光點產生視覺效果 猴子實驗可分辨16字母 大腦植入電極 盲人重見光明

編譯/韋士塔 |2021.01.23
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研究人員把電極連接到猴子大腦的視覺皮層,恢復其視力。 圖/美聯社
科學家不斷研發改善視力的新技術。 圖/美聯社
視神經受損,生活品質會大受影響。 圖/美聯社

編譯/韋士塔

視覺是人類最重要的感官之一,

一旦受損,生活將大受影響。一直以來,許多科學家嘗試運用最新科技,希望修復受損的視網膜,恢復患者視力。

視覺的形成,是光線經由眼球前部的角膜與水晶體聚焦後投射在視網膜上成像。這個原理類似照相機,視網膜上的感光細胞就像相機上的感光元件,能夠把光線轉為電位訊號,傳達至腦部視覺皮質中樞。

目前已成功使用在人體的電子眼,是模仿視網膜,並讓患者配戴有攝影機的特殊眼鏡,取得影像訊號後傳送至電子眼的元件,並透過視神經傳導到大腦視覺區。不過,這類植入式技術價格昂貴,人體也可能產生排斥反應,而且無法配合頭部自然轉動。更重要的是,這種技術應用在視網膜方面雖有成效,但對受損的視神經作用有限。

如今,荷蘭科學家傳出令人振奮的消息,荷蘭神經科學研究所(Netherlands Institute for Neuroscience)的研究員羅爾夫瑟瑪(Pieter Roelfsema)表示,研究團隊在猴子大腦內植入一組電極裝置,協助猴子在不使用眼睛的情況下就能「看見」並識別單一字母。

羅爾夫瑟瑪將這項研究成果發表於《科學》(Science)期刊,他在報告中表示,這是迄今為止,在不涉及視網膜的情況下獲得的最高視覺分辨率技術。

研究團隊指出,他們製造一款針狀大腦植入物,長度約0.15公分;這個植入物由1024組電極組成,被植入猴子腦部的視覺皮質後,電流能夠在大腦製造出「視錯覺」(optical illusion)現象。

羅爾夫瑟瑪解釋,這種現象,讓猴子的腦部可感應到光點,類似電腦螢幕的像素;猴子「看見」這些點狀圖案後,將可辨識出物品和字母的形狀。

羅爾夫瑟瑪進一步說明:「過去雖有類似的實驗,但植入的電極數量沒有這麼多;此外,我們的實驗創造出的人造像素,數量之高也前所未見,這是提高視覺分辨率的關鍵。」

他解釋,如果1組大腦電極能產生1個光點,愈多電極代表光點愈多,形成的圖像會更清晰,也更容易辨識。在他們進行的最新實驗中,植入電極的猴子經過訓練後,能夠正確分辨16個不同的字母。

參與研究的博士後研究員陳興(Xing Chen,音譯)表示,此次研究獲得的是黑白影像,且與肉眼實際看到的景物相比會較模糊;這些光點產生的「視覺」效果,與真實眼睛結構產生的效果仍有極大差距,因為腦部能夠處理的像素高達數百萬個。

儘管如此,相較於過去的裝置,最新的電極植入物,已經能讓實驗對象感受到景物的光暗。最新進展令研究團隊相當振奮,他們表示,如果相關技術持續提升,未來或許能應用在視網膜或視神經受傷、退化的患者腦部,協助視覺皮質並未受損的盲人恢復低視力。

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