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现年56岁的布萨德(Bussard)是世界上为数不多的敢于冒着脑部手术风险植入视觉假体的盲人之一。他在17岁时因视网膜脱落导致左眼失明。2016年，他的右眼也随之失明。他说：“这是我经历过的最艰难的事情”。 2021 年，他听说芝加哥伊利诺伊理工学院(Illinois Institute of Technology)正在试验一种视觉假体。研究人员提醒说，这个装置是试验性的，他不能指望恢复到以前的视力水平。尽管如此，他还是很感兴趣的报了名。通过在大脑中植入芯片，布萨德现在拥有了非常有限的人工视觉，他形容为"雷达屏幕上的小点"。他表示，他能够感知到以白色和彩虹色点表示的人和物体。 学术界对视觉恢复研究非常感兴趣。在西班牙，米格尔-埃尔南德斯大学（Miguel Hernández）的研究人员为四名盲人植入了类似的系统。  工业界也对此也非常感兴趣。总部位于加利福尼亚州的 Cortigent 公司正在开发 Orion 系统，该系统已植入六名志愿者体内。埃隆·马斯克(Elon Musk)的Neuralink也在研究一种用于视力的大脑植入物。今年3月份，马斯克发了一篇帖子说，Neuralink的设备名为 Blindsight，该设备已经在猴子身上起作用了。该设备一开始分辨率会很低，就像早期的任天堂图形一样，但最终可能会超过正常人的视觉。 由于视觉是一个如此复杂的过程，直接预测不太可能实现。要通过大脑植入提高人们的视觉质量，还存在巨大的技术障碍。不过，即使通过技术无法完全恢复视觉，但只要产生最基本的视觉，也能让失明患者在日常生活中更加独立。 菲利普·特罗伊克(Philip Troyk)教授表示：“这并不是要恢复生物视力。这是为了探索人工视觉的可能性”。 当光线射入眼睛时，首先会穿过角膜和晶状体，也就是眼睛的外层和中间层。当光线到达眼球后部——视网膜——那里被称为感光细胞的细胞会将光线转换成电信号。这些电信号通过视神经到达大脑，大脑将这些信号解释为我们看到的图像。 没有完整的视网膜或视神经，眼睛就无法与大脑交流。许多完全失明的患者就是这种情况。Troyk 和 Neuralink 正在制造的设备可以完全绕过眼睛和视神经，直接将信息发送到大脑。因此，它们有可能解决任何原因造成的失明，无论是眼疾还是外伤。 大脑中处理从眼睛接收到的信息的特定区域称为视觉皮层。它位于头部后部，很容易植入。为了将25个芯片植入布萨德(Bussard)的大脑，外科医生进行了常规的开颅手术，取下了他的一块头骨。 布萨德(Bussard)大脑中的芯片实际上是微型刺激器，能发出轻微的电流。一个芯片只有铅笔橡皮擦大小，内含 16 个微小电极，每个电极比头发丝还细。每个电极都可以单独控制。布萨德总共植入了 400 个电极。Troyk说："这就像你大脑中的手机网络。 布萨德利用安装在眼镜上的摄像头来捕捉周围的环境。这些图像经过特殊软件处理，转化为与芯片网络对话的指令，打开各个电极来刺激神经元。刺激产生的视觉感知被称为"光斑"（phosphenes），看起来就像光点，但实际上并没有光到达眼睛。 由于刺激器集中在视觉皮层的一个部位，布萨德只能在视野的左下方看到光点。研究人员表示，这足以提高他在房间里导航和执行基本任务的能力，比如从桌子上的四个不同物体中挑出一个盘子。 匹兹堡大学眼科助理教授Xing Chen表示：“产生更好的图像是这些系统面临的主要挑战之一。电极越多，理论上就能制造出越多的光幻视，人工生成的形状也就越复杂。”
去年，Xing Chen和她的同事发表了一项关于他们用1024个电极制作的视觉假体的研究。他们在猴子身上测试了这一系统，结果发现它能让动物识别人工生成的字母。要恢复人的低视力，估计需要数百到数千个电极。但Troyk认为，重要的不是电极的数量，而是电极的位置；将电极分散到整个视觉皮层，可以在更大的视野中产生更多的光点。但代价是，这可能意味着需要进行创伤更大的手术。 在西班牙Miguel Hernández University的研究中，志愿者只接受了一个包含 100 个电极的植入装置。研究结果表明，即使是这个系统也能让一位 60 岁的女性识别线条、形状和简单的字母。神经科学家Eduardo Fernández表示，研究人员随后在另外三名失明志愿者身上重复了这一研究结果。  Eduardo Fernández强调说，人工视觉"并不是重见光明"。他的主要目标是改善盲人的导航能力和行动能力。在一项测试中，一名佩戴假肢的男子在虚拟现实视频屏幕前的跑步机上行走时，能够避开物体。未来，研究人员希望增加更多电极，以增加光幻视的数量，从而产生更详细的图像。 每个人的视觉皮层都有些不同，因此研究人员必须对植入电极的位置和电刺激的强度进行试验。Fernández说：“我们为每位志愿者量身定制刺激方案。” 定制植入物以获得最佳性能是一项挑战。在早期的人造视觉实验中，研究人员使用放置在大脑表面的大型电极，这些电极需要相对较高的电流才能产生幻视。这种刺激有时会导致癫痫发作、疼痛和脑组织损伤。研究人员表示，既需要足够强的电流来诱发幻视，又不能引起不必要的副作用，这两者之间需要取得平衡。 另一个障碍是植入大脑的设备的寿命问题。在过去的研究中，研究人员使用了一种名为犹他阵列的刚性装置，这是一种由 100 根细小硅针组成的方形网格，每根针的顶端都有一个电极。犹他阵列可持续数月至数年，但当植入物周围形成疤痕组织并干扰其接收附近神经元信号的能力时，它就会停止工作。伊利诺伊团队的植入体看起来像微型梳子的头，由一种金属氧化铱制成。  Neuralink 和其他公司正在开发更小、更灵活的电极设备，以穿透大脑。例如，Neuralink 的硬币形设备安装在头骨中，细线状电极伸入脑组织。研究人员Chen表示，更柔软的电极有可能延长植入物的寿命，但这些替代品在大脑中能持续多长时间还有待观察。 还有一个悬而未决的问题是，失明时间的长短是否会影响这些设备的效果。西班牙研究人员的一项研究中，第一位参与者已经失明 16 年，但仍能看到粗糙的形状。而布萨德已经完全失明了六年。 研究人员Chen表示，"失明多年后，视觉系统会开始退化。有可能越早干预越好，不过这还有待系统研究和证明。" 在 2022 年 11 月的一次活动中，马斯克声称："即使有人从未有过视力，比如天生失明，我们相信我们仍然可以恢复视力。" Fernández不太确定，但他指出，让先天失明的人恢复视力之前从未有过尝试。他说，理论上，一个人需要有一个功能正常的视觉皮层。但天生失明的人从未使用过大脑的这部分来处理视觉信息。 目前，布萨德(Bussard)只能在实验室里使用他的视觉假肢，研究人员可以在实验室里控制刺激。Troyk和他的同事们正在开发一种移动系统，以便未来的研究参与者可以在家里使用该设备。 —— End —— 仅用于学术分享，若侵权请留言，即时删侵！
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