科學(xué)家通過結(jié)合電子設(shè)備和微電極研發(fā)新型仿生眼，可恢復(fù)視力

近日，澳大利亞墨爾本莫納什大學(xué)研究人員開發(fā)出一款仿生眼，此款仿生眼通過結(jié)合智能手機(jī)式電子設(shè)備和植入大腦的微電極可使盲人恢復(fù)視力。

在預(yù)臨床實(shí)驗(yàn)和非人類試驗(yàn)證實(shí)該設(shè)備用于綿羊時(shí)，超過2700小時(shí)的刺激過程中，均未引起廣泛的組織損傷。

這也是世界上首批將“仿生眼”完全植入大腦進(jìn)行的長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)之一。研究結(jié)果發(fā)表在不久前的Journal of Neural Engineering《神經(jīng)工程期刊》中。

目前，研究人員正積極準(zhǔn)備在墨爾本開展人體臨床試驗(yàn)，并希望最終在全球范圍內(nèi)生產(chǎn)該設(shè)備。研究人員還希望該系統(tǒng)可以幫助患有神經(jīng)系統(tǒng)疾病（如肢體麻木）的患者恢復(fù)運(yùn)動(dòng)。

十年努力，開發(fā)Gennaris仿生視覺系統(tǒng)

據(jù)悉，全世界近4000萬人患有失明癥，1．2億人有弱視癥?？茖W(xué)家一直致力于開發(fā)一種設(shè)備來恢復(fù)視力，即制造仿生眼。

莫納什大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程系A(chǔ)rthur Lowery教授為此已經(jīng)努力了數(shù)十年。終于，他領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出一款名為“Gennaris仿生視覺系統(tǒng)”的仿生眼。

鑒于失明患者往往出現(xiàn)視神經(jīng)受損，所以外界信號(hào)無法從視網(wǎng)膜傳遞到大腦的“視覺中心”。而此款Gennaris仿生視覺系統(tǒng)可繞過視神經(jīng)來發(fā)揮作用。

該系統(tǒng)由帶有攝像機(jī)和無線發(fā)射機(jī)的“頭盔”，一個(gè)與智能手機(jī)大小相似的視覺處理器和軟件，以及一個(gè)植入大腦的9×9mm貼片組成。頭盔上的攝像機(jī)捕捉到的畫面可發(fā)送到視覺處理器，隨后畫面將被處理成最有用的信息，而處理后的數(shù)據(jù)將被無線傳輸?shù)街踩氪竽X的貼片中，接著數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電脈沖的形式，通過微電極刺激大腦。

該項(xiàng)目的首席研究員Arthur Lowery教授表示，該系統(tǒng)通過向接收，整合和處理視覺信息的大腦區(qū)域皮層提供電刺激，以此來恢復(fù)失明患者的視覺感知。設(shè)計(jì)通過組合多達(dá)172個(gè)光點(diǎn)來創(chuàng)建視覺圖案，為在室內(nèi)和室外環(huán)境中的患者提供導(dǎo)航信息，并識(shí)別周圍人和物體。

目前，該項(xiàng)目已經(jīng)使用綿羊進(jìn)行了預(yù)臨床實(shí)驗(yàn)。研究人員對(duì)7款植入綿羊的設(shè)備進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月的刺激，累計(jì)共超過2700小時(shí)。結(jié)果未觀察到此設(shè)備對(duì)綿羊健康有任何不利影響。組織學(xué)分析顯示，綿羊大腦對(duì)此設(shè)備具有良好的耐受性。

對(duì)此，研究人員表示，該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期刺激，不會(huì)引起廣泛的組織損傷，也不會(huì)出現(xiàn)明顯的行為異常或由刺激引起的癲癇發(fā)作。

科技讓失明、癱瘓，不再可怕

然而，動(dòng)物研究和人類研究有許多的不同之處，在這一技術(shù)真正被生產(chǎn)和商業(yè)化使用之前，仍有很長(zhǎng)的一段路要走，尤其是開展大規(guī)模的應(yīng)用于人類的臨床試驗(yàn)。

不過，該研究小組相信該技術(shù)的應(yīng)用前景不僅限于“仿生眼”。他們估計(jì)，同樣的方法可以治療癱瘓等其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的患者，并為他們提供多種治療選擇。該技術(shù)背后的團(tuán)隊(duì)也在尋求獲得額外的資金，以支持該設(shè)備進(jìn)行商業(yè)生產(chǎn)和分銷。

據(jù)悉，2019年6月，該項(xiàng)目在聯(lián)邦政府醫(yī)學(xué)研究未來基金（MRFF）“前沿健康和醫(yī)學(xué)研究計(jì)劃”下獲得了超過100萬美元的資金，旨在用于提高技術(shù)水平。第二階段MRFF資金將于今年年底宣布，將在未來5年內(nèi)資助申請(qǐng)項(xiàng)目達(dá)數(shù)百萬美元。

對(duì)此，莫納什大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程系的Philip Lewis博士說，如果該項(xiàng)目能成功拿到第二階段MRFF資金，研究團(tuán)隊(duì)將用于創(chuàng)建一家新商業(yè)公司，為無法治愈的失明者提供視力，為四肢癱瘓者的手臂提供活動(dòng)，并改善其醫(yī)療保健。

莫納什大學(xué)生物醫(yī)學(xué)系Rosa教授說，除了改善醫(yī)療保健和恢復(fù)盲人視力外，商業(yè)上的成功可以創(chuàng)造新的出口機(jī)會(huì)、高技能制造和醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)工作，并獲得經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

莫納什大學(xué)生物醫(yī)學(xué)系Wong博士表示，“仿生視覺技術(shù)的商業(yè)化與我們探索視力和脊髓損傷以外的更多應(yīng)用，例如控制癲癇和抑郁癥，腦控制假肢，以及其他重要感官的修復(fù)等計(jì)劃緊密相連。莫納什大學(xué)神經(jīng)仿生學(xué)研究人員具有這樣的能力，與行業(yè)伙伴合作將發(fā)揮出巨大潛力。
責(zé)編AJX