视觉假体之路:时间轴
自20世纪60年代开始的早期光学皮层植入实验以来,视觉假体技术已经取得了长足的发展。目前市面上已经有了视觉义肢,但它们只能恢复有限的视觉,而且空间分辨率很低。生物相容性或成本等挑战仍然是重大障碍。
最近的研究表明,这种情况可能即将改变——我们距离高度复杂的视觉假体可能只是一个突破。
1791年、1929年、1968年- 1982年:关于电和大脑视觉皮层的早期研究
视觉假体的历史可以追溯到1929年。德国神经学家Otfrid福斯特把证明了视觉皮层的电刺激可以导致受试者感知到闪光或“光幻视”。
这项研究是建立在科学家早期发现的基础上的,他们首先研究了神经系统的电刺激,比如路易吉·伽伐尼1791年的发现电对动物组织的影响。然而,视觉义肢的实验直到Foerster的工作近40年后才开始。
整个20世纪60年代中期,科学家贾尔斯·布林德利在一个设备上工作该研究使用了头皮下方的电极阵列来刺激受试者的枕叶——其中包含大脑的视觉皮层。它可以可靠地在受试者的视野内产生光幻视。布林德利和科学家w·s·卢因于1967年首次对该装置进行了人体测试。
该团队在1969年发表了他们的发现,并在20世纪80年代继续研究早期视觉假体,最终与盲人患者合作。布林德利和卢因发现,他们可以用他们的设备刺激这些光幻视,即使是在完全失明的患者身上。
20世纪80年代至21世纪头十年:继续研究和更复杂的原型
布林德利的工作由威廉·h·多贝尔他是一名生物医学研究人员,也因在呼吸起搏器方面的研究而闻名。多贝尔在上世纪八九十年代的实验创造了“多贝尔眼”,这是一种刺激大脑视觉皮层的假体设备。
它由一副连接在相机上的眼镜、一台超声波测距仪和一台微型计算机组成。计算机处理来自相机和测距仪的信息,然后将信息转换为信号,传输到植入接受者视觉皮层的电极阵列。
该设备可以让接收者看到图像和物体的轮廓,即黑色背景上的一系列白点。
到2002年,视觉假体技术的持续发展已经制造出一种假体,使植入体接受者,一位名叫延斯(Jens)的前飞行员,能够在多贝尔研究所的停车场周围驾驶汽车。
2010 - 2020年代:商业可行性和新挑战
只有一种视觉假体被FDA批准上市——阿古斯II视网膜假体,也被称为阿古斯II仿生眼系统。Argus II还获得了欧盟CE标志,以及另外两种视觉假体,IRIS 2 (Pixium)和Alpha-AMS(视网膜植入物)。
这些设备可以为接受者带来巨大的好处——主要是有限的视力恢复,允许接受者看到光线、运动和形状。这使得用户可以更方便地旅行和自己工作。
除了为盲人设备用户提供有限的视力,这些假体还可以帮助抵消盲人可能面临的其他挑战。例如,有身体残疾的人两到四倍的可能性经历物质使用障碍恢复视力的植入物可以帮助改善接受者的生活质量,降低成瘾的风险。
过时和其他问题
商业植入带来了一个新的挑战——当视觉假肢设备制造商倒闭时会发生什么?
仿生眼制造商Second Sight成立于1998年,是Argus II视网膜假体的制造商。由于财务问题,该公司于2020年开始逐步淘汰这一产品。接受植入的人无法再接受设备的维护或维修。如果它失败或损坏,它就会永远失去功能,让用户失明。
移植受者描述了公司的技术很好,但批评它没有提供支持。无功能的植入物阻止接受者接受核磁共振成像,并可能导致医疗并发症。摘除假体是可能的,但这个过程可能会很痛苦,也很昂贵。
其他几个仿生眼系统目前正在进行试验或等待批准。在未来,科学家、政策制定者和这些设备的制造商可能不得不考虑停止使用视觉假体的潜在后果。
相关的伦理问题,如购买和维护仿生眼睛的成本,也可能变得更加重要。从事视觉假肢研究的企业和科学家可能不得不考虑为那些无力购买或维护设备的人制定行动计划。
2020年及以后:视觉义肢的未来
现有的视觉义肢只能提供有限的视力恢复,但未来的技术可能完全逆转失明。
Gennaris仿生视觉系统,这个系统在2020年开始人体试验这是一个可以提供更广泛视力恢复的例子。
其他提供有限视力的仿生眼系统,如Argus II、IRIS 2和Alpha-AMS系统也已开发出来。这些假体可能会在未来几年的某个时候上市,为潜在的设备接受者提供额外的选择。
视觉假体如何继续发展
现代视觉假体比最初由Lewin和Brindley首创的假体设备先进得多。然而,生物医学研究人员还有很长的路要走。
现有的仿生眼睛不能为用户提供完全的视觉恢复,尽管它们提供的有限视觉可能非常有价值。它可能会抵消一些与身体残疾相关的负面健康结果,比如更高的药物滥用率。
在某种程度上,完全恢复视力的仿生眼可能成为可能。这些眼睛可能会改变当前的视觉义肢市场——尽管用户将继续面临某些风险,比如制造商倒闭的可能性。
21世纪20年代可能是视觉假肢技术发展的重要十年。如果完全恢复视力是可能的,我们可能会看到在新系统上的人体试验在这个十年开始产生结果。