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黄金城vip108:在大脑中植入100根电极后 失明16年的患者重见光明凤凰网科技凤凰网



凤凰网科技讯 北京光阴2月7日消息,伯恩娜迪塔·戈麦斯(Bernardeta Gómez)一边用手指着眼前白板上的一条黑线,一边操着西班牙当地口音说,“Allí”(西班牙语“那里”)。

对付一名57岁的女性来说,能看到这样一条画在白板上的黑线,真没有什么值得炫耀的。但对付掉明16年的戈麦斯来说,这却是了不起的。42岁时,视神经病变破坏了连接戈麦斯眼睛和大年夜脑的神经,她也是以完全掉明,以致感想熏染不到一点毫光。

16年后,戈麦斯得到了一个时机,可以有6个月光阴迷迷糊糊地看到周围的天下,虽然她看到的只不过是黄白色的点和图案。

让戈麦斯重见灼烁的是一副设置设备摆设有微型相机的眼镜,视频颠末一台谋略机处置惩罚后转换成电旌旗灯号。房顶上垂下的一根电缆,把旌旗灯号经过植入颅骨中的一个端口,传导给植入在戈麦斯视觉皮质中的100根电极。

佩戴着设置设备摆设有相机的眼镜的戈麦斯

借助这一系统,戈麦斯能看到吸顶灯、人和印在纸上的字母、基础图形,她以致能玩一款简单的《吃豆人》类游戏。

戈麦斯在2018岁尾首次重见灼烁,这是位于西班牙埃尔切的米格尔·埃尔南德斯大年夜学神经工程系主任爱德华多·费尔南德斯(Eduardo Fernandez)数十年钻研的成果。

费尔南德斯为自己定下了一个目标:让举世尽可能多的掉明患者规复视力。资料显示,举世掉明患者达到3600万。费尔南德斯的措施令人愉快,由于它绕过了眼睛和视神经。

在使掉明患者重见灼烁的早期钻研中,大年夜多半都考试测验经由过程人工眼睛或视网膜,赞助他们规复视力。这些钻研也得到了必然成功。

但以戈麦斯为代表的绝大年夜多半掉明患者,都是连接视网膜和视觉皮质的神经受到侵害,人造眼睛不够以让他们重见灼烁。这也是2015年Second Sight放弃20年的努力,将钻研重点由视网膜转向视觉皮质的缘故原由。

Second Sight于2011、2013年得到赞许,在欧洲和美国贩卖一款人造视网膜。Second Sight称,逾350人在应用其Argus II人造视网膜。

在我(指原文作者鲁斯·贾斯卡莲(Russ Juskalian))近来一次走访埃尔切时,费尔南德斯奉告我,植入技巧的进展,对人类视觉系统更正确的理解,使他得到了直接经由过程对大年夜脑进行操作,让盲人重见灼烁的信心,“在神经系统中的信息,与在电子设备中的信息没什么两样”。

经由过程直接向大年夜脑传输旌旗灯号让掉明患者重见灼烁听起来确凿大年夜胆,但数十年来,主流医疗设备不停都在使用其基滥觞基本理。费尔南德斯解释说,“现在,大年夜量电子设备都与人体交互,起搏器便是此中之一,传感器系统方面的一个代表是人工耳蜗。”

为戈麦斯植入人工视觉系统的费尔南德斯

人工耳蜗主要由两部分组成:处置惩罚系统对外部麦克风孕育发生的旌旗灯号进行处置惩罚,并将数字旌旗灯号传输给内耳中的植入体,植入体的电极把电传布输给相近的神经,大年夜脑对神经传来的旌旗灯号进行处置惩罚,听觉障碍患者就能听到声音了。

人工耳蜗首次用来赞助听觉障碍患者听到声音是1961年,今朝举世有逾五十万人在应用人工耳蜗。

费尔南德斯说,“戈麦斯是我们的第一位患者,但未来数年,我们将为5名掉明患者植入这一系统。我们在动物中进行了类似实验,猫或猴子不能奉告我们它们看到了什么。”

但戈麦斯能。

作为实验工具,戈麦斯必要极大年夜勇气。她必要经由过程脑部手术植入电极,半年后再掏出来(由于这一技巧尚未获得监管机构赞许),万一出点问题,她就可能受到更大年夜危害。

痉挛和光幻视

戈麦斯是幸运的。在她之前,类似实验照样很波折的。

早在1929年,一位名为奥特弗里德·弗里斯特(Otfrid Foerster)的德国神经科医生,在一次手术时代发明,在患者视觉皮质中插入一根电极,患者会看到一个白点。

此后,科学家和科幻作者脑洞大年夜开,设想出各类人造视觉系统:旌旗灯号传播路线为相机-谋略机-大年夜脑。部分钻研职员以致开拓出初步的系统。

2000年代初期,这一假设成为现实,一位名为威廉·多贝利(William Dobelle)的生物医学钻研职员,在一名志愿吸收试验的患者头部安装了人工视觉系统。

令人遗憾的是,在多贝利开启系统不久后,患者发生痉挛并倒在地上。事后查明的缘故原由是,电流过高,对大年夜脑的刺激过强,越过了正常范围。这名患者也受到感染。

但多贝利声称其系统已靠近可以日常应用的水平,并宣布了一段视频,内容为一名掉明患者在一个封闭的泊车场内驾驶着车辆逐步行驶。多贝利2004年过世,他的人工视觉系统也烟消云散。

与多贝利比拟,费尔南德斯要守旧得多,他险些老是说,“我们盼望开拓出可以供人应用的人工视觉系统,但今朝我们只是在进行早期试验。”

但戈麦斯切实着实曾重见灼烁。

钉床

假如说戈麦斯能规复视力背后的道理——将相机孕育黄金城vip108发生的视频旌旗灯号传输给大年夜脑——相称简单,但细节要繁杂得多。

费尔南德斯及其团队首先必要办理相机问题,此中一个重要问题是,人类视网膜会天生什么样的旌旗灯号?为搞清楚这一问题,费尔南德斯从刚刚逝世去的人眼睛中掏出视网膜,把视网膜与电极相连,并裸露在毫光下,懂得电极的旌旗灯号。

他的团队还使用人工智能技巧,将视网膜输出的电旌旗灯号与简单的视觉输入匹配。这有助于他们编写软件,自动模拟这一历程。

实验的下一步,是将电旌旗灯号传输给大年夜脑。在费尔南德斯为戈麦斯研制的人工视觉系统中,一根电缆与多通道神经电极(尺寸略小于AAA电池突出的正极)相连。

多通道神经电极上有100个微型电极——每个长约1毫米,它们看起来就像是一个微型的钉床。每个电极可以向1-4个神经元传输电流。在患者头部植入多通道神经电极时,电极会穿过大年夜脑外面。

多通道神经电极有100个微型电极,看起来就像是一个微型钉子床

费尔南德斯必须一个电极一个电极地校准,慢慢加大年夜电流,直到戈麦斯孕育发生光幻视。光幻视是指视网膜在受到机器刺激、电刺激等不恰当刺激时,瞬时孕育发生的似乎看到毫光的感到。费尔南德斯花了1个多月光阴才完玉成部100个电极的校准。

费尔南德斯说,“我们技巧的优点是,多通道神经电极的电极穿进大年夜脑,间隔神经远很近”,这使得只需远低于多贝利系统的电流,人工视觉系统就能孕育发生视觉,大年夜大年夜低落了患者发生痉挛的风险。

这一人工视觉系统的一大年夜不够,以及戈麦斯试验刻日不能跨越6个月的主要缘故原由,是没有人知道电极的正常应用寿命。费尔南德斯说,“人体免疫系统会开始进击电极,在电极周围孕育发生瘢痕组织——会削弱旌旗灯号。”

电极弯曲也是一个必要办理的问题。根据动物实验以及戈麦斯试用黄金城vip108的多通道神经电极判断,他觉得当前的系统可以正常应用2-3年,以致长达10年。

费尔南德斯盼望,颠黄金城vip108末优化后多通道神经电极应用寿命可以延长到数十年。对付要求经由过程脑部手术才能应用的医疗设备来说,应用寿命是紧张的先决前提。

终极,像人工耳蜗一样,人工视觉系统要真正遍及,就必要经由过程无线要领向电极传输旌旗灯号和电能。但今朝,费尔南德斯的系统还必要应用有线连接,未来还必要许多次迭代才可能终极定型。

假如分辨率为10 X 10像素——戈麦斯试用的系统的最大年夜分辨率,人可能感想熏染到基础的外形,例如字母、门框和人行道,但对付感想熏染脸部轮廓来说,这样黄金城vip108的分辨率是远远不敷的,更不用说人了。这也是费尔南德斯为其系统配备图形识别软件的缘故原由,图形识别软件的助力,使戈麦斯能在房间内看到人。

费尔南德斯在一个PPT中写道,分辨率达到25 X 25像素后,患者规复“视力是可能的”。他说,因为当前的多通道神经电极尺寸异常小,而且只必要很少的电流,在大年夜脑每侧安装4-6个不存在技巧障碍,这样就可以供给60 X 60像素,以致更高的分辨率。但一个问题是,今朝还没有搞清楚大年夜脑可以从多通道神经电极吸收若干旌旗灯号,而不致于过载。

应用人工视觉系统啥感到

费尔南德斯和他指示的钻研生,将一款原型相机与谋略机黄金城vip108相连

戈麦斯表示,假如可能的话,她会不停应用费尔南德斯的人工视觉系统。有新的版本出来后,她将首先申请试用。费尔南德斯完成阐发后,戈麦斯计划将她试用的多通道神经电极挂在客厅墙上,留作纪念。

在费尔南德斯的实验室,他给了我一个时机,试用他用来给患者做反省的无创设备。

我坐在戈麦斯去年曾坐过的真皮椅子上,一名神经科医师手拿一根“魔杖”,两个圆环贴在我头部两侧。被称作蝴蝶线圈的这一设备,连接到一个盒子,可以经由过程电磁脉冲刺激神经元——这种征象被称作经颅磁刺激。

第一次刺激,让我感到到似乎有人在敲头皮,手指身不由己地完全曲起来。费尔南德斯说,“有反映了,刺激的是你的运动皮质。现在我们将考试测验让你认为到光幻视。”

神经科医师调剂了“魔杖”位置,并调高了脉冲频率。当她开机后,我的感到相称强烈,似乎有人把我的后脑门算作门环。

虽然我睁着眼,但照样呈现了幻视:一条豁亮的水平线划过我的视野的中间,以及两个闪烁的三角形(内部像没有旌旗灯号时电视屏幕上的雪花)。这些幻视可谓来也促,去也促,只停顿了很短光阴。

费尔南德斯说,“这跟戈麦斯的环境很相像。”我和戈麦斯之间的差别是,她看到的是外部天下,而我看到的只是由大年夜脑受到电磁脉冲刺激孕育发生的幻视。(作者/霜叶)

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