16年前，因中毒性視神經(jīng)病變破壞了視神經(jīng)，西班牙巴倫西亞的高中生物老師貝爾納德塔·戈麥斯失明了。2018年，57歲的戈麥斯做出了一個(gè)勇敢的決定——成為首位在大腦視覺區(qū)域植入微型電極的志愿者。

而現(xiàn)在，這個(gè)大腦里的植入物和一副特制眼鏡讓戈麥斯“重見了光明”。她不僅能夠辨認(rèn)出各種圖形、字母，甚至還能玩幾局簡(jiǎn)化版的電腦游戲“吃豆人”。

據(jù)外媒10月30日?qǐng)?bào)道，這一突破性的成果表明，人類技術(shù)已向前邁出了重要的一步，微電極植入物在幫助盲人恢復(fù)功能性視力方面有著巨大潛力。

▲佩戴著裝備的貝爾納德塔·戈麥斯

在腦部植入“視覺假體”

在眼睛上裝上“人造視網(wǎng)膜”

據(jù)外媒報(bào)道，這一實(shí)驗(yàn)由美國猶他大學(xué)和西班米格爾·埃爾南德斯·德埃爾切大學(xué)（UMH）的科學(xué)家聯(lián)合進(jìn)行。植入戈麥斯腦部的是一個(gè)擁有96根電極的“視覺假體”，尺寸小于一個(gè)硬幣，僅有約4mm×4mm。這一植入物可以直接刺激大腦中負(fù)責(zé)接收和處理來自視網(wǎng)膜視覺信息的視覺皮層。此外，研究團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)造了一個(gè)“人造視網(wǎng)膜”，即一個(gè)安裝在眼睛上的攝像機(jī)，為植入物提供視覺信號(hào)。

正因如此，不同于正在探索中的視網(wǎng)膜植入裝置，即人工利用光刺激離開視網(wǎng)膜的神經(jīng)的方法，這一被稱為“Moran| Cortiis Prosthesis”的特殊裝置，完全繞過了眼睛和受損的視神經(jīng)，直接到達(dá)視覺感知的源頭。

接受植入手術(shù)后，戈麥斯在接下來的6個(gè)月里，每天都在實(shí)驗(yàn)室接受長達(dá)4小時(shí)的測(cè)試和訓(xùn)練。前兩個(gè)月的大部分時(shí)間，都花在了讓她區(qū)分偶爾仍能在腦海中看到的自發(fā)光點(diǎn)和直接刺激假體而產(chǎn)生的光點(diǎn)。當(dāng)她成功做到這一點(diǎn)后，研究人員便開始進(jìn)行實(shí)際的視覺挑戰(zhàn)。

戈麥斯表示，當(dāng)假體中的電極受到刺激時(shí)，自己“看到”了一束光。這種作用之下產(chǎn)生的“光幻覺”，可以根據(jù)刺激的強(qiáng)度，使光點(diǎn)變亮或變暗，變?yōu)榘咨蚋档念伾?。?dāng)同時(shí)刺激兩個(gè)以上的電極時(shí)，戈麥斯更容易感知光斑，一些刺激模式看起來像密集分布的點(diǎn)，而另一些則更像水平線。

通常而言，垂直線對(duì)研究人員來說是最難誘導(dǎo)的結(jié)果，但在訓(xùn)練結(jié)束時(shí)，戈麥斯能夠以100%的準(zhǔn)確率區(qū)分水平和垂直模式?！按送猓?dāng)我們?cè)黾哟碳る姌O之間的距離時(shí)，感知的形狀更長?！毖芯空撐闹袑懙?。

▲當(dāng)多達(dá)16個(gè)電極同時(shí)受到不同模式的刺激時(shí)，戈麥斯可識(shí)別出“I、L、C、V、O”等字母

鑒于結(jié)果十分可觀，實(shí)驗(yàn)的最后一個(gè)月被用來研究戈麥斯是否可以用她的假體“看到”字母。當(dāng)多達(dá)16個(gè)電極同時(shí)受到不同模式的刺激時(shí)，戈麥斯可以成功識(shí)別出“I、L、C、V、O”等字母，甚至可以區(qū)分出大寫的“O”和小寫的“o”。盡管仍無法識(shí)別更多的字母，但這一研究結(jié)果表明，用大腦中的電極刺激神經(jīng)元的方式可以創(chuàng)建二維圖像。

實(shí)驗(yàn)的最后一部分，是讓戈麥斯戴上嵌有微型攝像機(jī)的特殊眼鏡。這臺(tái)攝像機(jī)可以掃描她面前的物體，然后通過假體刺激她大腦中不同的電極組合，從而產(chǎn)生簡(jiǎn)單的視覺圖像。通過這副眼鏡，戈麥斯成功分辨出了紙板上黑白相間的邊框。她甚至可以在電腦屏幕的左半部分或右半部分找到白色方塊的位置。

不過，當(dāng)戈麥斯脫離了這套系統(tǒng)后，她再次回到了失明狀態(tài)。

恢復(fù)盲人功能性視力潛力巨大

還需要更多患者做更長時(shí)間測(cè)試

“我們的研究結(jié)果證明了通過人類視覺皮層的大量電極進(jìn)行慢性皮質(zhì)內(nèi)微刺激的安全性和有效性，顯示了其在恢復(fù)盲人功能性視力方面的高潛力?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)在相關(guān)研究論文中總結(jié)道。

報(bào)道指出，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果無疑令人鼓舞。在戈麥斯的案例中，沒有證據(jù)表明該設(shè)備會(huì)引發(fā)神經(jīng)死亡、癲癇發(fā)作或其他負(fù)面副作用，這意味著，微刺激可以安全地用于恢復(fù)功能性視覺，即使是視網(wǎng)膜或視神經(jīng)遭受了不可逆損傷的人。

由于視神經(jīng)被破壞，全球大約有1.48億人失去了視力。青光眼或視神經(jīng)萎縮是導(dǎo)致失明的主要原因之一，對(duì)他們而言，繞過眼睛直接將視覺信息發(fā)送到大腦是恢復(fù)視力的最好選擇之一。

猶他大學(xué)的生物工程師理查德·諾曼表示：“這項(xiàng)研究的目標(biāo)之一是讓盲人有更多的活動(dòng)能力。讓他們很輕松地識(shí)別出一個(gè)人、一個(gè)出入門或一輛汽車，以提高他們的獨(dú)立性和安全性。這就是我們努力的方向。”

此前，也有其他研究將同樣的微電極陣列植入大腦的其他區(qū)域，以幫助控制假肢，如幫助癱瘓病人控制四肢肌肉等等。但這是該技術(shù)首次用于盲人身上，目前僅有戈麥斯一名受試者，仍處于早期嘗試階段。因此，在這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用于臨床之前，還需要在更多的患者身上進(jìn)行更長時(shí)間的測(cè)試。

研究人員表示，過去的研究表明，需要700根電極才能幫助盲人恢復(fù)活動(dòng)能力。他們希望在接下來的研究中增加電極的數(shù)量，在植入物的大小和視覺強(qiáng)度之間找到正確的平衡。

目前，研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在招募新的志愿者進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。研究人員表示，盡管目前似乎只能恢復(fù)最基本的視覺形式，但也許有一天，基于戈麥斯的努力，未來的病人可以用這個(gè)假體識(shí)別出整個(gè)字母表。他們透露，已有4名病人正排隊(duì)等待試用該設(shè)備。