植入視覺研究取得重要突破 失明的人也能重新“看見”

繞過人眼，只需往大腦中植入一個裝置，在電流刺激后，就可以讓失明患者成功復(fù)明?

對，沒錯，這不是科幻片，這是科學(xué)家們對于失明患者重獲視覺的一項研究。

這種植入視覺的研究，已經(jīng)持續(xù)了數(shù)十年，由于植入裝置上的局限，目前能重現(xiàn)的視覺像素，還非常有限。

不過，在最新的Science上，這一領(lǐng)域取得了重要突破：研究人員開發(fā)出了高分辨率的裝置，讓更復(fù)雜更多像素的視覺重現(xiàn)，成為可能。

在之后的驗證中，通過電流刺激，這個裝置，成功讓實驗猴「看見了」。

這項研究，是由荷蘭神經(jīng)科學(xué)研究所等院校團隊帶來的。

繞過人眼，植入視覺，高分辨率?這都是怎么做到的?就讓我們來詳細(xì)看看。

繞開人眼的視覺：光幻視

繞開人眼產(chǎn)生視覺，是通過一種名為光幻視的生理現(xiàn)象實現(xiàn)的。

大家現(xiàn)在可以閉上眼睛，用手去輕微摁壓眼珠，是不是能感覺到有光圈?

對，這就是光幻視，這是由外界受到了的刺激，傳遞給了大腦，所產(chǎn)生的光感。

除了機械刺激外，研究發(fā)現(xiàn)，電刺激、磁刺激以及藥物，都可能產(chǎn)生光幻視。

早在數(shù)十年前，便已有實驗表明：當(dāng)電流刺激大腦特殊位置時，會產(chǎn)生光幻視。

這種直接刺激大腦產(chǎn)生的光幻視，便真正地讓「繞開了人眼、產(chǎn)生視覺」成為可能。

高分辨率的植入裝置

正是基于電流和光感之間這種獨特的聯(lián)系，研究者們一直嘗試開發(fā)了一種電極植入物，來作為研究的橋梁。

這種植入物，是幫助生成視覺的人工裝置，被稱作皮質(zhì)視覺假體(CVPs)。

理論上，可以將人工生成的圖像轉(zhuǎn)換成電流信號，通過裝置刺激大腦，最后創(chuàng)造出可感知的視覺。

但是，以往類似的植入電極，總是受到位置、功率和數(shù)量的限制，產(chǎn)生的光幻視感知像素往往是很少的。

而在這項研究中一大亮點，便是研究者開發(fā)出了新裝置：相對于之前，有了更高的分辨率，包含1024個電極的陣列。

1024個電極是什么概念?簡單理解的話，可以將一個電極的刺激，理解成一個像素點。

在正常情況下，創(chuàng)造一個字母形式的感知，只需要8-15個像素點。

而這次共有1024個電極，極大地提高了目前已有的感知「像素」，這為產(chǎn)生更加復(fù)雜的光幻視圖像，打下了基礎(chǔ)。

之后，在猴腦實驗中，這一裝置的可靠性和有效性，也得到了驗證。

在驗證實驗中，研究者將這個電極裝置，植入了兩只猴子的大腦視覺皮層。

這些猴子，在事先已經(jīng)接受了特定形狀(如字母)的識別訓(xùn)練。

研究人員讓受試猴子由易到難，完成了一系列的測試：

通過眼球運動，報告單個刺激產(chǎn)生光幻視的位置;

多個電極同時產(chǎn)生微刺激，創(chuàng)造一個字母形式的感知;

一系列電極進行微刺激，產(chǎn)生在某個方向上的運動。

最終結(jié)果顯示，通過植入的人工裝置，猴子能夠產(chǎn)生視覺感知，并成功識別出形狀，這些感知包括移動的點、線條和字母等。

他們能夠立即識別出這些特定視覺形狀，就像它們真的通過眼睛看見了一樣。

重見光明，還有幾步路

這項最新研究，帶來了希望。不過，到重見光明，還有幾步路要走。

研究人員在最后總結(jié)中，給我們列舉了還需解決的幾個關(guān)鍵問題：

在裝置上，需要進一步提高電極密度，減少體積，增加像素;

在通信上，有必要創(chuàng)建具有高通道數(shù)的無線技術(shù);

裝置材料上，還得改進生物相容性電極，以減少或避免裝置給人體帶來的副作用。

不過，雖然還需要攻克幾大難關(guān)，但是這項研究帶來的高分辨率像素，已經(jīng)是一個重大的突破。

該研究的通訊作者Roelfsema，便這樣說道：

我們植入視覺皮層的電極的數(shù)量，以及我們能夠產(chǎn)生高分辨率人工像素的圖像，都是前所未有的。

完全有理由相信，盲人復(fù)明，未來可期。