视觉语言硅芯片:老年黄斑变性的新希望
时间:2005-11-22 09:28 来源:未知 作者:Harvey Fishman 等 点击:次
老年黄斑变性(Age-related Macular Degeneration, AMD)是导致老年人不可逆视力丧失的主要原因之一。患者常经历直线扭曲、视物模糊、颜色褪变等症状,最终视野中央出现暗区。据统计,美国65岁以上人群中约25%患有此病,每年新增病例13万。随着人口老龄化,这一数字将持续上升。 资深眼科研究员Harvey Fishman博士(医学博士、哲学博士)致力于重建视觉功能。他指出,AMD如同心脏病,是多年眼部累积损伤的结果。目前医学仅能延缓病程,无法根治。Fishman博士与眼科教授Mark Blumenkranz博士及多学科专家合作,探索一种基于硅芯片的视觉语言技术,旨在恢复失明患者的视力。Fishman称:“这是眼科中尚未被探索的研究领域。”尽管前路漫长,但已初见曙光。 AMD早期表现为视网膜色素上皮层(RPE)功能衰退。RPE是眼球后方的细胞保护层,若及早干预,可修复并治愈。一旦RPE失效,视网膜感光细胞(相当于眼睛的“微型处理器”)将逐步坏死。视网膜负责接收光信号,并将其传递至神经节细胞,最终到达大脑。视网膜功能极为精密,甚至被视为“微型脑”。失去视网膜的眼睛如同没有底片的相机,无法形成影像。 Fishman解释:“AMD导致其中一条电路中断,但其他细胞依然健全。因此,我们试图进入眼球,更换‘底片’。”这一思路并非首创。1956年,研究者发现将感光硒电池置于视网膜后方,可短暂恢复失明患者的感光能力。此后,众多研究者尝试通过脑部电极或视觉神经通路进入视觉系统。20世纪90年代初,视网膜植入假体芯片的研究兴起,全球(美国、德国、日本等)团队竞相探索,但进展有限。现有芯片仅能使患者对光有微弱感知,远未达到实用视力。 Fishman团队从多角度创新,涵盖芯片制造与手术细节。他们发现,现有芯片的缺陷在于无法保留光暗对比信号。视网膜细胞需精确排列,才能将信号有意识地传递至大脑。研究伙伴、眼科教授Michael Marmor博士强调:“随意放置芯片无法实现有效信号传递。”最终目标是制造一块芯片,替代受损感光细胞,并将信号转化为大脑可理解的“语言”。为此,需将每个视网膜细胞与芯片像素点精确对应,实现芯片与健康细胞的“沟通”。 团队已掌握引导神经细胞定向生长的技术。化学工程助理教授Stacey Bent博士介绍:“我们制作细胞生长模式的印章,如同精密胶印,将神经生长因子印在芯片上。”当神经细胞触及印迹,便沿预定轨迹生长,形成Z形或其他模式,从而精确附着在芯片指定位置。 与其他视觉芯片依赖电流刺激不同,Fishman团队采用更精准的化学语言——神经递质。Marmor解释:“不同化学物质传递不同信息。电流仅告知‘有光’,而神经递质能提供更多细节。”2002年5月,在视觉与眼科研究协会会议上,Fishman报告了神经递质和生长因子如何引导神经细胞在芯片上生长。目前团队正处理芯片设计与手术细节。Fishman感慨:“若一年前告诉我今日成果,我定以为在说笑。”但挑战依然严峻。 加州拉赫亚市萨克研究所神经学家David Eagleman博士评价:“前景光明,但可行性待验证。”他指出,视网膜的排列密码尚未完全破解,芯片能否发送正确信号仍是未知。但他补充,人脑具有高度可塑性,可能适应新的视觉信号。即使未能完全解决电子视力问题,Fishman预期该技术将惠及其他医学领域,如药物递送和脊髓损伤治疗。他说:“结合微型科技与细胞生物学,我们将发展出新的治疗方法。” (责任编辑:泉水) |