山西被挖眼男童小斌斌前天接受義眼手術(shù)的消息,,激起公眾對復明醫(yī)學的極大遐想。事實上,全球人工視覺領(lǐng)域也正迎來突破口,。
根據(jù)記者從美國哈佛醫(yī)學院人工視覺科研團隊獲得的最新消息,美國人工視覺最新科研成果顯示,,借助最新的“電子眼”技術(shù),,一些特定的后天性失明者有望重新“看到”。不過,,那僅僅是模糊輪廓,,科學家將這些虛化、重疊的畫面形象地比作“莫奈的印象畫”,。目前,,科研人員正在申請將該項技術(shù)應用于人體臨床實驗。
為進一步解讀全球人工視覺的最新進展,,昨天,,本報獨家專訪到滬訪問的哈佛醫(yī)學院麻省眼耳專科醫(yī)院神經(jīng)眼科項目主任,、全球人工視覺創(chuàng)始人之一約瑟芬·F·里茲教授,。
微電子技術(shù)助力人工視覺
能不能讓失明者重新看到世界?上世紀80年代末,,面對一個個因視網(wǎng)膜退化變性或因糖尿病等慢性病導致的失明病例,,醫(yī)生們十分無奈,。經(jīng)歷了神經(jīng)內(nèi)科、眼科兩輪??谱≡横t(yī)師培訓的約瑟芬·F·里茲和同事們萌發(fā)了一個大膽想法:能不能借助科技讓成千上萬的失明患者重新看見,?
“好比給聾人安上人工耳蝸,能不能給失明的人裝上什么東西,?”今天,,里茲已是哈佛麻省眼耳專科醫(yī)院知名的神經(jīng)眼科教授,。他們當初的設(shè)想在全球已擁有一個響當當?shù)拿郑骸半娮友邸薄?
“不過,,當時的技術(shù)還無法達成我們的設(shè)想,無法幫助人們完成復明的心愿,?!崩锲澔貞浾f,那是一段進展并不十分順利的科研歲月,。
而同一時期,,人工替代器官已進入公眾視野。如何在眼睛這個小型人體感覺器官上有所“動作”,?里茲和他的合作者瞄準了上世紀80年代在美國蓬勃發(fā)展起來的一項新技術(shù):微電子,。當時,它被主要應用于計算機,、工業(yè)領(lǐng)域,。如今,,它已被廣泛應用于人工視覺研究領(lǐng)域,。
里茲和他的團隊就是在此基礎(chǔ)上開始研究將微型照相、微型電路等技術(shù)組合,,創(chuàng)造出一對幫助盲人重新看世界的“電子眼”,。
智能電極陣列讓圖像“顯形”
經(jīng)過多年的升級,如今,,里茲在哈佛大學與麻省理工學院的科研團隊已研發(fā)出了在實驗室階段比較成熟的“電子眼”,。
最新的“電子眼”,由特質(zhì)眼鏡,、電極芯片,、微型接收器等組成。
首先,,科研人員在鞏膜(眼球外圍的白色軟組織,,也是眼睛最外層的纖維膜,俗稱白眼仁)與視網(wǎng)膜之間埋入一根比頭發(fā)絲還要細的電極芯片,。與之相連的是一塊超薄微型接收器,,它被置于眼球表面,如同眼球外敷的一塊迷你膏藥。
接著,,實驗對象需要戴上一副帶有微型照相機的特制眼鏡,,當照相機拍下圖像,圖像信號就會通過眼鏡上的無線射頻線圈,,以無線傳輸方式發(fā)送到同樣配有無線接收器的眼球部分,。此時,那塊超薄的微型接收器就會將圖像傳輸?shù)脚c之相連的手機(或任何可隨身攜帶的移動電腦),,手機中的軟件將快速“識別”圖像,,并將結(jié)果反饋給電極芯片。
隨后,,電極芯片上將出現(xiàn)神奇一幕,。用放大鏡一看,在這個比頭發(fā)絲還細的芯片上,,實則整齊排列著數(shù)百個電極,,因而又得名“電極陣列”。每一個電極都有一根單獨的電線控制它們的表現(xiàn)——讓它們變亮或變暗,。
舉個最簡單的例子:當微型照相機拍到數(shù)字“1”,,把這個圖像信息告訴手機軟件,軟件分析出結(jié)果后就會通過電刺激控制電極陣列,,僅讓一排縱列的電極發(fā)亮,,其余電極均變暗。這樣一來,,患者就能看見一個圖像:“1”,。
每個電極就好比一個像素,電極芯片上的電極越多,,意味著像素越高,,顯像也將更為清晰,實驗對象就會看得更清楚,。
不過,,目前的“電子眼”技術(shù)的像素還有限,僅能顯示模糊畫面,。它還有一定的適應癥,,僅適應于老年性黃斑變性、視網(wǎng)膜色素變性等致盲患者,。這些患者的視神經(jīng)與大腦視覺區(qū)域的通路是完好的,。那些先天性失明者、視神經(jīng)與大腦視覺區(qū)域的通路斷裂的患者,,則無法辨識電腦合成的圖像,。里茲遺憾地告訴記者,,被挖出眼球的小斌斌就無法使用這類新技術(shù)。
“不過,,目前全球人工視覺領(lǐng)域的研究還有許多分支,,還有植入舌頭的導盲儀,通過電腦控制電極芯片強弱,,讓患者感知障礙物的大致位置,。此外,還有一些不植入人體的導盲儀,,通過語音,、感官等讓患者實現(xiàn)‘看見’,但不是真的看見,?!崩锲澑嬖V記者,目前“電子眼”技術(shù)已經(jīng)可以實現(xiàn)拆卸,、組裝,,根據(jù)個體情況定制設(shè)計,因而人們會發(fā)現(xiàn)有許多不同的“電子眼”,。
為籌集科研善款每年義跑
里茲的“電子眼”成果在豬身上進行了多年的動物實驗,。“我們正在準備申請人體臨床一期試驗,?!崩锲潓⒋艘暈椤耙呀咏揭粋€重要的突破口”。他說:“如果我們有更多的錢,,就能更快開展人體臨床試驗,。”“電子眼”研究歷經(jīng)20多年才獲得如今的進展,,這其中包含研究本身的難度,,也有資金的因素,。
人工視覺是個“燒錢”的行業(yè),,從里茲的團隊就可見一斑——截至目前,他已經(jīng)籌集并投入了4000萬美元的科研經(jīng)費,。
在此期間,,他集結(jié)了多學科科研團隊,除了神經(jīng)眼科醫(yī)生,、外科醫(yī)生,、視網(wǎng)膜解剖醫(yī)生、生理學家等醫(yī)學與生物學團隊,,還有一支龐大的工程師團隊,,包括微細加工技術(shù)專家,、植入電路專家、材料學家,、軟件工程師等,。事實上,里茲的團隊里3/4的科研人員是工程師,。他們主要任職哈佛醫(yī)學院麻省眼耳??漆t(yī)院、麻省理工學院,,還包括全世界各地的合作者,。
為了籌措經(jīng)費、招募合作者,、支付實驗經(jīng)費,,這位哈佛教授必須四處籌款,甚至為此每年去參加波士頓義跑,?!澳愕纳婆e可以幫助我們更多的病人恢復視力?!崩锲澋拿澈笥∮羞@樣一段話,,他總是抓住任何一個機會籌措科研經(jīng)費。
“‘電子眼’如果獲得人體試驗機會,,距離臨床還有很長的路要走,,請患者們不要以為很快就能看見。而且,,即便技術(shù)成熟,,人們也很難像正常人那樣看見圖像?!崩锲潖娬{(diào),,“但我們確實一直有進展,一步步在邁向光明,?!?
本報記者 唐聞佳