能看到一條畫(huà)在白板上的黑線，對(duì)一個(gè)普通人來(lái)說(shuō)沒(méi)什么了不起，但對(duì)于失明16年的戈麥斯來(lái)說(shuō)，卻是十分驚喜的。
因視神經(jīng)病變破壞了連接眼睛和大腦的神經(jīng)，42歲的戈麥斯至此失明，甚至感受不到一點(diǎn)光線；16年后，一項(xiàng)“新技術(shù)”讓58歲的她重見(jiàn)光明——雖然看到的僅是黃白色的點(diǎn)和圖案。
佩戴著裝備有相機(jī)的眼鏡的戈麥斯
類(lèi)似人工耳蝸與起搏器
這歸功于一副經(jīng)過(guò)改進(jìn)的眼鏡，該眼鏡被涂黑并配備了微型相機(jī)——已連接到處理實(shí)時(shí)視頻輸入的計(jì)算機(jī)，并將其轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)。 懸掛在天花板上的電纜將系統(tǒng)連接到嵌在戈麥斯頭骨后部的端口，該端口與大腦后部視覺(jué)皮層中的100電極植入物相連。借助該系統(tǒng)，她能看到吸頂燈、人和印在紙上的字母、基本圖形，甚至能玩一款簡(jiǎn)單小游戲。
以上是米格爾·埃爾南德斯大學(xué)神經(jīng)工程系主任愛(ài)德華多·費(fèi)爾南德斯（Eduardo Fernandez）數(shù)十年研究的成果。而長(zhǎng)期以來(lái)，大多數(shù)研究者都嘗試通過(guò)人工眼睛或視網(wǎng)膜，幫助失明患者恢復(fù)視力，取得了一定成功。在商業(yè)化案例上，尤以Second Sight較為典型，它分別在2011、2013年獲得批準(zhǔn)，在歐洲和美國(guó)銷(xiāo)售人造視網(wǎng)膜。
但對(duì)那些連接視網(wǎng)膜和視覺(jué)皮質(zhì)的神經(jīng)受到損害的患者而言，這種方法并不管用。費(fèi)爾南德斯通過(guò)植入技術(shù)直接直接向大腦傳輸信號(hào)實(shí)現(xiàn)了突破。其實(shí)該技術(shù)原理并不新鮮，數(shù)十年來(lái)，主流醫(yī)療設(shè)備一直都在利用其基本原理，譬如起搏器、人工耳蝸。
以人工耳蝸為例，它主要由兩部分組成：處理系統(tǒng)和內(nèi)耳植入體。前者對(duì)外部麥克風(fēng)產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行處理，并將數(shù)字信號(hào)傳輸給后者；后者的電極把電流傳輸給附近的神經(jīng)，大腦對(duì)神經(jīng)傳來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理。至1961年面世以來(lái)，目前人工耳蝸已被全球超過(guò)50萬(wàn)人使用。
曲折的實(shí)驗(yàn)歷程
事實(shí)上，此前類(lèi)似實(shí)驗(yàn)早已存在，但幾乎沒(méi)有成功案例。
據(jù)悉，早在1929年，德國(guó)神經(jīng)科醫(yī)生奧特弗里德·弗里斯特（Otfrid Foerster）在一次手術(shù)期間發(fā)現(xiàn)，在患者視覺(jué)皮質(zhì)中插入一根電極，患者會(huì)看到一個(gè)白點(diǎn)。此后，科學(xué)家和科幻作者設(shè)想出各種人造視覺(jué)系統(tǒng)：信號(hào)傳播路線為相機(jī)-計(jì)算機(jī)-大腦；更有甚者開(kāi)發(fā)出了初步的系統(tǒng)。
2000年代初期，這一假設(shè)成為現(xiàn)實(shí)。生物醫(yī)學(xué)研究人員威廉·多貝利（William Dobelle）在一名自愿接受試驗(yàn)的患者頭部安裝了人工視覺(jué)系統(tǒng)，但在開(kāi)啟系統(tǒng)不久后，患者發(fā)生痙攣并倒在地上。原因是因?yàn)殡娏鬟^(guò)高，對(duì)大腦的刺激過(guò)強(qiáng)，超出了正常范圍。
與多貝利相比，費(fèi)爾南德斯要保守得多，背后的細(xì)節(jié)也要復(fù)雜得多：
首先，要解決相機(jī)問(wèn)題，即人類(lèi)視網(wǎng)膜會(huì)生成何種信號(hào)？為此，他從剛剛死去的人眼睛中取出視網(wǎng)膜，將視網(wǎng)膜與電極相連，并暴露在光線下了解電極的信號(hào)；其團(tuán)隊(duì)還利用AI技術(shù)，將視網(wǎng)膜輸出的電信號(hào)與簡(jiǎn)單的視覺(jué)輸入匹配，以編寫(xiě)軟件便于自動(dòng)模擬該過(guò)程。
其次，要將電信號(hào)傳輸給大腦。在費(fèi)爾南德斯研制的人工視覺(jué)系統(tǒng)中，一根電纜與多通道神經(jīng)電極（尺寸略小于AAA電池凸起的正極）相連。多通道神經(jīng)電極上有100個(gè)微型電極，每個(gè)電極可向1-4個(gè)神經(jīng)元傳輸電流。在患者頭部植入多通道神經(jīng)電極時(shí)，電極會(huì)穿過(guò)大腦表面。為確保安全，還必須對(duì)電極逐個(gè)校準(zhǔn)，逐步加大電流，直到受試者產(chǎn)生光幻視。
多通道神經(jīng)電極有100個(gè)微型電極
商業(yè)化：挑戰(zhàn)與前景
成功不是一蹴而就的，費(fèi)爾南德斯也有著對(duì)系統(tǒng)功能細(xì)節(jié)的諸多擔(dān)憂。
首先，人體免疫系統(tǒng)會(huì)攻擊電極，在電極周?chē)a(chǎn)生瘢痕組織，從而削弱信號(hào)。其次，目前無(wú)法知道電極的正常使用壽命——對(duì)于要通過(guò)腦部手術(shù)才能使用的醫(yī)療設(shè)備而言，使用壽命是重要的先決條件。后，不清楚大腦從多通道神經(jīng)電極接受信號(hào)的負(fù)載能力，無(wú)法貿(mào)然提升圖像分辨率，以“確?！被謴?fù)視力。
為此，費(fèi)爾南德斯表示，盡管開(kāi)展了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，但動(dòng)物無(wú)法表達(dá)感受，未來(lái)數(shù)年，還會(huì)在5名失明患者植入該系統(tǒng)。另外他還指出，類(lèi)似人工耳蝸，人工視覺(jué)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)真正普及，還需要通過(guò)無(wú)線方式向電極傳輸信號(hào)和電能；但目前該系統(tǒng)還需要使用有線連接，未來(lái)也需要許多次迭代才可能定型。
不過(guò)值得期許的是，全球失明患者達(dá)到3600萬(wàn)，費(fèi)爾南德斯的方法它繞過(guò)了眼睛和視神經(jīng)，能滿足人工視網(wǎng)膜無(wú)法解決的其中大部分患者的需求。一旦該技術(shù)試驗(yàn)成功并走上臨床，勢(shì)必能掀起一股浪潮，我們也期待更多團(tuán)隊(duì)能投入到該技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中。
參考資料：
https://www.technologyreview.com/s/615148/a-new-implant-for-blind-people-jacks-directly-into-the-brain/
聲明：本文版權(quán)歸原作者所有，轉(zhuǎn)載文章僅為傳播更多信息，如作者信息標(biāo)記有誤，或侵犯您的版權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們，我們將在及時(shí)修改或刪除內(nèi)容，聯(lián)系郵箱：marketing@360worldcare.com
