眼睛是心靈的窗戶,也是人類最重要的器官,大腦中大約有一半的知識和記憶是靠眼睛獲取的。沒有了一雙好眼睛,就等于失去了了解外部世界的機會。盲人的不方便不是閉上眼睛就能體會到的,而且他們的數(shù)量比你想象的要多得多。
蒙納士大學的研究者發(fā)明了一種植入腦皮質(zhì)的革命性視力裝置,未來很有希望能幫助盲人恢復視力。研究者已經(jīng)準備在墨爾本進行世界首個人體臨床試驗。通過蒙納士大學的“皮質(zhì)前沿”項目,研究者已經(jīng)研發(fā)出一種迷你的無線電子植入裝置,它能固定在大腦表面,并能幫助盲人恢復視力。進一步研究已經(jīng)證實,對于其他患有無法治愈的神經(jīng)疾。ū热缰w麻痹)的病人,這種技術(shù)也有望大大改善他們的健康水平。
許多被臨床診斷為失明的患者,其實只是視覺神經(jīng)受到了損壞,阻礙了視覺信號從視網(wǎng)膜傳送到大腦的“視覺中心”。Gennaris仿生視覺系統(tǒng)能避開這種損傷,可以治療許多當今醫(yī)學治不好的疾病。Gennaris系統(tǒng)是蒙納士視覺團隊 (MVG) 的心血結(jié)晶。該系統(tǒng)包括定制設(shè)計的帶攝像頭和無線發(fā)射器的頭盔、視覺處理硬件和軟件,以及一組植入大腦的9×9毫米的芯片。
頭盔中的攝像機捕捉到的場景將被發(fā)送到視覺處理器上——其尺寸跟智能手機差不多,在那里,圖像將被處理并提煉成最有用的信息。處理過的數(shù)據(jù)會被無線傳輸?shù)矫恳粔K可植入芯片里的復雜電路上,在那里,數(shù)據(jù)會被轉(zhuǎn)化成一種電子脈沖模式,然后通過頭發(fā)絲那么細的微電極刺激大腦。
這是一個走在腦皮質(zhì)植入技術(shù)前沿的項目,其主要成員包括:蒙納士視覺團隊首席研究員兼主任Arthur Lowery教授;蒙納士大學生物醫(yī)學發(fā)現(xiàn)研究所的Marcello Rosa教授和Yan Wong博士;來自阿爾弗雷德醫(yī)院的Jeffrey Rosenfield教授;來自蒙納士大學電氣和計算機系統(tǒng)工程系的菲利普·劉易斯Philip Lewis博士,還有其他研究同仁,在這就不一一贅述了。
“腦皮質(zhì)視覺假體的目標是通過向視覺皮層提供電刺激來修復視覺。視覺皮層是大腦接收、整合和處理視覺信息的區(qū)域!盠owery教授說道,“我們的設(shè)計創(chuàng)造了一種視覺模式,是由多達172個光點(光幻視)組成的集合體,它能為個體提供室內(nèi)和室外環(huán)境的導航信息,并辨認出其周圍是否有人類和物體的存在。”
這個項目耗費了十多年的心血籌備,很有希望刺激澳大利亞的大腦可植入系統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展。通過額外的資金支持,這種改變生活的技術(shù)將會在墨爾本制造,并分銷到全世界。
由Lewis博士領(lǐng)導的“皮質(zhì)前沿:腦機接口商業(yè)化”項目在聯(lián)邦政府醫(yī)學研究未來基金 (MRFF) 前沿健康和醫(yī)學研究計劃下獲得了100多萬的資金支持,澳大利亞衛(wèi)生部長Greg Hunt閣下于2019年6月宣布,將推進該技術(shù),并提出未來投資的詳細計劃。
今年晚些時候,第二階段的MRFF投資計劃也會公布出來,這意味著在未來五年內(nèi),樂觀估計會有一到兩筆高達1億的資金支持。
Lewis博士說:“如果成功的話,蒙納士視覺團隊將創(chuàng)建一個新的商業(yè)企業(yè),專注于為無法治愈的失明患者恢復視力,并幫助四肢癱瘓患者重新動起來,從而改變他們的健康狀況!
Wong博士說:“仿生視覺技術(shù)的商業(yè)化也跟我們的計劃十分吻合,它能幫助我們探尋除了視覺和脊髓損傷之外的進一步應用,比如癲癇和抑郁癥的緩解、大腦可控的假肢,以及其他重要感官的恢復。這跟我們在蒙納士大學神經(jīng)仿生學的能力是一致的,并且與一個專門的行業(yè)合作伙伴一起工作能帶來巨大的價值!
Rosa教授說,除了改善醫(yī)療狀況和恢復盲人視力,商業(yè)上的成功還可以為澳大利亞創(chuàng)造新的出口機會、高技能的制造業(yè)和醫(yī)療器械設(shè)計工作,以及經(jīng)濟增長。他說:“有了額外的投資,我們就能在澳大利亞制造這些皮質(zhì)植入芯片,并且達到推進人類試驗所需的規(guī)模!
最近研究者已經(jīng)在羊身上成功地完成了試驗,這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在國際期刊《神經(jīng)工程學》(Neural Engineering)的七月號上。這代表站在世界前沿的完全植入式皮質(zhì)視覺假體進入長期試驗階段。
在進入臨床前的準備研究中,10個芯片(7個主動的和3個被動的)被專用插入系統(tǒng)植入大腦。刺激通過7個主動的設(shè)備輸出長達9個月,累計超過2700小時,卻沒有對健康造成任何明顯不利的影響。
“這項研究結(jié)果表明,通過無線芯片組合進行長期刺激,不會誘發(fā)廣泛的組織損傷,也不會導致明顯的行為問題,或者由刺激引起的癲癇發(fā)作。”研究的主要作者Rosenfield教授說。
希望在不久的將來,有更多的盲人受益于這一項目,重新打開心靈之窗。