作者：Anthony King， 地平线：欧盟研究与创新杂志

欧洲研究人员正在努力改进这项技术，有一天可以帮助盲人重见光明。

来自西班牙的前科学教师伯娜·戈麦斯 (Berna Gomez) 于 2021 年成为一名科学受试者。在失明 16 年后，她参加了一项恢复感知光能力的实验。

戈麦斯当时 57 岁，在负责视觉处理的大脑区域安装了植入物。该植入物由 96 个微电极阵列组成。

大脑信号

通过将微电极连接到一副眼镜上的摄像机，戈麦斯能够通过视觉破译传送到她大脑的信号。她可以辨别物体的轮廓，识别左手和右手的手势，甚至可以玩迷宫般的电子游戏。

虽然她的案例标志着一个值得注意的进步，但研究人员又向前迈出了一步，将电极做得更小，以便为盲人安装更多数量的电极。这项工作正在改进视觉假体。

瑞士苏黎世大学神经信息学研究所的 Shih-Chii Liu 教授表示：“电极越多，视觉分辨率就越高。”

刘负责协调一个开发高性能电极的项目，该电极比人类头发细四倍左右。

该计划名为NeuraViPeR，于 2020 年 9 月开始，预计持续到 2025 年 2 月底。

稳步前进

2019 年，一项全球疾病负担研究将包括失明在内的视力障碍列为导致残疾的第三大原因。

据一个领先的倡导组织称，欧洲有超过 250 万盲人居民。

失明的主要原因包括白内障，即眼睛的晶状体变得不透明；青光眼，损害视神经；以及与年龄相关的黄斑变性，这会损害视网膜。其他原因包括糖尿病引起的损伤、遗传状况、事故和感染。

其中一些病症可以通过大脑植入来治疗。

由于目前治疗失明的药物有限，对盲人来说最好的帮助往往是导盲犬、手杖或个人协助。

20 世纪 90 年代，科学家们开始在盲人患者的人造眼领域迈出了小步，他们在大脑中负责视觉的部分——视觉皮层——植入电极。这些微小的金属接触点可以与脑细胞相互作用以传达视觉信息。

困难在于电极仍然相对庞大，并且只能植入有限数量的电极到脑组织中。

更多电极

尽管取得了巨大成功，戈麦斯体内的植入物仍缺乏足够的电极数量，无法让她识别物体或恢复日常生活所需的足够视力。她植入了六个月。

如今，神经技术的进步使得减小电极的尺寸成为可能，因此可以通过手术将大约 100 个电极植入大脑。但这对于所需的分辨率来说仍然太少。

为了能够识别现实世界中的脸部或足够多的物体轮廓来导航（例如在一个房间中），盲人需要通过手术将 1,000 到 2,000 个电极插入视觉皮层。

“正常视觉的分辨率为100万像素，”刘说。

NeuraViPer 正在开发的植入物包含数千个嵌入柔性条中的电极。这将显着提高视觉分辨率，并通过降低疤痕或负面免疫反应的风险来提高植入物的安全性。

信息高速公路

增加电极数量只是解决方案的一部分。如果视觉假体要恢复盲人的视力，它们还需要能够传输比目前更多的信息。

简而言之，需要增加电极的容量以刺激大脑并有效地传达相机捕获的图像。

“失明确实是一个大问题，”比利时鲁汶大脑研究所神经科学教授彼得·詹森说。“我们对这些人几乎没有治疗选择。”

詹森正在领导一个单独的项目，研究改善电极刺激模式的方法，以便它们能够向大脑神经元传递更多信息。该项目名为HyperStim，于 2022 年 11 月启动，将运行四年。

目前的视觉假体使用非常简单的刺激模式。HYPERSTIM 正在寻求对可用电极应用更复杂的电极。目标是获得至少是物理电极数量 20 倍的分辨率，从而从根本上提高可能实现的视觉质量。

学习曲线

詹森表示，第一批在大脑中安装视觉假体并连接到外部摄像头的盲人不会突然完全恢复视力。这是因为植入后大脑本身需要时间来解码从相机接收到的信息。

“大脑必须学习如何解释电刺激，”詹森说。

大脑中可能会产生带有物体轮廓和轮廓的粗糙黑白图像，而不是完全恢复视力——尽管如此，这足以赋予人更大的灵活性和独立性。

总而言之， HyperStim 和 NeuraViPeR 等项目推动的医疗技术进步意味着失明人士的前景一直在改善。