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治疗失明新希望!向大脑中植入电极产生光点,盲人将来也能看见世界了

2020-12-10 15:32 前瞻网   

 

治疗失明新希望!向大脑中植入电极产生光点,盲人将来也能看见世界了

眼睛一闭,我们就看不到任何画面,这是基本常识。然而近日科学家通过向大脑植入电极,彻底颠覆了这一常识。

当然,这一研究的实验对象是猴子。

研究人员使用了一种高清神经假体来触发猴子对可辨别形状的感知,这种设备被植入猴子的视觉皮层,使它们看到压眼闪光(phosphenes)。这些人造点可以以有意义的模式显示,最终被用来代表现实世界中的物体,这将是治疗失明的一个显著进步。

在发表的论文中,研究人员写到:“长期以来,视觉皮层的电刺激一直被认为是恢复盲人视力的一种方法。”

这个想法实际上可以追溯到20世纪70年代,科学家们已经做了很多尝试来刺激大脑,使其产生人工图像。然而,这些现有的解决方案一次只能产生少量的数据,即像素,这极大地限制了它们的实际应用。

由于尖端的植入技术,即新材料和更好的微电子技术,科学家创造了一种具有1024个电极的大脑植入物的新方案。更重要的是,新的植入物比以前的更稳定和耐用。

电极的工作原理是用微小的电脉冲刺激视觉皮层,从而引发对幻视的感知,幻视可以出现在人视野的特定区域。

这项研究由荷兰神经科学研究所的彼得·罗尔夫塞玛(Pieter Roelfsema)主导,科学家利用1024通道神经假体,能够唤起“可解释的人工感知”。

此次实验中植入物制造的人工像素数量是前所未有的,植入的电极达到了1024个,而以前植入的电极从没有超过200个。

在实验的第一阶段,研究人员训练两只视力正常的猴子跟踪和识别现实生活中传递给它们的物体。然后,研究人员用幻视复制这些训练练习。

装有大脑植入物的猴子首先被要求执行基本任务,比如移动眼睛来指示幻视的位置。然后,这些猴子接受了更复杂的任务测试,比如指示幻视的运动,这是通过触发线性序列的闪光幻视来完成的。

令人难以置信的是,猴子还能够识别字母,这是由8到15个电极同时放电产生的。

“在植入电极之前,我们对它们进行了广泛的训练,让它们可以用眼睛来完成任务,”罗尔夫塞马说。“但当我们在脑部手术后激活神经假体时,猴子立即识别出强加在他们大脑中的物体。”

实验显示,猴子能够识别形状,包括线条、移动的点和字母,这为实现人工视觉提供了希望。如果研究成熟,类似的技术可以用来治疗患有严重眼睛损伤或眼睛和视神经退行性疾病的人。植入物绕过了眼睛中的视觉处理,直接作用于大脑中的视觉皮层。

引发压眼闪光感知的大脑植入物已经在人类中使用。一名参与此研究的科学家已经在盲人身上测试了相同类型的电极,但是因为电极数量太少,因此识别的效果并不理想。

就局限性而言,研究中使用的电极在几年后会退化并停止工作。研究团队目前正在研究其他电极材料,以延长神经假体的寿命。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4114RWL

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