikosti odpovídající přibližně 50 receptorům;

tak je každý čípek vystaven časově lokálním změnám osvětlení.

Obr.5.28 Struktura sítnice reagující na zorné pole

s konstantním osvětlením (podle [2])

Idealizovaný model sítnice je pro tento

případ na obr.5.28. V detektorech světelné

energie se provede první stupeň redukce -

díky logaritmické převodní charakteristice

receptorů ( Weber-Fechnerův zákon). Kdyby

byla frekvence AP pro velice tmavý vstup rovna

20 Hz, pak pro druhý extrém, 600krát intenzivnější

světlo, by při přímé úměře měla být

frekvence AP 12 000 Hz, což je fyziologicky

nereálná hodnota. Při logaritmické redukci

však jasnému světlu odpovídá frekvence asi

500 Hz.

Výstupy z receptorů se přivádí na horizontální

buňky, které z těchto hodnot vyhodnotí

průměrnou hodnotu receptorového napětí

v relativně velké oblasti.

Bipolární buňky v následující vrstvě jsou

buzeny receptory, ale tlumeny výstupem

z horizontálních buněk. Cílem tohoto uspořádání

je zlepšení kontrastu, jak uvidíme

v následující kapitole. Neurony ve čtvrté vrstvě, tzv. amakrinní buňky, jsou určeny pro detekci pohybu

a konečně poslední vrstva se skládá z gangliových buněk převádí receptorové napětí na

76


akční potenciály. Část z gangliových buněk je určena pro vyhodnocení parametrů statického obrazu

a druhá jejich část zabezpečuje zpracování informace o pohybu v zorném poli.

Zdůraznění hran

Předpokládejme, že výstup z bipolárních buněk respektuje vztah VB = VR - VH/2 a sledujme

jak se sítnice chová vůči různému uspořádání scény v zorném poli.

Obr.5.29 Odezva sítnice na zorné pole - a) se světlým bodem; b) s vertikální čarou (podle [2])

Obr.5.30 Odezva sítnice na zorné pole se skokovou

funkcí (podle [2])

První případ reprezentuje scénu se světlým

bodem uprostřed a rovnoměrným tmavě

šedým pozadím s intenzitou vyjádřenou hodnotou

LS = 50. Kolem středu zorného pole zvyšuje

vyšší hodnota výstupu receptorů úroveň výstupu

z horizontálních buněk, se zvětšující se vzdálenosti

však se vliv světlého bodu snižuje tak, že

na okraji zorného pole výstup horizontálních

buněk v podstatě odpovídá úrovni výstupu receptorů.

Výsledkem těchto operací je lepší rozlišení

bílého bodu od obklopujícího pozadí, protože

dojde k potlačení výstupních hodnot bezprostředně

kolem světlého bodu. (V reálu subjektivní

dojem zpravidla neodpovídá tomuto

optimistickému závěru díky malé ploše centrálního

bodu.)

V případě zorného pole s vertikální

světlou linií je výstup horizontálních buněk mnohem

více ovlivněn světlým objektem, subjektivní

vjem je tedy bílá čára ohraničená tmavou hranicí,

jejíž úroveň se se zvětšující vzdáleností blíží

úrovni pozadí.

Schodovitá funkce v zorném poli ( polovina

černá, polovina světle šedá) způsobí, že

výstup horizontálních buněk spojitě roste a tím

subjektivní vjem reprezentuje další zčernání

v tmavé oblasti před zlomem a zesvětlení v poli

za zlomem. Podobné jevy lze pozorovat v Machově pásovém diagramu, který ukazuje, že jas není

77


Obr.5.31 Machův pásový diagram

a jeho subjektivní vnímání

monotónní funkcí osvětlení - levé okolí zlomů se jeví

tmavší a oblasti vpravo od přechodů jsou světlejší -

čárkovaná čára na obr.5.31 představuje úroveň jasu,

tak jak je subjektivně vnímaná.

Odezva na míhání a pohyb

Schopnost detekce pohybu je jednou ze základních

dovedností živých organismů umožňujících

jejich přežití. Zabývejme se nyní detekcí pohyblivého

bodu v části zorného pole.

Experiment typu „větrný mlýn“

Představme si otáčející se lopatky větrného

mlýna s homogenním, nestrukturovaným středem, kde

se ale může měnit odstín šedi. Jasové změny ve středu

růžice jsou viditelné pouze, jsou-li lopatky v klidu,

nebo naopak pohybují-li se tak rychle, že jsou vnímány

jako jednolité šedivé pole. Je-li ale pohyb natolik

pomalý, že se růžice jeví jako blikající zdroj, nejsou

změny ve středu pole vidět - změny ve velké ploše

(pohyb lopatek mlýna) inhibují přechodové gangliové

buňky, naopak změny na malé ploše jsou dobře viditelné,

je-li pole v okolí této plošky vnímáno jako stacionární.

Uspořádání a propojení jednotlivých prvků sítnice,

které tento jev vysvětluje, je na obr. 5.33.

Obr.5.32 Experiment typu „větrný mlýn Obr.5.33 Struktura sítnice reagující na zorné pole

s pohybujícími se strukturami (podle [2])

Písmeno P označuje odezvu na pohyb nebo změnu intenzity světla. Výstup bipolárních buněk

je přiveden na vstup amakrinních buněk s topologií podobnou jako mají horizontální buňky,

přijímají informaci míhání v obrazu ze všech bipolárních buněk.

Přechodové gangliové buňky v poslední vrstvě jsou excitovány buňkami, ale tlumeny amakrinními

buňkami, které se nacházejí v předchozí vrstvě. Předpokládejme, že frekvence AP na výstupu

přechodových ganglií je fTG = f(VBF - VA), kde VBF je potenciál na výstupu odpovídající míhání

a VA je výstupní potenciál amakrinních buněk.

Činnost struktury si vysvětleme na dvou ilustrativních příkladech. Nejdříve předpokládejme,

že levá strana zorného pole je černá a nezahrnuje žádný pohyb a zorné pole na pravé straně se

míhá, tj. mění se mezi černou a bílou s frekvencí např. 10 Hz. Amakrinní buňky, které zasahují jak

78


vlevo, tak i do pravé části zorného pole, mění výstupní napětí spojitě podle své polohy od nuly

vlevo po maximum na straně pravé. Řídí-li se frekvence AP přechodových ganglií podle výše uvedeného

vztahu, pak gangliové buňky nacházející se bezprostředně vpravo od rozhraní v zorném

poli generují AP s velmi vysokou frekvencí, zatímco na levé straně rozhraní jsou gangliové buňky

utlumeny (rozdíl napětí je záporný). Výsledný vjem přivolává pozornost k rozhraní mezi oběma

oblastmi v zorném poli.

Obr.5.34 Odezva sítnice a) s pohybem v polovině

zorného pole; b) s pohyblivým bodem uprostřed

zorného pole (podle [2])

V druhém případě předpokládáme, že celé zorné pole je stabilně černé, pouze s blikajícím či

pohybujícím se bodem uprostřed zorného pole. Protože bod představuje pouze nepatrnou část

zorného pole, má jen malý vliv na stav amakrinních buněk a tedy gangliové buňky pod ním jsou

excitovány téměř na maximum. To znamená, v případě klidného okolí je bod velice dobře patrný.

Oči se stále sakadicky pohybují, ale tento nepatrný pohyb nestačí stimulovat amakrinní buňky.

Ale jsou situace, kdy se zcela přirozeně vyskytne změna ve velké části zorného pole - mrkání,

rychlý sledovací pohyb oka, pohyb mraků přes slunce, třepotání listí ve větru -v těchto všech případech

jsou amakrinní stimulovány a pak inhibují gangliové buňky, což potlačuje informaci o pohybu

v zorném poli.

Vnímání barvy

Čípky se vyskytují ve třech variantách,

každá citlivá na jinou barvu - červenou ( přibližně

65% čípků), zelenou (cca 33% čípků) a

modrou (pouze 2%). Výstupy z jednotlivých

čípků interagují a tato interakce vytváří subjektivní

barevný vjem. Označení druhů čípků je

pouze orientační, protože červené čípky mají

maximum citlivosti na vlnové délce odpovídající

barvě žluté a modré čípky v oblasti indigové

barvy a navíc všechny čípky jsou citlivé na

víceméně všechny vlnové délky.

Charakteristiky červených a zelených

čípků jsou téměř stejné až do vlnové délky

520 nm. Otázka je, proč existují dva druhy

čípků o téměř stejných vlastnostech.

Modré čípky jsou pro modrou barvu

méně citlivé než oba dva druhy čípků. (Proto Obr.5.35 Barevná citlivost jednotlivých druhů čípků

jen 2% těchto čípků. Proč plýtvat místem pro

tak málo citlivé elementy. Z hlediska přežití je lépe použít citlivější zelené či červené čípky, i když

v oblasti krátkých vlnových délek je barevné vyjádření méně přesné.)

79


Z technického hlediska bychom dosáhli podstatně lepšího poměru signál-šum, pokud by

všechny tři křivky byly rozloženy v daném spektrálním intervalu rovnoměrně, byly co nejvíce disjuktní

a měly přibližně stejná citlivostní maxima. Popsané řešení je tedy zřejmě jen to nejlepší čeho

bylo možné vývojem dosáhnout s organickými pigmenty a ostatními fotosenzitivními látkami, které

je organismus schopen pro recepci světla použít.

Poruchy barvocitu (barvoslepost) - nedostatečná činnost jednotlivých druhů čípků, zpravidla

způsobená nedostatkem určitého typu fotochemického pigmentu, potřebného pro absorpci světla

v určitém intervalu vlnových délek.

Rozlišujeme následující typy poruch barvocitu:

• anomální trichromázie - vnímány jsou všechny barvy, jsou však interpretovány nervovou soustavou

odlišně;

• dichromázie - výpadek vidění jedné ze základních barevných složek

- schází červená barva - protanopie;

- schází zelená barva - deuteranopie;

- scází modrá barva - tritanopie;

• monochromázie - výpadek vidění dvou ze základních barevných složek - úplná ztráta barevného

vidění.

Technicky aplikovatelné principy přirozeného vidění

Laterální inhibice a zvýraznění hran

Neurony mohou signalizovat přítomnost hrany v obraze sledovaného objektu, pokud jsou

předzpracování obrazové informace použity nejen excitační signály z daného místa, nýbrž i z jeho

okolí. Tato skutečnost i nepřímo potvrzuje důležitost hran pro vymezení objektů, definici jejich tvaru

a konečně i jejich rozpoznání.

Centrování do oblasti s vysokou rozlišovací schopností

Z analýzy činnosti zrakových systémů vyplývá, že je efektivnější (levnější a v případě technických

systémů i výpočetně méně pracné), když se použije jen menší oblast s vysokou rozlišovací

schopností umístěná ve středu projekční zobrazovací plochy (žlutá skvrna v lidském oku). Při snímání

obrazu se kamera zaměřuje na jednotlivé oblasti zájmu postupně a vizuální informace se

vyhodnocuje hierarchicky. Sekvenční zpracování nejen, že snižuje výpočetní náročnost, ale rovněž

zjednodušuje a zrychluje porozumění analyzované scéně.

Fixace

Zvířata mají tendenci fixovat pohled na objekt zájmu, kolem kterého se pohybují. Fixace

slouží nejen k udržení obrazu objektu v oblasti s největší rozlišovací schopností, ale nabízí i některé

další výhody. Např. to umožňuje využít objektově orientovanou analýzu místo obrazově orientovaného

zpracování, což zjednodušuje mnohé úlohy spojené s popisem a rozpoznáním scény. Lze

např. snadno rozhodnout, zda má objekt kulovitý tvar tak, že se snímá z různých směrů a zkoumá

se, jestli má projekce objektu stále kruhový tvar. Nebo určení, zda je sledovaný předmět dutý či

nikoliv. Konečně, zaměření dvou pohyblivých senzorů (očí nebo kamer) na analyzovaný objekt

umožňuje stereoskopické vidění, které nabízí další prostředky analýzy scény.

Distribuovaná reprezentace

Přírodní zrakové systémy vyjadřují jednotlivé rysy či parametry obrazu pomocí více elementů

nervové soustavy. Např. kortex primátů vyjadřuje různě orientované hrany objektů pomocí pole

směrově senzitivních neuronů, z nichž každý vykazuje citlivost vůči jinému směru.

Cílená redukce informace

Analýza činnosti přírodních zrakových systémů vede k použití prostředků, umožňujících rozhodnout

nejen o tom, která informace má být zapamatována a použita pro další zpracování, ale

rovněž o tom, co může být zapomenuto.

80


5.3.3. Měření kvality zraku

Odhlédneme-li od základních metod vyšetřování optických vlastností oka, informaci o činnosti

zrakového systému lze získat z průběhu elektrických signálů generovaných v různých částech

zrakové dráhy.

Elektrookulogram - EOG

Elektrookulogram je záznam změn elektrického

napětí vyvolaných spontánním nebo řízeným

pohybem oka. Tyto změny vyplývají z rozložení

stejnosměrného elektrického potenciálu v oku -

rohovka oka má kladnější potenciál než sítnice

v zadní části oka (rozdíl potenciálů je asi 9 - 12

mV) a při pohybu oka se přitočením či odvrácením

částí oka s různým potenciálem k snímacím elektrodám

mění elektrický potenciál i v místě elektrod.

Pro zachycení bipolární horizontální složky EOG

signálů se elektrody připevňují vlevo a vpravo od

očních koutků, vertikální složka signálu se snímá

elektrodami nad a pod okem. Unipolární EOG signál

se snímá vůči centrálně umístěné elektrodě

uprostřed čela.

Obr.5.36 Umístění elektrod pro snímání EOG

signálů (podle [9])

Frekvenční rozsah EOG signálu je do 30 Hz, přičemž má významnou stejnosměrnou složku.

Hodnoty napětí nepřesahují jednotky mV, zpravidla jsou menší než 2 mV.

Pohyb oka může být vyvolán sledováním pohyblivého předmětu, sledováním rozsvěcujících

se LED uspořádaných do požadované konfigurace, příp. soustavou reproduktorů. Při sledování

vyšších funkcí nervové soustavy pomocí EOG může být pohyb očí stimulován čtením textu.

Záznam EOG signálu, vybuzeného drážděním rovnovážného vestibulárního systému člověka,

nazýváme elektronystagmogram (ENyG). V tom případě se využívá skutečnosti, že výstup

z receptorů umístěných ve vestibulárních kanálcích má vliv i na aktivitu okohybných svalů. Dráždění

může být mechanické (otáčením, příp. kýváním hlavy či celého těla), termální, stejnosměrným

elektrickým proudem. Díky buzení dosahuje frekvenční pásmo ENyG signálu až k 2 kHz, rozsah

napětí zůstává stejný.

Obr.5.37 Záznam EOG signálu při horizontálním pohybu oka

- a) maximální výchylka zleva doprava; b) čtení textu

Elektroretinogram - ERG

EOG, resp. ENyG signálů se používá

pro:

• analýzu funkce okohybných svalů;

• hodnocení symetrie či asymetrie umístění

oka v očnici;

• detekci pohybů očí během spánku

(REM spánek) -EOG signál je součástí

polygrafického záznamu;

• analýzy retinopatií;

• pro hodnocení činnosti rovnovážného

ústrojí;

• analýzu vyšších fází nervové činnosti

(analýza emočních stavů, vliv farmak,

atd, ...).

Elektroretinogram je záznam změn vizuálně (zábleskem nebo plošně strukturovaným světelným

podnětem) evokovaného elektrického potenciálu vnitřního povrchu sítnice, resp. v klinické

praxi spíše oční rohovky.

Potenciál rohovky je snímán kontaktní elektrodou ve tvaru mezikruží s otvorem uprostřed,

kterým lze stimulovat sítnici nebo elektrodou, jež je součástí transparentní kontaktní čočky. Referenční

elektroda se umísťuje na ušní lalůček, čelo nebo spánek. Při vyšetření musí být oko dostatečně

adaptováno na tmu, ve které probíhá vyšetřování.

81


Obr.5.38 Umístění elektrody při snímání

ERG signálu (podle [9])

Obr.5.39 Charakteristický průběh ERG signálu s oscilačními

potenciály na vzestupné hraně vlny b

Průběh ERG signálu závisí na stavu oka a způsobu stimulace (doba trvání, příp .struktura

podnětu, barva světla). U stimulů delších 10 ms obsahuje charakteristický průběh zápornou vlnu a

a tři kladné vlny b, c a d, přičemž se má za to, že vlna a je tvořena reakcí fotoreceptorů, vlna b je

způsobena bipolárními a zřejmě i gangliovými buňkami a vlna c potenciálovými změnami

v pigmentovém epitelu.

V signálu se hodnotí doba zpoždění jednotlivých vln od začátku stimulu, velikost vln, příp.

výskyt některých specifických vln, tzv. oscilačních potenciálů na vzestupné, příp. sestupné hraně

vlny b. Rozsah napětí je asi 3 - 10% klidové úrovně, což představuje v případě zábleskového ERG

řádově stovky µV, v případě strukturovaných podnětů pouze jednotky µV.

Vizuálně evokované korové potenciály - VEP

Vizuálně evokované korové potenciály jsou elektrické potenciály generované činností zrakových

oblastí mozkové kůry vybuzené světelným stimulem - zábleskem (nebo podnětem se složitější

strukturou (P-VEP -pattern visual evoked potential) - šachovnice, pruhy, reversibilní šachovnice,

posunující se šachovnice, příp. světelné pruhy, apod. Různá struktura podnětů umožňuje analyzovat

aktivitu různých podsystémů zrakové soustavy.

Snímají se z povrchu hlavy unipolárními či bipolárními

svody zpravidla z elektrod umístěných na pozicích O1,

O2, P2, P3 a P4, tj. v oblasti primární a sekundární zrakové

oblasti.

Charakter průběhu evokovaných potenciálů (tvar,

rychlost a velikost odezvy, apod.) závisí na typu a stavu

vyšetřovaného podsystému zrakové soustavy a druhu a

parametrech stimulu (jeho úhlové velikosti, průměrném

jasu a kontrastu). Klasický průběh P-VEP představují dvě

negativní a dvě pozitivní vlny, jejich velikost a zejména

zpoždění (latence) závisí na stavu pacienta.

Někdy se v klinické praxi spolu srovnávají hodnoty

latencí vln VEP i ERG, resp. jejich vzájemné relace, tzv.

retinokortikální časy. Tyto časy představují dobu od aktivace

sítnice po aktivaci mozkových zrakových buněk. Tři

nejčastěji používané retinokortikální časy jsou:

I: a30 - P55;

II: a30 - N75;

III: b55 - N75;

82

Obr.5.40 Charakteristický průběh P-VEP

signálu (dole) a definice retinokortikálních

časů


5.3.4. O náhradách zraku

Fyziologické základy zrakové neuroprotézy

• většina forem slepoty je retinálního původu a vyšší zraková centra jsou nepostižena

Výstupní neurony oka často degenerují díky různým retinálním poruchám (např. proliferativní

retinopatie způsobená cukrovkou, vysokým tlakem nebo předčasným porodem), vyšší nervová

centra jsou ale nepostižena. U úplně slepých osob je tato část tkáně mozku, kde normálně probíhá

masivně paralelní zpracování obrazové informace, nečinná. Kdybychom dokázali tato zraková

centra stimulovat způsobem, který by byl ekvivalentní způsobu používanému nervovou soustavou

před oslepnutím, mohly by být slepé osoby schopné používat tato komunikační nervová centra pro

získávání informace o světe, který je obklopuje.

zraková dráha je organizována rozumně

Organizace všech senzorových (smyslových) drah je charakterizována „zobrazením“, které

transformuje neuronovou aktivitu na jedné úrovni nervové soustavy na neuronovou aktivitu na jiné

úrovni. Zpravidla je toto zobrazení spojeno i s určitou formou zpracování informace - optický obraz

je transformován (zobrazen) fotoreceptory sítnice na elektrický obraz; čípky rozloží barevný obraz

na tři primární barevné mapy; elektrický obraz na fotoreceptorech je transformován do sledu AP na

výstupu gangliových buněk. Během těchto transformací probíhají různé fáze prostorové, časové,

příp. chromatické filtrace zpracovávané obrazové informace. Poté se výstup ze sítnice přenáší

zrakovým nervem (po překřížení v chiasma opticum) do corpus geniculatum laterale, kde začíná

binokulární zobrazení. Další neuronová síť přenáší obraz do primární zrakové kůry, nacházející se

v zadní části mozku. Ve vyšších zrakových centrech existuje nepochybně i mnoho dalších zobrazení,

ale ta zatím nejsou dostatečně prozkoumána.

Obecnou vlastností těchto

transformačních procesů je, že zobrazení

na vyšších úrovních zpracování

jsou složitější než zobrazení na

nižších úrovních. To znamená, že

mapa výstupních signálů z čípků je

podobnější obrazovému poli než

mapa výstupů gangliových buněk

sítnice, příp. mapa aktivit nervových

buněk primární zrakové korové oblasti.

Nicméně přes tuto zvyšující se

komplikovanost map zobrazení vizuální

informace, má uspořádání těch-

Obr.5.41 Základní fáze zpracování obrazové informace

zrakovým systémem

to map svůj řád (při nejmenším na až dosud známých úrovních). Toto racionální uspořádání je

jedním ze základních prvků, na kterých je založen vývoj zrakových neuroprotéz.

• elektrická stimulace neuronů zrakové dráhy vyvolává bodový zrakový vjem

Protože obraz reálného světa je zobrazen do určité oblasti mozkové kůry, dalo by se očekávat,

že umělá stimulace neuronů v této oblasti vyvolá stejné vjemy jako přirozená stimulace, tj.

bodový světelný vjem. Této umělé stimulace lze dosáhnout drážděním neuronů zrakového kortexu

velmi malými elektrickými proudy.

zrakový systém je vysoce adaptivní neuronová síť s velkou schopností vytvářet přiměřené korelace

mezi vnímaným obrazem reálného světa a reálným světem samotným

Plasticita zrakového systému vyplývá, kromě jiného z experimentů, kdy dobrovolník dlouhodobě

sledoval okolní prostředí pomocí invertujících hranolů.

Možná řešení

zraková neuroprotéza

Ideální stimulační pole musí splňovat následující požadavky:

⇒ musí být schopno stimulace dvourozměrné vrstvy neuronů rovnoběžné s povrchem zrakového

kortexu;

83


⇒ musí mít elektrody, které

proniknou povrchem a dále

až na úroveň normálních

vstupů do zrakového kortexu

- u lidí je tato úroveň

v hloubce 1,5 - 2,0 mm pod

povrchem mozku.

⇒ jeho realizace musí po implantaci

vadit co nejméně -

jak z hlediska fyzikálního, tak

fyziologického.

• umělá sítnice

pouze vstupní jednotka nebo

jednotka, která zahrnuje i zpětnou

vazbu řídicí pohyb oka a parametry

optické dráhy

požadavky na vstupní jednotku:

⇒ zajistit převod elektromagnetického

vlnění o relativně úzkém

frekvenčním pásmu (vlnová

délka kolem 500 nm)

na sled elektrických impulsů,

tak aby se mohly dále šířit

zrakovým nervem do hierarchicky

vyšších zrakových

center;

⇒ sítnice dokáže reagovat i na

světlo o intenzitě významně

nižší než má denní světlo (až

Obr.5.42 Systém zrakové neuroprotézy (podle [39])

Obr.5.43 Intrakortikální elektrodové pole z Utažské university

obsahuje 100 elektrod, každá o délce 1,5 mm a s průměrem

základny 0,08 mm (podle [39])

30 000 krát - nejcitlivější fotografické materiály to zatím svedou jen pro světlo max.

20 krát méně intenzivní);

⇒ časová konstanta ~ 0,1 s, tj. schopnost zpracovat jednotlivé obrázky až do frekvence

10 Hz;

⇒ obrovský paralelismus.

problémy k řešení

⇒ technologické (kamera vs. citlivá vrstva; materiál citlivé vrstvy - fyzikální vlastnosti a biokompatibilita

s hostitelem; formát výstupních signálů - musí být kompatibilní s požadavky

kladenými optickým nervem, tj. musí vyvolat optický vjem; chirurgická technologie; zdroj

energie);

⇒ algoritmy zpracování signálů.

84

More magazines by this user
Similar magazines