《Science》植入視覺!繞過眼睛使盲人重見光明,人類治癒失明僅一步之遙

林以璿
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近日,荷蘭神經科學研究所(NIN)的一項最新發現表明,透過在大腦視覺皮層中植入新開發的高分辨率電極,可以使受試猴子大腦中出現人工植入的視覺形狀和知覺。這一重量級成果發表在12 月4 日最新一期的《Science》期刊上。未來有望應用於人體,讓失明者重獲「視力」。

由荷蘭神經科學研究所Pieter Roelfsema 領導的研究小組,研究人員透過動物已經證明,通過大腦植入物使盲人恢復視力,即將成為現實。

過去在人類和動物身上進行的實驗表明,當電流刺激通過植入電極傳遞到大腦特殊位置時,大腦就會在視覺空間的特定位置產生一個光點,這被稱為「光幻視」(phosphene)。根據受到刺激的神經元的具體位置和大小,受試者就可以感知到對大腦視覺皮層的電刺激產生的這種短暫的、明亮的閃光幻視。

理想狀態下,它可以將人工生成的圖像轉換成大腦刺激訊號,直接在盲人大腦中創造出一種可以感知的視覺形式。但是,受到電極位置和功率要求的限制,可以同時實現安全刺激的電極數量十分有限,最終誘發的光幻視也十分簡單。

在《Science》發表的這項最新研究中,Pieter Roelfsema 和他的同事們開發了一個高分辨率的神經假體,包含1024 個以類似矩陣模式排列的皮質內電極,能夠製造出更複雜的光幻視。

動物實驗證實:可透過光幻視製造視覺

為了測試這個系統,研究人員將這個電極裝置植入了兩隻猴子的大腦視覺皮層,這些猴子接受了識別特定形狀的訓練,包括字母。然後,同時刺激數百個電極,研究人員透過光幻視創造了猴子能夠感知的視覺形狀,而且實驗結果表明,猴子能夠立即識別出這些特定視覺形狀,就像它們真的用眼睛看見了一樣。

最終結果顯示,猴子們可以利用人工植入的視覺,成功地識別出形狀和感知,包括移動的點、線條和字母。

4000萬盲人有望重獲「視力」

對於全球4000 多萬盲人來說,重見光明曾經是一個遙不可及的夢想。儘管在「仿生眼」成為現實之前,仍有幾個技術障礙有待克服,但這項最新研究已經帶來了希望,有朝一日可能為全世界的視力障礙者帶來有用的視覺功能。

Roelfsema 表示,他們的目標是透過多個電極同時進行電刺激來創造可解釋的圖像,以產生一個由多個光幻視點組成的知覺。「我們的植入物直接與大腦連接,繞過了之前透過眼睛或視神經進行的視覺處理。因此,在未來,這種技術可以用於視網膜、眼睛或視神經受傷或退化但視覺皮質完好無損的盲人的視力損失恢復。」

總而言之,這項研究為全新神經假體裝置的研製奠定了基礎,有望使重度盲人重獲視覺功能,並能識別物體,顯著提高這部分人群在社會活動中的獨立性和生活品質。

參考資料:Shape perception via a high-channel-count neuroprosthesis in monkey visual cortex

文/林以璿 圖/林以璿

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