绕过眼睛:植入芯片,失明16年的妇女直接从外端感知到字母图像

一种直接植入大脑的 “视觉假体” 使一位盲人妇女在失明16年后首次感知到二维形状和字母。

这一惊人进步背后的美国研究人员最近公布了实验结果,提出了可能有助于彻底改变无视力者生活方式的技术。

42岁时,贝尔纳·戈麦斯患上了中毒性视神经病,有害物质迅速破坏了连接她的眼睛和大脑的视神经。

在短短几天内,戈麦斯两个孩子和丈夫的脸沉入了黑暗,而她作为科学教师的职业生涯也意外结束了。

然后,在2018年,57岁时,戈麦斯做出了一个勇敢的决定。她自愿成为首个新技术的测试对象,将带有上百个微型探针的芯片插入神经。芯片原型大约4毫米×4毫米,6个月后被再次取出。

与正在探索的利用光线刺激神经的视网膜植入物不同,这个被称为莫兰-科蒂维斯假体的特殊装置完全绕过了眼睛和视神经,直接进入了视觉感知的源头。

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6个月里,每天都要到实验室接受四个小时的测试和训练。

前两个月主要是让戈麦斯区分她偶尔在脑海中看到的自发的针状光点和直接刺激她的假体而产生的光点。

一旦她能做到这一点,研究人员就可以开始向她提出实际的视觉挑战。

当她的假体中的一个电极受到刺激时,戈麦斯报告说 “看到 “一个光点,被称为磷光体。根据刺激的强度,光点可能更亮或更暗,是白色或更多的深褐色调。

当两个以上的电极同时受到刺激时,戈麦斯发现更容易察觉到光点。一些刺激模式看起来像间隔紧密的小点,而另一些则更像水平线。

“我可以看到一些东西!” 2018年,戈麦斯在瞥见她大脑中的一条白线时感叹道。

垂直线对研究人员来说是最难诱导的,但在训练结束时,戈麦斯能够正确区分水平和垂直图案,准确率达到100%。

“此外,受试者报告说,当我们增加刺激电极之间的距离时,感知的形状更加细长,”作者在他们的论文中写道。

“这表明,大小和外观不仅是被刺激的电极数量的函数,也是它们的空间分布的函数……”

鉴于这些有希望的结果,实验的最后一个月被用来研究戈麦斯是否能 “看到” 字母。

当多达16个电极以不同的模式同时受到刺激时,戈麦斯能够可靠地识别一些字母,如I、L、C、V和O。

其余字母所需的刺激模式仍然未知,但这些发现表明,我们用大脑中的电极刺激神经元的方式可以创造出二维图像。

实验的最后一部分是戈麦斯戴上嵌有微型摄像机的特殊眼镜。这个摄像头扫描她面前的物体,然后通过假体刺激她大脑中不同的电极组合,从而创造出简单的视觉图像。

就像是科幻电影里的道具→https://www.sciencealert.com/images/2021-10/processed/GomezVisualProsthesis_1024.jpg

该眼镜最终使戈麦斯能够分辨出纸板上黑色和白色条状物的对比边界。她甚至可以在电脑屏幕的左半边或右半边找到一个白色大方块的位置。戈麦斯练得越多,速度就越快。

这些结果是令人鼓舞的,但它们只存在于一个受试者六个月的过程中。在这个原型可用于临床之前,还需要在更多的病人中进行更长时间的测试。

其他研究已经将同样的微电极阵列(称为犹他电极阵列)植入大脑的其他部分,以帮助控制人造肢体,所以我们知道它们至少在短期内是安全的。但对于这项技术来说,现在还处于早期阶段,在短短几个月的操作中,其功能有可能持续下降。

现在,似乎只有非常初级的视觉形式可以通过视觉假体恢复,但我们在盲人和视力正常的人中对大脑和这些设备的研究越多,我们就越能弄清楚某些刺激模式如何能再现更复杂的视觉图像。

也许有一天,由于戈麦斯所做的一切,未来的其他病人将能够用这种假体追踪整个字母表。还有四名患者已经在排队等待试用该设备。

“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。

“但我觉得我可以在未来做一些事情来帮助人们。我仍然有所期待。”

戈麦斯的名字被列为论文的共同作者,以表彰她所有的洞察和努力。

该研究发表在《临床调查》上。

https://www.sciencealert.com/a-brain-implant-has-allowed-a-blind-woman-to-see-simple-2d-shapes-and-letters

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