一种直接植入大脑的“视觉假体”使盲人女性 16 年来第一次能够感知二维形状和字母。
一种直接植入大脑的“视觉假体”使盲人女性 16 年来第一次能够感知二维形状和字母。
支持光学假肢这一惊人进展的美国研究人员最近公布了他们的实验结果，提出了可能有助于彻底改变我们帮助那些看不见的人再次看到的方式。
42 岁时，戈麦斯（Berna Gomez ）患上了中毒性视神经病变，这是一种有害的疾病，会迅速破坏连接眼睛和大脑的视神经。
短短几天时间，戈麦斯的两个孩子和她丈夫的脸色就已经黯淡了下来，她的科学教师生涯也戛然而止。
然后，在 2018 年，57 岁的戈麦斯做出了一个勇敢的决定。她自愿成为第一个将带有一百根微针的微型电极植入大脑视觉区域的人。原型大小不大于1便士，大约 4 毫米乘 4 毫米，六个月后将再次取出。
与正在探索作为人工使用光刺激离开视网膜的神经的手段的视网膜植入物不同，这种被称为莫兰|科蒂维斯（ Moran|Cortivis ）假体的特殊装置完全绕过眼睛和视神经，直接到达视觉的来源.
在西班牙接受神经外科手术植入该装置后，戈麦斯在接下来的六个月里每天都花四个小时进入实验室，接受新假肢的测试和训练。
最初的两个月主要是让 Gomez 区分她仍然偶尔会在脑海中看到的自发的点状光点，以及直接刺激她的假肢引起的光点。
一旦她能做到这一点，研究人员就可以开始向她展示实际的视觉挑战。
当她的假肢中的电极受到刺激时，戈麦斯报告说“看到”了一束光，称为光幻视。根据刺激的强度，光点可能更亮或更暗、白色或更多的棕褐色调。
当两个以上的电极同时受到刺激时，戈麦斯发现更容易感知光点。一些刺激模式看起来像间隔很近的点，而另一些则更像水平线。
“我能看到东西！” 2018 年，戈麦斯在她脑中瞥见一条白线时惊呼。
垂直线对研究人员来说是最难诱导的，但在训练结束时，戈麦斯能够以 100% 的准确率正确区分水平和垂直模式。
“此外，受试者报告说，当我们增加刺激电极之间的距离时，感知具有更细长的形状，”作者在他们的论文中写道。
“这表明光幻视的大小和外观不仅是受刺激电极数量的函数，而且还取决于它们的空间分布……”
鉴于这些有希望的结果，实验的最后一个月被用来调查戈麦斯是否可以用她的假肢“看到”字母。
当以不同模式同时刺激多达 16 个电极时，Gomez 可以可靠地识别一些字母，如 I、L、C、V 和 O。她甚至可以区分大写的 O 和小写的 o。
字母表其余部分所需的刺激模式仍然未知，但研究结果表明，我们用大脑中的电极刺激神经元的方式可以创建二维图像。
实验的最后一部分涉及戈麦斯戴着嵌入微型摄像机的特殊眼镜。这台相机扫描她面前的物体，然后通过假肢刺激她大脑中不同的电极组合，从而创建简单的视觉图像。
眼镜最终让戈麦斯能够区分纸板上黑白条的对比边界。她甚至可以在电脑屏幕的左半部分或右半部分找到一个大的白色方块的位置。戈麦斯练习得越多，她的速度就越快。
结果令人鼓舞，但它们仅在六个月的时间内仅存在于一个主题中。在此原型可用于临床之前，需要在更多患者中进行更长时间的测试。
其他研究已将相同的微电极阵列（称为犹他电极阵列）植入大脑的其他部位以帮助控制假肢，因此我们知道它们至少在短期内是安全的。但这项技术仍处于早期阶段，在短短几个月的运行中，它的功能可能会稳步下降。
虽然工程师加强了设备的可靠性，但我们仍然需要确切地知道如何对解释视觉输入的软件进行编程。
去年，休斯顿贝勒医学院的研究人员将一个类似的装置插入到视觉皮层的更深部分。在 5 名研究参与者中，其中 3 人有视力，2 人失明，该团队发现该设备可以帮助盲人追踪 W、S 和 Z 等简单字母的形状。
在 Gomez 的案例中，没有证据表明该设备会引发神经死亡、癫痫发作或其他负面副作用，这是一个好兆头，并表明微刺激可以安全地用于恢复功能性视力，即使是那些遭受不可逆转损害的人到他们的视网膜或视神经。
“这项研究的一个目标是让盲人有更多的行动能力，”犹他大学的生物工程师理查德诺曼说。
“这可以让他们轻松识别人、门口或汽车。它可以提高独立性和安全性。这就是我们正在努力的方向。”
目前，视觉假肢似乎只能恢复一种非常基本的视力形式，但是我们对盲人和视力正常人的大脑和这些设备研究得越多，我们就越能弄清楚某些刺激模式是如何重现的更复杂的视觉图像。
也许有一天，由于戈麦斯所做的事情，未来的其他患者将能够用这个假肢追踪整个字母表。另外四名患者已经排队试用该设备。
“我知道我是盲人，我将永远是盲人，”戈麦斯几年前在一份声明中说。“但我觉得我可以做些什么来帮助未来的人。我仍然有这种感觉。”
戈麦斯的名字因其洞察力和辛勤工作而被列为论文的合著者
该研究发表在《临床调查杂志》上。