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视觉语言硅芯片可治疗老年黄斑点退化

时间:2005-11-22 09:28来源:慧聪网 作者:bioguider 阅读:
  许多人都知道,耳闻不如眼见;但是,愈来愈多人连眼见的都不再可信。直线变成曲线,数字和文字忽明忽暗,彩色也褪成灰色。一个人如患上最常见的致盲病因  ──  老年黄斑点退化,眼前的世界就会逐渐如垂幕般消失。

  幸好,资深眼科研究医学家费斯曼博士  (Harvey  Fishman,  MD,  PhD)  深具远见,他的目标就是重建眼睛。每四名年逾65岁的美国人之中,就有一人患上黄斑点退化,另外每年新症十三万。由于人口急剧老化,这数目将会逐年攀升。  

        费斯曼博士说,急性黄斑点退化就像心脏病一样,原因很多  ──  多年来备受眼疾困扰的结果。今日的医学科技只可延缓疾病恶化,却未能彻底根治。

        费斯曼博士与眼科医学教授布文简医生  (Mark  Blumenkranz,  MD)  ,联同各科专家合作研究,要根治失明。费斯曼博士认为,方法就是一块掌握视觉语言的硅芯片。他说:“这是眼科中尚未被探索的研究领域。”如要完成目标,他和研究小组仍有漫漫长路要走,但目前已见曙光初露。

        黄斑点退化的早期征状,包括眼睛的一部份机能出现损耗,这部分就是色素上皮层,亦即包着眼球后方的细胞保护层。如果医护人员能及早验出,损耗了的色素上皮层就可以修复,并成功治愈。但万一此保护层失效,视网膜的细胞──  即眼睛的微型处理器  ──  亦会随之逐步坏死。

        视网膜的作用是接收光讯号,然后把讯号传送至神经节细胞,再直达脑部。视网膜的功能非常精密,有人甚至认为视网膜本身就是一个微型脑。简而言之,丧失视网膜的眼睛,就像没有底片的相机一样,费斯曼说:“影像因此不能形成。”

        他续说:“黄斑点退化引致其中一条电路中断,但其它细胞依然健全,功能正常。于是我们可试图进入眼球内,把底片换掉。”费斯曼并非作此尝试的第一人。早于1956年,有人发现在视网膜后方放置感光的硒电池(selenium  cell),可短暂恢复失明病人的感光能力。自此,许多研究者尝试透过不同途径进入脑的视觉系统:例如透过以脑部为终点的电极或包围视觉神经这条由眼至脑的讯息高速公路。

        在九十年代初,研究者已开始钻研此方法:在视网膜上植入假体的视觉芯片。研究视觉芯片的专家遍布全球,如美国、德国和日本等地。但一直未见重大突破。暂时置入的芯片可令失明病人对光有敏感度,但与实际恢复视力仍有很大距离。

        费斯曼涉足研究视网膜代替品的时间尚不久,但已带来了许多创新意念。他的研究小组从不同角度切入,解决不同层次的问题,由制造芯片到每项手术细节,都全面顾及。

        眼睛除了对光有反应,亦可分辨光暗,因此有些细胞要受到刺激,有些细胞就要受到抑制。费斯曼发现,现有芯片的不足之处,是因为未能保留光暗差的讯号。

        眼科医学教授和研究项目伙伴马莫医生  (Michael  Marmor,  MD)  说:“视网膜上的细胞排列非常准绳;若只随意把芯片放在中间位置,并不能有意识地把讯号传送到脑部。”研究的最终目标是研制出一块芯片,以补替损耗了的感光细胞,然后把讯号化为脑能理解的语言,并传送至脑部。因此研究人员面临的挑战,就是把眼睛的每个细胞与数码录象机的图点对应连接起来,令芯片可以与眼睛的健康细胞“沟通”。为达到此目的,研究者已掌握如何培育神经细胞的生长。

        首先,他们会制作细胞生长模式的印章。化学工程系助理教授宾缇博士  (Stacey  Bent,  PhD)  说:“就像小孩子用的胶印章,但其细节极为精密。”这个印章并不是印在墨垫上,而是把细节模式印上神经细胞的生长因素。当生长中的神经细胞触及已印上的轨迹,它就会紧贴着轨迹,循着z式路线或其它模式而生长。宾缇说:“这样,神经细胞就会准确地生长在芯片上指定的图点位置。”

        其他视觉芯片的作法,是尝试透过电流与眼睛的健康细胞沟通,费斯曼则希望能制造一块芯片,利用更准确的化学语言传递讯号。马莫说:“不同的化学物质带给细胞不同的讯息。如果你只管用电流刺激视网膜,它只会感到有光,但透过神经递质(neurotransmitter),就能获取更多细节的讯息。”

        此研究队伍的进度非常惊人。于2002年5月的视觉及眼科研究协会会议上,费斯曼已发表报告,解释神经递质和生长因素如何能够刺激及导向神经细胞在芯片上的生长。他们现则已经在处理芯片设计和手术。费斯曼说:“如果一年前你告诉我今日能有此成绩,我一定以为你在说笑。”但面前仍有难关重重。

        加州拉赫亚市萨克研究所  (Salk  Institute,  La  Jolla)  的神经学家伊高曼博士  (David  Eagleman,  PhD)表示:“很有希望,但实际是否可行则有待验证。”他说,视网膜的排列密码尚未解开,因此到底芯片能否发放和传送正确的讯号,仍属未知之数。但他补充,人脑拥有极大的灵活性,所以有可能适应新的视觉讯号。

        史丹佛大学所研制的芯片,即使未能完全解决电子视力的问题,费斯曼预期此项科技的发展,将能为其它重要的医学范畴作出贡献,从施药方法到脊椎神经创伤治疗等。他说:“结合微型科技及细胞生物学的顶尖技术,我们将能发展出新的治疗方法。”(责任编辑:泉水)
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