科學家研發配備10500個電極的視網膜植入物為盲人提供人工視力
能夠讓盲人重見光明,聽起來像是奇蹟,甚至是科幻小說的內容。而這一直是科學家們面臨的最大挑戰之一。在EPFL工程學院擔任美敦力神經工程(LNE)教席的Diego Ghezzi將這個問題作為研究重點。
自2015年以來,他和他的團隊一直在開發一種視網膜植入物,與配備攝像頭的智能眼鏡和一台微電腦一起工作,旨在通過使用電極來刺激盲人的視網膜細胞,給他們提供一種人工視覺。
嵌入智能眼鏡中的攝像頭捕捉佩戴者視野中的圖像,並將數據發送到放置在眼鏡其中一個末端的微電腦。微電腦將數據轉化為光信號,傳輸到視網膜植入物中的電極。然後電極刺激視網膜,使佩戴者看到一個簡化的黑白版本的圖像。這個簡化版本是由視網膜細胞受到刺激時出現的光點組成的。然而,佩戴者必須學會解讀眾多的光點,才能辨別出形狀和物體,這就像在夜空中看星星一樣,可以學會識別特定的星座。盲人患者在這種系統中也會看到類似的東西。
唯一的問題是,該系統還沒有在人類身上進行測試。研究團隊首先需要確定他們的結果。他們還沒有被授權將設備植入人類患者體內,因為獲得醫療批准需要很長的時間。於是他們想出了一個虛擬測試的過程,這是一種變通的方法。工程師們開發了一個虛擬現實程序,可以模擬患者使用植入物時的情景,他們的研究成果剛剛發表在《通信材料》上。
目前,有兩個參數用來衡量視覺,即視場和分辨率。因此,工程師們也使用這兩個參數來評估他們的系統。他們開發的視網膜植入物包含10500個電極,每個電極的作用是產生一個光點。這些點之間的距離必須足夠遠,患者可以分辨出其中兩個相近的點,但必須有足夠多的點來提供足夠的圖像分辨率。
工程師們還必須確保每個電極都能可靠地產生一個光點,確保兩個電極不會刺激到視網膜的同一部位,他們進行了電生理測試,包括記錄視網膜神經節細胞的活動。而結果證實,每個電極確實會激活視網膜的不同部分。
下一步是檢查10500個光點是否能提供足夠好的分辨率,這就是虛擬現實程序的作用。工程師們還進行了分辨率不變但視場角不同的測試。所有這些實驗都表明,該系統的能力不需要進一步提高,它已經可以進行臨床試驗了。但團隊還要再等一段時間,才能將他們的技術植入到實際患者身上。目前,恢復視力仍然是科幻小說的範疇。