视网膜劈裂(症)

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TUhjnbcbe - 2024/12/15 17:55:00
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研究人员已经成功地绕过了眼睛,使用大脑植入装置使患者恢复基本视力。

“那里(Allí)”,伯纳德塔·戈麦斯用母语西班牙语说道,一边指着一臂距离之外白色纸板上的黑线。“那里。”

伯纳德塔·戈麦斯

对于一个57岁的女人来说,这并不是一件了不起的装具,但戈麦斯是个盲人。而且她已经失明十多年了。在戈麦斯42岁的时候,中毒性视神经病变破坏了连接她的眼睛和大脑的神经束,导致她完全失明,甚至无法感受到光。

但是在经历了16年的黑暗之后,戈麦斯获得了六个月的时间,在这期间她可以看到一个低分辨率的世界,尽管只是发光的黄白色圆点和形状。这

要归功于一副经过改造的眼镜,这副眼镜被涂黑并配备了微型相机。该设备连接的计算机可处理实时视频输入,并将其转换为电子信号。

天花板上悬挂下来的电缆将系统连接到戈麦斯颅骨后部植入的端口,最终将信号传导到与端口相连的植入在大脑后部视觉皮层中的根电极。

伯纳德塔·戈麦斯戴着装配有相机的眼镜。不幸的是,大脑植入装置已经从她的脑中取出,因为它目前还是一种临时装置。

借助这一系统,戈麦斯能看到天花板上的灯、字母、印刷在纸上的基本形状,还有人。她甚至玩了一个类似《吃豆人》的游戏,这个简单的游戏也是直接输送到她的大脑的。

戈麦斯首次重见光明是在年底,这是位于西班牙埃尔切市的米格尔·埃尔南德斯大学神经工程主任爱德华多·费尔南德斯(EduardoFernandez)数十年研究的成果。

他的最终目标是让全世界的万盲人重见光明。费尔南德斯的方法十分令人振奋,因为它绕过了眼睛和视神经。

早期研究试图通过人造眼睛或视网膜来恢复盲

人的视力。这些方法有一定效果,但是像戈麦斯这样的绝大多数盲人都是连接视网膜和大脑后部的神经系统受到了损害。

因此假眼不能使他们重见光明。这就是为什么SecondSight公司放弃了20年的努力,在年将工作重心从视网膜转移到了大脑皮层。

年,该公司获批在欧洲(以及年在美国)出售一种针对视网膜色素变性疾病的人造视网膜。(SecondSight公司称,超过人在使用他们的ArgusII视网膜假体。)

在最近一次去栽满棕榈树的埃尔切市拜访费尔南德斯时,他告诉我,植入技术的发展和对人类视觉系统的更精细的认知,使他获得了直接对大脑进行操作的信息。他说:“神经系统中的信息和电子设备中存储的信息没什么不同。”

通过直接向大脑传输信号让失明患者重见光明听起来确实大胆,但数十年来,主流医学所使用的植入人体的电子装置一直都在利用这个基本原理。“现在”,费尔南德斯解释说,“已经有许多电子设备与人体交互,起搏器就是其中之一。在感官系统中,我们有人工耳蜗。”

爱德华多·费尔南德斯(EduardoFernand

上面提到的后一种设备是费尔南德斯为戈麦斯制造的听觉假体:它由外部麦克风和处理系统组成,处理系统可将数字信号传输到内耳重的植入体。植入体的电极把电流传输给附近的神经,大脑就能将信号转换成声音了。

人工耳蜗于年首次被植入听觉障碍患者体内,目前协助全球超过五百万人顺利进行日常生活中的对话。

“伯纳(伯纳德塔·戈麦斯的简称)是我们的首位病人,在接下来的几年中,我们将在另外五个盲人中植入电极,”费尔南德斯说道。“我们已经进行了类似的动物实验,但是猫和猴子说不出来它们看到了什么。”

伯纳可以。

参加实验需要极大的勇气。植入电极需要给这个其他方面健康的盲人做脑手术,而脑手术一直是具有风险的。半年之后电极还要再取出来,因为这种假体尚未被批准长期使用。

钉床

如果说戈麦斯能恢复视力背后的原理——将相机产生的视频信号传输给大脑——相当简单,但细节要复杂得多。

费尔南德斯及其团队首先需要解决相机这一部分。人类视网膜会产生什么样的信号?为了回答这个问题,费尔南德斯从最近去世的人眼中取出视网膜,将视网膜与电极相连,把视网膜暴露在光线下,从而测量电极收到的信号。

实验的下一步,是记录下电信号并将它传输给大脑。在费尔南德斯为戈麦斯研制的视觉假体中,一根电缆与一种常见的神经植入体相连,这种神经植入体被称为犹他电极阵列,略小于AAA电池(中国的7号电池)凸起的正极。

植入大脑的电极阵列上有个电极,看起来就像是一个微型钉床。

费尔南德斯说,“我们这个方法的优势在于,电极阵列的电极穿进大脑,紧靠神经元”。因此植入体产生视觉所需的电流远低于多贝利系统,大大降低了发生痉挛的风险。

像人工耳蜗一样,视觉假体最后要真正普及,就需要将信号和电能无线传输经头骨到达电极。

但目前,该团队在实验中使用的假体还需要使用有线连接,这样在最终确定设计前最便于更新硬件设施。

在10*10像素的分辨率下,这也可能差不多是戈麦斯试用的系统的最大分辨率,人能识别基本的形状,例如字母、门框和人行道。但脸部轮廓要复杂得多,更不用说人了。因此费尔南德斯使用图像识别软件增强了他的系统,软件能识别房间内的人,同时向戈麦斯的大脑发送一种她能识别的光幻视。

费尔南德斯和他指导的研究生

在费尔南德斯的实验室,他给了我一次机会来试用他用来给患者做检查的无创设备。

戈麦斯去年参加这个具有重大突破意义的实验时,就坐在我现在所坐的真皮椅子上。一位神经学家手持一根带有两个圆环的棒,将圆环贴在我头部两侧。这个装置被称为“蝴蝶线圈”,与一个可以发出电磁脉冲,刺激神经元的盒子相连——这种现象就是经颅磁刺激。

第一次刺激给我的感觉是好像有人在敲我的头皮,我的手指不由自主地蜷缩了起来。费尔南德斯笑着说,“你看,起作用了!刚才刺激的是你的皮层运动区。现在我们将尝试让你产生光幻视。”

神经学家调整了那根棒的位置,让机器快速发出脉冲。

当她开始后,我感受到了强烈的电流“滋滋”声,好像是有人把我的后脑壳当作门环一样。虽然我睁着眼,但还是看到了一条明亮的水平线划过我的视野的中心,和两个闪烁的三角形,三角形内部像电视屏幕没信号时的雪花。这些幻视可谓来去匆匆,只留下一点残光。

费尔南德斯说,“这跟戈麦斯能看到的东西很像。”区别在于只要信号传输到她的大脑,她所“看到”的世界就稳定了。戴着眼镜的时候,她也可以转过头环顾房间。而我所看到的仅仅是电刺激大脑在脑内产生的幻像。

实际上,16年来,戈麦斯终于可以第一次伸手触摸她看到的这个世界了。

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