經過多年研究,科學家終於能夠解決「失明」問題!一位失明 16 年的婦女,在參與了為期 6 個月的神經科學研究,現在可以透過「大腦植入物」,重新看到世界。
Bernardeta Gómez is blind. She’s been that way for over a decade. When she was 42, toxic optic neuropathy destroyed the bundles of nerves that connect her eyes to her brain, rendering her totally without sight. She’s unable even to detect light. https://t.co/75na0AjYGO pic.twitter.com/9ngFpAjDw0
— MIT Technology Review (@techreview) February 6, 2020
研究人員如何繞過「眼睛」?
《MIT Technology Review》報導,一位西班牙女士戈梅茲(Bernardeta Gómez)在 42 歲時得到視神經病變(toxic optic neuropathy),從此破壞了他的眼睛與大腦之間連結的神經束,在壯年時期陷入失明。
但在 16 年後,戈梅茲參與了位於西班牙艾爾切的大學(Universidad Miguel Hernández de Elche)研究,戴上一副眼鏡,重新看到 6 個月「點陣式」的世界。
這副外觀像是塗黑的眼鏡,佈滿了細小的鏡頭,透過線路將畫面實時傳送到電腦,電腦則將畫面訊息轉成電子訊號,透過戈梅茲女士先前植入到頭骨後部的端口(port)。戈梅茲女士用大腦「看到」的畫面,則是由訊號重新組成的「光點」。
整個研究中,端口的設計最精妙的地方了。這個電子植入物品能夠連接戈梅茲大腦視覺皮層中的 100 條神經元,繞過眼睛,直接讓戈梅茲看到房間擺設、紙上的字母、人。
人類可以直接用大腦感知世界?
過去科學家研究如何透過「人工」物品替代人體上壞死的器官,例如人造眼睛、人造視網膜,但是有許多像戈梅茲一樣「視網膜損傷」的盲人,人工眼睛並無法幫助他們。
主導這次實驗的西班牙神經工程師費南德茲(Eduardo Fernandez)告訴《MIT Technology Review》:「神經系統接收的訊息,跟電子設備的訊息是一樣的。」植入技術如果持續進步下去,人類有可能繞過器官,直接將訊息送達腦部。
直接向大腦輸入訊號
主流醫學中,人類的電子植入物不算是新鮮事。
《BBC》報導,2019 年加拿大科學家安大略省韋斯敦大學(Western University)教授喬格(Mandar Jog),發現透過電子植入物,可以增強大腦傳遞給腿部神經的訊號,刺激受疾病影響的大腦反饋機制,進而提高帕金森氏症患者的行動能力。
其實常見的助聽器也是類似效果。助聽器能夠將外部麥克風接收到的聲音轉變成電子訊號,將電流脈衝發送到附近的神經。
取代眼睛的難度很高、成本也很高
為了將植入物接入戈梅茲的大腦,神經工程師費南德茲花了不少力氣研究兩件事:
1. 解析視網膜產生訊號的方式
2. 如何傳遞給大腦。
實驗室與醫院合作,提供自願捐獻者的視網膜(通常只有7個小時可用),費南德茲會在實驗室測量電子訊號打在視網膜的樣子。
接下來是製作植入物。費南德茲採用著名「猶他陣列」(Utah array),一種在 90 年代開發的電極陣列,經常用於腦機溝通介面,這次則偵測腦部電極訊號。
著名的「猶他陣列」,植入戈梅茲頭骨之下接觸神經
「仿生眼」技術或許能能解救全世界失明人士
儘管已經出現驚人的結果,但這項研究還沒到結束的時候。工程師費南德茲說:「戈梅茲是第一位患者,但在接下來幾年中,我們預計在另外五位盲人身上安裝植入物。」
全世界至少有 3600 萬失明人士,他們的野心很大,希望未來將能將這項技術普及到這些人身上,拯救更多苦於生活的失明人士。
參考資料:
|MIT Technology Review A new implant for blind people jacks directly into the brain
(本文提供合作夥伴轉載,首圖來源:wiki)
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