无需用眼,大脑直接成像,失明的人也能重新“看见”
绕过人眼,只需往大脑中植入一个装置,在电流刺激后,就可以让失明患者成功复明?
对,没错,这不是科幻片,这是科学家们对于失明患者重获视觉的一项研究。
这种植入视觉的研究,已经持续了数十年,由于植入装置上的局限,目前能重现的视觉像素,还非常有限。
不过,在最新的Science上,这一领域取得了重要突破:研究人员开发出了高分辨率的装置,让更复杂更多像素的视觉重现,成为可能。
在之后的验证中,通过电流刺激,这个装置,成功让实验猴「看见了」。
绕过人眼,植入视觉,高分辨率?这都是怎么做到的?就让我们来详细看看。
绕开人眼的视觉:光幻视
大家现在可以闭上眼睛,用手去轻微摁压眼珠,是不是能感觉到有光圈?
对,这就是光幻视,这是由外界受到了的刺激,传递给了大脑,所产生的光感。
除了机械刺激外,研究发现,电刺激、磁刺激以及药物,都可能产生光幻视。
早在数十年前,便已有实验表明:当电流刺激大脑特殊位置时,会产生光幻视。
这种直接刺激大脑产生的光幻视,便真正地让「绕开了人眼、产生视觉」成为可能。
高分辨率的植入装置
正是基于电流和光感之间这种独特的联系,研究者们一直尝试开发了一种电极植入物,来作为研究的桥梁。
这种植入物,是帮助生成视觉的人工装置,被称作皮质视觉假体(CVPs)。
理论上,可以将人工生成的图像转换成电流信号,通过装置刺激大脑,最后创造出可感知的视觉。
但是,以往类似的植入电极,总是受到位置、功率和数量的限制,产生的光幻视感知像素往往是很少的。
而在这项研究中一大亮点,便是研究者开发出了新装置:相对于之前,有了更高的分辨率,包含1024个电极的阵列。
1024个电极是什么概念?简单理解的话,可以将一个电极的刺激,理解成一个像素点。
在正常情况下,创造一个字母形式的感知,只需要8-15个像素点。
而这次共有1024个电极,极大地提高了目前已有的感知「像素」,这为产生更加复杂的光幻视图像,打下了基础。
之后,在猴脑实验中,这一装置的可靠性和有效性,也得到了验证。
在验证实验中,研究者将这个电极装置,植入了两只猴子的大脑视觉皮层。
研究人员让受试猴子由易到难,完成了一系列的测试:
多个电极同时产生微刺激,创造一个字母形式的感知;
一系列电极进行微刺激,产生在某个方向上的运动。
最终结果显示,通过植入的人工装置,猴子能够产生视觉感知,并成功识别出形状,这些感知包括移动的点、线条和字母等。
他们能够立即识别出这些特定视觉形状,就像它们真的通过眼睛看见了一样。
重见光明,还有几步路
这项最新研究,带来了希望。不过,到重见光明,还有几步路要走。
装置材料上,还得改进生物相容性电极,以减少或避免装置给人体带来的副作用。
不过,虽然还需要攻克几大难关,但是这项研究带来的高分辨率像素,已经是一个重大的突破。
我们植入视觉皮层的电极的数量,以及我们能够产生高分辨率人工像素的图像,都是前所未有的。
https://science.sciencemag.org/content/370/6521/1191#aff-1
参考链接:
https://mp.weixin.qq.com/s/Rc2FZxwVlr2ivBEnVv3gAw