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科学家将研制摄像机仿生眼 盲人可重见光明(图)

  【搜狐科学消息】据美国生活科学网站报道,美国科学家日前表示,他们目前正在开展一项名为“仿生眼系统”的计划,尝试将摄像机做成的仿生眼,然后直接植入人脑,从而使得盲人能够重见光明。

  据悉,美国的研究人员们希望绕过人脑的正常通路,将摄像机做成的仿生眼直接植入人脑,从而让盲人恢复视力。这种设计被称为“仿生眼睛系统”,目前该系统在猴子身上的实验已经获得了成功。

  研究人员表示,该系统主要就是在盲人的眼镜处安装一对摄影机,这就好比是戴上眼镜那样,将信号直接传输给人的大脑,从而让他们能够拥有正常眼睛视力。


    根据这一新的实验模式,微型芯片会被植入盲人的视网膜后面。患者将配戴装有一个小型视频摄像机的护目镜。
    光线进入摄像机,通过摄像机将图像传送到一个便携的无线计算机进行处理。然后,计算机会将这些信息传送到护目镜上的一个红外线发光二极管屏幕上。护目镜将红外线图像反射给眼睛中的视网膜芯片,刺激芯片上的光电二极管。光电二极管模仿视网膜细胞,将光线转变成电信号,再由里面的视网膜细胞将电信号以神经脉冲的形式传给大脑。

  新旧思路对比:旧思路不易实现

  许多年以来,美国的研究人员一直在探索如何能让盲人重见光明。一直在实验的一种办法就主要是针对视网膜上的健康神经元,也就是通过对眼球内部的感觉组织进行电刺激,模拟光线进入眼睛的效果,生成图像。还有另一种办法是,对负责光信号处理的那部分大脑皮层上的细胞进行电刺激。

  然而,多年来的实验证明,以上两种方法都有缺陷,取得的进展也非常有限。原因就在于,视网膜是一层非常脆弱的薄膜,极易遭到损坏。而大脑皮层内部细胞又极其复杂,很难用人工办法使其生成可读图像。

  于是,美国哈佛大学医学院脑神经科学家约翰-皮扎里斯(John Pezaris)和克莱-雷德(R. Clay Reid)开始对大脑深处被称为丘脑(thalamus)的地方进行研究。丘脑负责大脑皮层和身体其它部位之间的数据传输。

  两位研究者主要对丘脑中被称为外侧膝状体核(lateral geniculate nucleus)的地方进行了研究,这部分是专门进行视觉信号中继传输的。

  开始时,研究人员先观察猕猴看到图像后在电脑屏幕上对应的光点,然后又观察对丘脑进行电刺激后在屏幕上生成的光点。之后,科学家让猕猴不断改变位置,使眼睛观察在电脑屏幕上产生的光点与大脑中电极放置产生的光点相对应。

  研究结果表明,对丘脑进行电刺激可以产生一般视觉图像。据悉,此项研究的具体情况本周将刊登在美国国家科学院的学术网站上。

  新方法的优势:更易形成图像

  研究人员指出,刺激丘脑要比刺激视网膜容易,而且丘脑不像视网膜那么脆弱。同时,刺激丘脑产生的图像要比刺激大脑皮层产生的图像更为逼真。这也就意味着,用刺激丘脑的办法来产生图像较为容易实现。

  美国芝加哥大学一位脑神经科学家尼古拉斯-海佐波勒斯(Nicholas Hatsopoulos)表示:“这种新的办法采纳了另外两种方法的优点的同时还摒弃了它们的不足。”

  实验仍在初级阶段 电极技术或成关键因素

  皮扎里斯在接受采访时也曾经明确表示,他们所研究的丘脑的外侧膝状体核部分目前在外科技术上很难到达,因为这个部位处在大脑的深处。

  但皮扎里斯也同时指出:“将电极植入大脑深处已变得越来越平常。这种技术已被广泛运用在帕金森症等疾病的治疗上。此外,研究人员也正积极探索这种技术,将它运用到抑郁症、强迫症和其它精神疾病的治疗上。”

  他说:“毫无疑问,任何脑外科手术都有一定的危险性,但脑神经科专家们正在不断克服障碍,将脑外科手术的风险控制在能够接受的程度上。”

  由于整个试验目前尚处在初始阶段,研究人员们暂时只使用了两个电极。每个电极只有35微米大小,相当于一根头发宽度的三分之一。研究人员用这两个电极生成猕猴可以感知的两个光点。

  皮扎里斯表示,他们的目标是使用更多的电极以产生更为复杂的图像。外侧膝状体核是一个相对很小的结构,可能无法承受太多的电极插入。但皮扎里斯也指出,随着电极技术的发展,可能会制造出更好的电极来解决这个问题。(雅龙)

(责任编辑:水涨船高)
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