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借电子眼能看到莫奈印象画

发布时间:2021-01-05 11:48:47 阅读: 来源:连接器厂家

借电子眼能看到“莫奈印象画”

山西被挖眼男童小斌斌前天接受义眼手术的消息,激起公众对复明医学的极大遐想。事实上,全球人工视觉领域也正迎来突破口。   根据记者从美国哈佛医学院人工视觉科研团队获得的最新消息,美国人工视觉最新科研成果显示,借助最新的“电子眼”技术,一些特定的后天性失明者有望重新“看到”。不过,那仅仅是模糊轮廓,科学家将这些虚化、重叠的画面形象地比作“莫奈的印象画”。目前,科研人员正在申请将该项技术应用于人体临床实验。   为进一步解读全球人工视觉的最新进展,昨天,本报独家专访到沪访问的哈佛医学院麻省眼耳专科医院神经眼科项目主任、全球人工视觉创始人之一约瑟芬·F·里兹教授。    微电子技术助力人工视觉   能不能让失明者重新看到世界?上世纪80年代末,面对一个个因视网膜退化变性或因糖尿病等慢性病导致的失明病例,医生们十分无奈。经历了神经内科、眼科两轮专科住院医师培训的约瑟芬·F·里兹和同事们萌发了一个大胆想法:能不能借助科技让成千上万的失明患者重新看见?   “好比给聋人安上人工耳蜗,能不能给失明的人装上什么东西?”今天,里兹已是哈佛麻省眼耳专科医院知名的神经眼科教授。他们当初的设想在全球已拥有一个响当当的名字:“电子眼”。   “不过,当时的技术还无法达成我们的设想,无法帮助人们完成复明的心愿。”里兹回忆说,那是一段进展并不十分顺利的科研岁月。   而同一时期,人工替代器官已进入公众视野。如何在眼睛这个小型人体感觉器官上有所“动作”?里兹和他的合作者瞄准了上世纪80年代在美国蓬勃发展起来的一项新技术:微电子。当时,它被主要应用于计算机、工业领域。如今,它已被广泛应用于人工视觉研究领域。   里兹和他的团队就是在此基础上开始研究将微型照相、微型电路等技术组合,创造出一对帮助盲人重新看世界的“电子眼”。    智能电极阵列让图像“显形”   经过多年的升级,如今,里兹在哈佛大学与麻省理工学院的科研团队已研发出了在实验室阶段比较成熟的“电子眼”。   最新的“电子眼”,由特质眼镜、电极芯片、微型接收器等组成。   首先,科研人员在巩膜(眼球外围的白色软组织,也是眼睛最外层的纤维膜,俗称白眼仁)与视网膜之间埋入一根比头发丝还要细的电极芯片。与之相连的是一块超薄微型接收器,它被置于眼球表面,如同眼球外敷的一块迷你膏药。   接着,实验对象需要戴上一副带有微型照相机的特制眼镜,当照相机拍下图像,图像信号就会通过眼镜上的无线射频线圈,以无线传输方式发送到同样配有无线接收器的眼球部分。此时,那块超薄的微型接收器就会将图像传输到与之相连的手机(或任何可随身携带的移动电脑),手机中的软件将快速“识别”图像,并将结果反馈给电极芯片。   随后,电极芯片上将出现神奇一幕。用放大镜一看,在这个比头发丝还细的芯片上,实则整齐排列着数百个电极,因而又得名“电极阵列”。每一个电极都有一根单独的电线控制它们的表现——让它们变亮或变暗。   举个最简单的例子:当微型照相机拍到数字“1”,把这个图像信息告诉手机软件,软件分析出结果后就会通过电刺激控制电极阵列,仅让一排纵列的电极发亮,其余电极均变暗。这样一来,患者就能看见一个图像:“1”。   每个电极就好比一个像素,电极芯片上的电极越多,意味着像素越高,显像也将更为清晰,实验对象就会看得更清楚。   不过,目前的“电子眼”技术的像素还有限,仅能显示模糊画面。它还有一定的适应症,仅适应于老年性黄斑变性、视网膜色素变性等致盲患者。这些患者的视神经与大脑视觉区域的通路是完好的。那些先天性失明者、视神经与大脑视觉区域的通路断裂的患者,则无法辨识电脑合成的图像。里兹遗憾地告诉记者,被挖出眼球的小斌斌就无法使用这类新技术。   “不过,目前全球人工视觉领域的研究还有许多分支,还有植入舌头的导盲仪,通过电脑控制电极芯片强弱,让患者感知障碍物的大致位置。此外,还有一些不植入人体的导盲仪,通过语音、感官等让患者实现‘看见’,但不是真的看见。”里兹告诉记者,目前“电子眼”技术已经可以实现拆卸、组装,根据个体情况定制设计,因而人们会发现有许多不同的“电子眼”。    为筹集科研善款每年义跑   里兹的“电子眼”成果在猪身上进行了多年的动物实验。“我们正在准备申请人体临床一期试验。”里兹将此视为“已接近到一个重要的突破口”。他说:“如果我们有更多的钱,就能更快开展人体临床试验。”“电子眼”研究历经20多年才获得如今的进展,这其中包含研究本身的难度,也有资金的因素。   人工视觉是个“烧钱”的行业,从里兹的团队就可见一斑——截至目前,他已经筹集并投入了4000万美元的科研经费。   在此期间,他集结了多学科科研团队,除了神经眼科医生、外科医生、视网膜解剖医生、生理学家等医学与生物学团队,还有一支庞大的工程师团队,包括微细加工技术专家、植入电路专家、材料学家、软件工程师等。事实上,里兹的团队里3/4的科研人员是工程师。他们主要任职哈佛医学院麻省眼耳专科医院、麻省理工学院,还包括全世界各地的合作者。   为了筹措经费、招募合作者、支付实验经费,这位哈佛教授必须四处筹款,甚至为此每年去参加波士顿义跑。“你的善举可以帮助我们更多的病人恢复视力。”里兹的名片背后印有这样一段话,他总是抓住任何一个机会筹措科研经费。   “‘电子眼’如果获得人体试验机会,距离临床还有很长的路要走,请患者们不要以为很快就能看见。而且,即便技术成熟,人们也很难像正常人那样看见图像。”里兹强调,“但我们确实一直有进展,一步步在迈向光明。”   本报记者唐闻佳

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