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明?
對,沒錯,這不是科幻片,這是科學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,已經持續了數十年,由于植入裝置上的局限,目前能重現的視覺像素,還非常有限,
不過,在最新的Science上,這一領域取得了重要突破:研究人員開發出了高分辨率的裝置,讓更復雜更多像素的視覺重現,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,是由荷蘭神經科學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?就讓我們來詳細看看,
繞開人眼的視覺:光幻視
繞開人眼產生視覺,是通過一種名為光幻視的生理現象實現的,
大家現在可以閉上眼睛,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,所產生的光感。
除了機械刺激外,研究發現,電刺激、磁刺激以及藥物,都可能產生光幻視。
早在數十年前,便已有實驗表明:當電流刺激大腦特殊位置時,會產生光幻視,
這種直接刺激大腦產生的光幻視,便真正地讓繞開了人眼、產生視覺成為可能,
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系,研究者們一直嘗試開發了一種電極植入物,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,被稱作皮質視覺假體(CVPs)。
理論上,可以將人工生成的圖像轉換成電流信號,通過裝置刺激大腦,最后創造出可感知的視覺,
但是,以往類似的植入電極,總是受到位置、功率和數量的限制,產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,這為產生更加復雜的光幻視圖像,打下了基礎,
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,在事先已經接受了特定形狀(如字母)的識別訓練,
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,報告單個刺激產生光幻視的位置;
多個電極同時產生微刺激,創造一個字母形式的感知;
一系列電極進行微刺激,產生在某個方向上的運動。
最終結果顯示,通過植入的人工裝置,猴子能夠產生視覺感知,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中,給我們列舉了還需解決的幾個關鍵問題:
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,有必要創建具有高通道數的無線技術;
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,但是這項研究帶來的高分辨率像素,已經是一個重大的突破,
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量,以及我們能夠產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,盲人復明,未來可期。