Nuova maglia. La retina artificiale potrebbe restituire la vista a milioni di persone

Nuova maglia.  La retina artificiale potrebbe restituire la vista a milioni di persone
  • È stata creata una retina artificiale in grado di restituire la vista normale anche alle persone completamente cieche

I ricercatori del Weill Cornell Medical College sono riusciti a decodificare la rete neurale della retina del topo. Grazie a ciò, il tentativo di creare un occhio artificiale è stato coronato dal successo, consentendo ai topi ciechi di ripristinare la vista. Inoltre, il codice della retina delle scimmie è già stato "hackerato" in questo modo ed è quasi identico alla retina umana. Gli autori della scoperta sperano di riuscire nel prossimo futuro a sviluppare e testare un dispositivo con cui i ciechi possano ripristinare la vista.

Questa scoperta consentirà ai non vedenti di vedere non solo i contorni degli oggetti, ma restituirà una visione assolutamente normale con la possibilità di vedere i tratti del viso dell'interlocutore. In questa fase dello studio, gli animali da esperimento possono già distinguere tra oggetti in movimento.

Ora gli scienziati stanno lavorando su un piccolo dispositivo, come un cerchio o degli occhiali, con il quale la luce raccolta verrà convertita in un codice elettronico che il cervello umano trasformerà in un'immagine.

Le malattie della retina sono una delle cause più comuni di cecità, ma anche se tutti i fotorecettori vengono persi, la via di uscita del nervo retinico rimane solitamente intatta. Le protesi moderne sfruttano già questo fatto: vengono impiantati degli elettrodi nell'occhio di un paziente cieco, stimolando le cellule nervose gangliari. Tuttavia, questa tecnologia fornisce solo un'immagine sfocata, in cui è possibile vedere solo i contorni generali degli oggetti.

Come metodo alternativo per stimolare le cellule, gli scienziati stanno anche testando l'uso di proteine ​​sensibili alla luce. Queste proteine ​​vengono introdotte nella retina mediante la terapia genica. Una volta nell'occhio, le proteine ​​possono stimolare molte cellule gangliari contemporaneamente.

In ogni caso, affinché si possa formare un quadro chiaro, è necessario conoscere il codice della retina, quell'insieme di equazioni che la natura utilizza per trasformare la luce in impulsi elettrici che il cervello comprende. Gli scienziati hanno già provato a trovarlo per oggetti semplici, come, ad esempio, forme geometriche. La neurologa Sheila Nirenberg ha suggerito che il codice dovrebbe essere generico e funzionare con figure, paesaggi o volti umani. Mentre lavorava al codice, Nirenberg si rese conto che poteva essere utilizzato per le protesi. Il risultato è stato un semplice esperimento in cui un mini-proiettore, controllato da un codice decodificato, inviava impulsi luminosi alle proteine ​​sensibili alla luce inserite nelle cellule gangliari del topo utilizzando la manipolazione genetica.

Un attento controllo di una serie di esperimenti ha dimostrato che la qualità della vista, anche in una protesi assemblata frettolosamente in laboratorio, praticamente coincide con quella di una normale retina di topo sano.

Un nuovo approccio al trattamento dei disturbi della vista offre speranza a milioni di persone in tutto il mondo che soffrono di cecità a causa di malattie della retina. La terapia farmacologica aiuta solo pochi di loro e la protesi perfetta sarà molto richiesta.

Secondo http://www.cnews.ru


MOSCA, 13 maggio - RIA Novosti. Secondo un articolo pubblicato sulla rivista Nature Photonics, i biotecnologi americani hanno creato un prototipo di retina oculare artificiale che non richiede un sistema di alimentazione e funziona con energia infrarossa.

Oggi gli scienziati di tutto il mondo stanno sviluppando diversi tipi di impianti che, in teoria, possono ripristinare la vista persa a causa di malattie degenerative o incidenti. In alcuni casi, i biologi stanno sperimentando cellule staminali o singole cellule della retina; in altri, fisici e biotecnologi stanno cercando di adattare vari dispositivi elettronici per funzionare con il cervello umano e animale. Tuttavia, finora non è stato fatto alcun progresso significativo in nessuno studio.

occhio cibernetico

Un gruppo di scienziati guidati da James Loudin (James Loudin) dell'Università di Stanford (USA) ha sviluppato un nuovo tipo di retina elettronica, adatta per l'imaging ad alta definizione e non richiede una fonte di alimentazione esterna - il principale ostacolo allo sviluppo di tale tecnologie.

"La nostra invenzione funziona più o meno allo stesso modo dei pannelli solari sul tetto di una casa, convertendo la luce in impulsi elettrici. Tuttavia, nel nostro caso, l'elettricità non alimenta il" frigorifero ", ma viene inviata alla retina come segnale ," ha spiegato uno dei membri del gruppo Daniel Palanker ( Daniel Palanker).

La retina artificiale dell'occhio di Laudin e dei suoi colleghi è un insieme di molte microscopiche singole piastre di silicio che combinano un elemento sensibile alla luce, un generatore di elettricità e alcuni altri elementi. Questa retina richiede occhiali speciali con una videocamera incorporata e un computer tascabile che elabora l'immagine.

Questo dispositivo funziona come segue: una telecamera con gli occhiali converte continuamente la luce in porzioni di impulsi elettronici. Ogni "fotogramma" viene elaborato su un computer, diviso in due metà - per gli occhi destro e sinistro, e trasmesso agli emettitori a infrarossi sul retro delle lenti degli occhiali. Gli occhiali emettono brevi impulsi di radiazione infrarossa, che attivano i fotosensori sulla retina dell'occhio e fanno sì che trasmettano impulsi elettrici che codificano un'immagine ai neuroni ottici.

"Gli impianti moderni sono molto ingombranti e le operazioni per inserire nell'occhio tutti i componenti necessari sono incredibilmente difficili. Nel nostro caso, il chirurgo deve solo fare una piccola incisione sulla retina e immergere sotto di essa la componente fotosensibile del dispositivo, ” continuò Palanker.

intuizione a infrarossi

Secondo gli scienziati, l’uso della luce infrarossa per trasmettere informazioni presenta due vantaggi chiave. In primo luogo, consente di aumentare la potenza dell'impulso a valori molto elevati senza causare dolore alle cellule viventi della retina, poiché le cellule sensibili alla luce non rispondono alla radiazione infrarossa. In secondo luogo, l’elevata potenza delle radiazioni migliora la chiarezza dell’immagine nei casi in cui i neuroni sotto la retina sono gravemente danneggiati o scarsamente reattivi agli impulsi elettrici.

Gli scienziati hanno testato il lavoro della loro invenzione sulle retine degli occhi e sul tessuto nervoso prelevati da ratti vedenti e ciechi. In questo esperimento, hanno attaccato fotocellule a piccoli pezzi della retina, collegato elettrodi ai neuroni vicini e osservato per vedere se iniziavano a emettere impulsi quando esposti alla luce visibile e infrarossa.

La visione artificiale sta diventando sempre più una realtà sia nella scienza che nella medicina: gli scrittori di romanzi di fantascienza non ci hanno nemmeno pensato. L'estate scorsa, le prime retine artificiali in silicio sono state impiantate in tre pazienti ciechi. Tutti e tre hanno subito una perdita quasi totale della vista a causa della retinite pigmentosa (RP), una malattia degli occhi che danneggia la visione notturna e periferica. Sono stati dimessi dall'ospedale il giorno dopo l'operazione.

La retina artificiale in silicio (ASR) è stata inventata dai fondatori di Optobionics, i fratelli Vincent e Alan Chow. L'ASR è un microcircuito con un diametro di 2 mm e uno spessore inferiore a un capello umano. Su un wafer di silicio sono posizionate circa 3.500 microscopiche celle solari che convertono la luce in impulsi elettrici.

Il microcircuito, progettato per sostituire i fotorecettori danneggiati - gli elementi sensibili alla luce dell'occhio che convertono la luce in segnali elettrici in un occhio sano - è alimentato dalla luce esterna, non ha batterie né fili. La retina artificiale in silicio viene impiantata chirurgicamente sotto la retina del paziente, nel cosiddetto spazio sottoretinico, e genera segnali visivi simili a quelli prodotti dallo strato biologico dei fotorecettori.

Infatti, l’ASR funziona con fotorecettori che non hanno ancora perso la capacità di funzionare. "Se il microcircuito può interagire con loro per un lungo periodo, allora ci stiamo muovendo verso l'obiettivo sulla strada giusta", è sicuro Alan Chow.

Le persone che soffrono di retinite pigmentosa perdono gradualmente i loro fotorecettori. In generale, questo è il nome collettivo di molte malattie degli occhi, a seguito della quale lo strato dei fotorecettori viene distrutto.

La comparsa di macchie sulla cornea legate all'età (AMD, da degenerazione maculare legata all'età), secondo i fratelli Chow, può essere corretta anche con una retina artificiale in silicio. Le macchie sulla cornea sono una conseguenza dell'invecchiamento del corpo, ma la causa esatta non è ancora nota. Più di 30 milioni della popolazione mondiale soffrono di tali malattie, che spesso portano alla cecità incurabile.

Ad oggi, l’ASR non è stata in grado di trattare il glaucoma associato a danni ai nervi e non aiuta contro il diabete, che porta a cicatrici retiniche. La retina artificiale è impotente in caso di commozioni cerebrali e altre lesioni cerebrali.

"Ora stiamo cercando di capire dove andare dopo", i fratelli Chow parlano dei loro piani. "Una volta che avremo deciso, potremo sperimentare la modifica dei parametri."

visione naturale e artificiale

Il processo del "vedere" può essere paragonato al funzionamento di una macchina fotografica. In una macchina fotografica, i raggi luminosi passano attraverso una serie di lenti che mettono a fuoco l'immagine sulla pellicola. In un occhio sano, i raggi luminosi passano attraverso la cornea e il cristallino, che focalizza l'immagine sulla retina, che è lo strato di elementi sensibili alla luce che rivestono la parte posteriore dell'occhio.

La macula è un'area della retina che riceve ed elabora immagini dettagliate e le invia al cervello tramite il nervo ottico. Lo spot a strati fornisce le immagini che vediamo con il massimo grado di risoluzione. Il punto è danneggiato: la vista peggiora. Cosa fare in questo caso? Entra nell'ASR.

Migliaia di microscopici elementi ASR sono collegati a un elettrodo che converte le immagini luminose in arrivo in impulsi. Questi elementi stimolano il lavoro dei restanti elementi funzionali della retina e producono segnali visivi simili a quelli generati da un occhio sano. I segnali "artificiali" possono quindi essere elaborati e inviati al cervello attraverso il nervo ottico.

Negli esperimenti sugli animali condotti negli anni '80, i fratelli Chow stimolarono l'ASR con luce infrarossa e registrarono la risposta della retina. Ma gli animali, sfortunatamente, non possono parlare, quindi non si sa cosa sia successo, in sostanza.

Risultati più significativi

Circa tre anni fa, i fratelli raccolsero dati sufficienti per richiedere alla Food and Drug Administration il permesso di condurre esperimenti clinici sugli esseri umani. Sono stati selezionati come candidati tre pazienti, di età compresa tra 45 e 75 anni, che soffrivano da tempo di cecità retinica.

"Abbiamo selezionato le persone con disabilità più gravi, quindi se riescono a vedere almeno qualcosa, i risultati saranno i più incoraggianti", ha detto Alan Chow dell'esperimento. "Volevamo iniziare il prima possibile, eravamo solo preoccupati delle conclusioni troppo affrettate che si potevano trarre dagli esperimenti."

I creatori della retina artificiale sottolineano che al momento il loro dispositivo non è in grado di aiutare i pazienti a vedere come vedono le persone sane.

“Possiamo parlare di un risultato brillante se la densità degli elementi è sufficiente affinché i pazienti possano vedere gli oggetti in movimento. Idealmente, devono riconoscere le forme e le forme degli oggetti”, afferma Larry Blankenship, amministratore delegato di Optobionics.

Gli inventori non hanno paura del rigetto dell'impianto. "Una volta impiantata la retina artificiale, attorno ad essa si forma un vuoto, il che è abbastanza prevedibile", ha detto Chow. Si può già sostenere che la retina artificiale in silicio è un risultato scientifico monumentale che aiuterà a eliminare definitivamente la minaccia di alcune forme di cecità.

28 aprile 2015

I ricercatori della Stanford University Medical School, guidati dal professor Daniel Palanker, hanno sviluppato un impianto retinico wireless che, in futuro, ripristinerà la vista cinque volte meglio rispetto ai dispositivi esistenti. I risultati degli studi sui ratti indicano la capacità del nuovo dispositivo di fornire una visione funzionale a pazienti affetti da malattie degenerative della retina come la retinite pigmentosa e la degenerazione maculare.

Le malattie degenerative della retina portano alla distruzione dei fotorecettori - i cosiddetti coni e bastoncelli - mentre il resto dell'occhio, di regola, si conserva in buone condizioni. Il nuovo impianto sfrutta l’eccitabilità elettrica di una delle popolazioni di neuroni della retina note come cellule bipolari. Queste cellule elaborano i segnali provenienti dai fotorecettori prima che raggiungano le cellule gangliari, che inviano informazioni visive al cervello. Stimolando le cellule bipolari, l’impianto sfrutta le importanti proprietà naturali del sistema neurale della retina, producendo immagini più dettagliate rispetto ai dispositivi che non prendono di mira queste cellule.

L'impianto, realizzato in ossido di silicio, è costituito da pixel fotoelettrici esagonali che convertono in corrente elettrica la luce emessa da speciali occhiali applicati agli occhi del paziente. Questi impulsi elettrici stimolano le cellule bipolari della retina, avviando una cascata neurale che raggiunge il cervello.

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Retina optoelettronica senza batterie

Per creare una retina artificiale, gli scienziati hanno deciso di utilizzare fotocellule attivate dagli infrarossi, che hanno permesso di combinare la trasmissione di informazioni visive con la trasmissione di energia e semplificare il dispositivo di impianto.

Ha portato con sé nuove tecnologie che hanno contribuito a dare vita a invenzioni precedentemente impossibili e insolite. Queste scoperte includono:

  • retina artificiale;
  • tastiera di proiezione;
  • Sigaretta elettronica;
  • interfaccia cerebrale;
  • uso di fotocamere digitali nei telefoni cellulari;
  • sintetizzatore digitale di odori;
  • carta elettronica;
  • reattore nucleare portatile;
  • scanner 3D da tavolo;
  • cromosoma artificiale;
  • bacchette "intelligenti";
  • nanorobot.

Poiché è passato anche meno di un quinto di secolo, molto probabilmente le invenzioni più insolite dell'umanità, sviluppate e create in futuro, sono davanti a tutti. Ad oggi, le novità aperte mostrano quali progressi tecnici hanno raggiunto e quali opportunità precedentemente sconosciute possono essere sfruttate da una persona.

Consideriamo più in dettaglio alcune delle insolite invenzioni dell'uomo, create all'inizio del ventunesimo secolo.

retina artificiale

Questa scoperta appartiene agli scienziati giapponesi. La retina prodotta è una matrice di alluminio, dove vengono utilizzati elementi semiconduttori in silicio. La risoluzione è di 100 pixel.

La retina svolgerà le sue funzioni se fosse installata completa di occhiali speciali e di un piccolo computer. Gli occhiali con videocamera incorporata vengono utilizzati per ricevere e trasmettere immagini a un computer, dove avviene l'elaborazione. La fotocamera negli occhiali converte la luce in porzioni di impulsi elettronici. Dopo aver elaborato l'immagine, il computer la divide a metà e la trasmette agli occhi sinistro e destro, agli emettitori a infrarossi situati sul retro delle lenti degli occhiali. Gli occhiali emettono brevi impulsi di radiazione infrarossa, che attivano i fotosensori sulla retina dell'occhio e fanno sì che trasmettano impulsi elettrici che codificano un'immagine ai neuroni ottici.

In futuro, si prevede che una tale retina sarà in grado di restituire la vista a un cieco e aiutare a vedere oggetti più piccoli.

Successivamente, gli scienziati giapponesi sono riusciti a far crescere la retina dell'occhio da cellule staminali di topo, i cui test non sono ancora stati completati.

Tastiera di proiezione

Nel corso del tempo compaiono sempre più nuove invenzioni. sono presenti nella vita umana, uno di questi è una tastiera di proiezione.

Con il suo aiuto diventa possibile proiettare i tasti sulla superficie dove vengono premuti. Il videoproiettore che proietta la tastiera è dotato di un sensore in grado di tracciare i movimenti delle dita, dopodiché calcola le coordinate dei tasti premuti e visualizza sul display il testo digitato correttamente. Tuttavia, una tastiera di questo tipo presenta anche degli svantaggi: non può essere utilizzata all'aperto.

Sigaretta elettronica

Questa scoperta è stata fatta da uno scienziato cinese dopo che suo padre morì di cancro ai polmoni. La dipendenza dalla nicotina è una delle più forti al mondo. Qualunque cosa faccia una persona che smette di fumare. Cerca di sostituire questa abitudine con qualcos'altro, ad esempio la colla compra la gomma, cerca di trovare un'alternativa al fumo.

Una sigaretta elettronica è un dispositivo che simula il fumo. Quando si utilizza una tale novità, una persona non rinuncia alla sua abitudine, non cerca sostituti, ma di solito trascorre del tempo. Tuttavia, il fumatore non rovina i suoi polmoni con catrame velenoso e prodotti di combustione, poiché sono assenti in questo tipo di dispositivo. Pertanto, una persona che fuma una sigaretta elettronica può liberarsi dalla dipendenza dalla nicotina.

interfaccia cerebrale

Le invenzioni insolite del 21° secolo sono piuttosto diverse e una di queste è l'interfaccia cerebrale.

Un esempio di gestione degli oggetti con il pensiero è stato dimostrato da un'azienda giapponese. Un uomo, con la forza del pensiero, ha forzato lo scambio installato su una ferrovia di grandi dimensioni a cambiare.

Principio di funzionamento: nello spettro infrarosso avviene la transilluminazione e la ripresa della corteccia cerebrale. Quando si esegue tale procedura, è chiaramente visibile il passaggio dell'emoglobina attraverso i vasi sia con che senza ossigeno, ed è anche visibile il volume del sangue in varie parti del cervello. La macchina traduce tali cambiamenti in segnali di tensione che controllano i dispositivi esterni. Ecco come viene controllato lo scambio del treno.

Il progetto è progettato per ottenere una decifrazione più complessa dei cambiamenti nel lavoro del cervello umano. La ricezione dei segnali di esecuzione costituirà l'apice dello sviluppo dell'interfaccia uomo-macchina.

Sintetizzatore digitale di odori

Oggi non sorprenderai più nessuno con audio 3D o video 3D. Oggi queste sono invenzioni piuttosto popolari. Tecnologie insolite sono entrate nelle nostre vite all'inizio del 21° secolo. L'azienda francese presenta la sua soluzione digitale per la misurazione degli odori. L'emergere di una tale novità ha portato diversità nella "vita digitale" della società. Una varietà di profumi sarà sintetizzata dalle cartucce. Aggiungerà gusto alla visione di film e videogiochi.

Carta elettronica

È lo stesso dell'inchiostro elettronico. Le informazioni vengono visualizzate su un display speciale. Gli e-book utilizzano carta elettronica, utilizzata anche in altri settori. L'inchiostro elettronico alla luce riflessa può visualizzare grafica e testo per lungo tempo senza spendere molta energia.

Vantaggi di questo documento:

  • risparmio energetico;
  • questo tipo di lettura non grava sugli occhi, come la carta comune, e quindi non rovina la vista di una persona.

La carta elettronica può visualizzare video a 6 fotogrammi al secondo, trasmette 16 sfumature di grigio.

Il lavoro continua per migliorare questa invenzione e aumentare la velocità di visualizzazione.

Scanner 3D da tavolo

Il principio di funzionamento di un tale dispositivo consiste nell'utilizzare due fotocamere, l'immagine da cui viene formata e confrontata. Con l'aiuto di tale scanner vengono creati modelli tridimensionali accurati degli oggetti necessari. Si riflettono con la massima precisione di vari dettagli. Le informazioni vengono trasmesse in formato matematico, informatico e digitale, trasportano dati sulla dimensione, forma, colore dell'elemento scansionato.

Il computer controlla le impostazioni dell'immagine. Tutti i dati ricevuti vengono analizzati e l'immagine appare sullo schermo già nello spazio tridimensionale.

Bacchette cinesi "intelligenti".

Uno del ventunesimo secolo ha presentato all'attenzione del pubblico le bacchette "intelligenti". L'essenza di questa invenzione è che quando le bacchette vengono immerse nel cibo, le informazioni sulla qualità del cibo vengono visualizzate sullo schermo del gadget su cui è installata l'applicazione necessaria. Cioè, lasciando cadere, ad esempio, dei bastoncini nell'olio, sullo schermo verrà visualizzato il messaggio "buono" o "cattivo", in base alla qualità del prodotto controllato.

La situazione con i prodotti in Cina ha spinto gli scienziati a rilasciare una simile invenzione. Molte malattie sono state individuate nel Paese proprio a causa del consumo di alimenti di scarsa qualità. Spesso i prodotti vengono cotti nello stesso olio, il che porta alla comparsa di sostanze tossiche al suo interno.

Gli stick "intelligenti" possono mostrare:

  • freschezza dell'olio;
  • livello di pH;
  • temperatura del liquido;
  • il numero di calorie nella frutta.

I produttori amplieranno le capacità delle bacchette in modo che possano essere utilizzate per determinare più indicatori di assunzione di cibo. non è stato ancora immesso sul mercato pubblico, poiché la produzione di massa non è ancora iniziata.

Invenzione: nanorobot

Ad oggi, molti scienziati stanno cercando di creare nanorobot, macchine in grado di funzionare a livello atomico e molecolare. Tale invenzione consentirà la produzione di materiali molecolari. Sarà possibile, ad esempio, produrre ossigeno o acqua. Anche nella sfera economica potranno creare cibo, carburante e partecipare ad altri processi che garantiscono la vita umana. Tali robot saranno in grado di creare se stessi.

Le nanotecnologie sono un simbolo del futuro e uno dei vettori dello sviluppo della civiltà. Il loro utilizzo è possibile in quasi tutte le sfere della vita umana.

In medicina, l’emergere dei nanorobot porterà alla completa guarigione del corpo umano. Possono essere lanciati nel corpo. Le macchine adeguatamente programmate inizieranno a distruggere virus e altre sostanze nocive presenti all'interno del corpo. Con l'aiuto della nanotecnologia è possibile donare alla pelle umana un aspetto bello e sano.

In ecologia, le macchine elettroniche contribuiranno a fermare l’inquinamento del pianeta. Con il loro aiuto sarà possibile purificare l’acqua, l’aria e altre fonti vitali per la salute umana.

Tali insolite invenzioni dell'umanità possono aiutare a risolvere problemi complessi, ma al momento gli sviluppi sono in fase di ricerca.

Ad oggi sono stati creati alcuni componenti delle future macchine molecolari e si tengono varie conferenze sul tema della creazione di nanorobot.

Esistono prototipi primitivi delle macchine future. Nel 2010 sono state mostrate per la prima volta macchine molecolari basate sul DNA in grado di muoversi nello spazio.

Il mondo della nanotecnologia non si ferma e forse il 21° secolo sarà ancora chiamato il secolo in cui appariranno le invenzioni più insolite.

mondo virtuale

Il nuovo secolo ha portato con sé la comunicazione virtuale, gli appuntamenti, i giochi. Una persona costruisce i propri orizzonti, crea le proprie pagine virtuali nei social network mondiali. Pertanto, possiamo dire che le invenzioni insolite create dalle proprie mani sono i social network.

Lo sviluppo della tecnologia porta a una diminuzione degli incontri reali e propende maggiormente verso la comunicazione virtuale.

Le nuove invenzioni virtuali, le cui insolite funzioni aiutano una persona ad adattarsi in una società virtuale, sono:

Conclusione

Le invenzioni sono stupide e intelligenti, utili e poco utili. Tuttavia, ogni anno le invenzioni insolite del mondo vengono migliorate, sullo sfondo di alcune, ne si sviluppano altre. L'umanità si sforza di inventare qualcosa di straordinario che sorprenderà tutti. Allo stesso tempo, la novità dovrebbe portare comodità nella vita delle persone, rendere in qualche modo la vita più facile a una persona.

Il 21° secolo porterà ancora nuove invenzioni, opportunità insolite, grazie alle quali l’umanità potrà esplorare spazi prima inesplorati e acquisire nuove conoscenze.





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