《科学》：新型高分辨率植入物使得恢复视力成为可能

通过大脑植入物恢复盲人的视力即将成为现实。

在一项新的研究中，来自荷兰神经科学研究所等研究机构的研究人员发现新开发的高分辨率植入物使得视觉皮层识别人工诱导的形状和感知对象成为可能。相关研究结果发表在2020年12月4日的Science期刊上，论文标题为“Shape perception via a high-channel-count neuroprosthesis in monkey visual cortex”。

图片来自CC0 Public Domain。

通过植入物刺激大脑产生人工视觉感知的想法并不新鲜，可以追溯到上世纪70年代。然而，现有的系统每次只能生成少量的人工“像素”。如今，在荷兰神经科学研究所，由Pieter Roelfsema领导的研究团队正在使用新的植入物生产和植入技术、尖端材料工程、微芯片制造和微电子技术来开发比以前的植入物更加稳定和耐用的设备。初步的研究成果是非常有前景的。

电刺激

当电刺激通过植入电极传递到大脑时，就会在视觉空间的特定位置产生光点的感知，即所谓的“光幻视（phosphene）”。Roelfsema团队开发出由1024个电极组成的高分辨率植入物，并将其植入两只视力正常的猴子的视觉皮层中。他们的目标是通过多个电极同时提供电刺激，产生由多个光幻视组成的感知，从而构建出可解释的图像。Roelfsema说，“我们在视觉皮层中植入的电极数量，以及我们可以生成高分辨率人工图像的人工像素数量，都是前所未有的。”

识别点、线和字母

这些猴子首先必须执行一项简单的行为任务，在这项任务中，它们进行眼球运动以报告在通过单个电极进行电刺激期间引起的光幻视的位置。这些研究人员还对它们进行了更复杂的任务测试，如运动方向任务，在该任务中，微刺激被传递到一系列电极上，以及字母识别任务，在该任务中，微刺激被同时传递到8～15个电极上，从而构建出对字母的感知。这些猴子成功地利用它们的人工视觉识别了形状和感知对象，包括线条、移动的点和字母。

论文第一作者、Roelfsema团队博士后研究员Xing Chen解释说，“我们的植入物直接与大脑连接，绕过之前通过眼睛或视神经进行视觉处理的阶段。因此，在未来，此类技术可以用于恢复视网膜、眼睛或视神经损伤或退化但视觉皮层依然完好无损的盲人的低视力。”

这项研究为开发神经假体设备（neuroprosthetic device）奠定了基础，所开发的神经假体设备可能让重度失明者恢复功能性视力、能识别物体、在陌生环境中导航并且更容易在社会环境中与他人互动，从而显著改善他们的独立性和生活质量。

原始出处：

1.Xing Chen et al. Shape perception via a high-channel-count neuroprosthesis in monkey visual cortex. Science, 2020, doi:10.1126/science.abd7435.
2.Michael S. Beauchamp et al. Stimulating the brain to restore vision. Science, 2020, doi:10.1126/science.abf3684.
3.Restoring a rudimentary form of vision in the blind
https://medicalxpress.com/news/2020-12-rudimentary-vision.html

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