重大突破!这名失明16年的生物老师又能“看”东西了,还能玩游戏…

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Bernardeta Gómez
北京时间10月20日,发表在《Journal of Clinical Investigation(JCI)》上的一项最新研究中,西班牙米格尔埃尔南德斯大学(UMH)联合荷兰神经研究所和美国犹他大学的科学家团队通过用一种基于大脑皮层内微电极的新型植入物,成功让一位57岁的盲人女性恢复部分功能性视力。
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这位女性患者名叫Bernardeta Gómez,曾是西班牙巴伦西亚一所中学的生物老师。16年前,她因败血症导致失明。此次,她在接受了这项治疗性实验后已经能感知模式,识别字母和物体的轮廓,甚至还可以玩简单版的吃豆人和辛普森一家人游戏。
2020年12月时,这个研究团队发表在《Science》上的一项研究中进行了类似实验。他们使用一个1024通道的微电极阵列植入物,使猴子能够看到形状、运动物体和字母。为使用微电极刺激在盲人中创造一种人工视觉形式提供了概念证明。
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这次是第一次在盲人身上使用这种技术。一旦拿掉装置,这位女老师就会恢复失明。
Gómez回忆说:”我在2018年10月22日得到了这个植入物,那天是周一,到了周二,我们已经开始进行实验了。前三个月,也就是研究计划要持续的时间,我们没有取得什么进展,但我坚持要延长。就从有一天开始,我能分辨出强度的变化。它们就像非常亮的亮片。随着参数的变化,我强烈地看到它们或多或少,或大或小。”
Gómez所说的 “亮片 “即所谓的光幻视(眼内闪光),是一种以闪光或发光点形式出现的视觉现象。任何人只要用力气揉搓眼皮,都能在闭着眼睛的情况下看到这种现象。在盲人中,光幻视很常见,而且往往是自发的。Gómez表示,她经常在听到有响声,或被惊吓时看到它们,但也有意外情况。
该研究负责人、UMH生物工程研究所生物医学神经工作组主任Eduardo Fernández解释说:“光幻视是作为视觉空间中的一个特定点出现的。视网膜在大脑皮层中有一种与视野相连的地图。当刺激某个部位时,我们就会看到一些特定的东西,而不是其他东西。我们很惊讶,这些在盲人身上也会完全实现。他们的地图还在那里,但只有在刺激右枕叶皮层(耳朵后部)才会出现,而其他时候则不受控制的。”

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这项研究在许多方面都是具有开创性的。植入大脑的装置是一个带有96通道的微电极阵列,每个针都是1.5毫米长,直径为80微米,这与要连接的神经元差不多的大小。神经科学家已经在瘫痪或无法沟通的人身上测试了这项技术多年。这是第一次将其植入盲人大脑的视觉区域。
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此外,电极不仅发送电信号,而且还会拾取神经元的反应,将其发送到外部系统。
外部系统包括一个人造视网膜,它被放置在普通眼镜中,以模拟人类视觉系统的操作。人造视网膜捕捉到人面前的视野,将其转化为电脉冲流,这些电脉冲流经过优化,通过微电极刺激视觉皮层的神经元。

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起初,研究人员一个接一个地激活电极。因此,它们只产生一种光幻视。Gómez回忆说:“我最初看到了一个点。”
随着她的大脑被训练,研究人员增加了刺激的复杂性,并增加了同时激活的电极的数量。随着时间的推移,有一个学习过程,这意味着,通过适当的训练,它会变得更容易识别不同的模式。
Gómez说:“事情变得复杂起来,我开始看到窄条、宽条、方条……然后我学会了区分图案,我开始可以感知人的脸和狗狗的脸。我甚至可以玩一个简化版的吃豆游戏(comecocos,在游戏中她必须避免被抓住)。我可以说,这是一种全新的体验。我很清楚我的视力不会恢复,但我已经感到了巨大的个人满足感。”
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研究人员表示,这种新型的微电极植入物可以安全地用于人类。它们通过电刺激穿透大脑皮层,并安全地诱导视觉感知,分辨率要比以前高得多。
Fernández说:“用这种微电极诱导视觉所需的电流也要比放置在大脑表面的电极所需的电流少得多,这也意味着更安全。”
这项研究的结果虽然是初步的,但表明是可能的,而且即使在完全失明多年后,人类大脑仍然可以处理视觉信息。
总之,该研究结果证明了通过大量电极对人类视觉皮层进行慢性皮层内微刺激的安全性和有效性,显示了它在恢复盲人功能视力方面的巨大潜力。
目前,该团队正在招募新的盲人志愿者参与这些实验。在接下来的研究中,他们希望使用更复杂的图像。

论文链接:

  • https://www.jci.org/articles/view/151331
  • https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.abd7435
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本篇文章来源于微信公众号:药时代

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