脑中钉入百颗“钢钉”后,她再次看见了世界

来源: 果壳

发布日期: 2022-07-09 06:30:42

戈麦斯通过在视觉皮层上植入一个“钉床”电极阵列,成功恢复了部分视力,这是科技进步帮助盲人重见光明的案例。

戈麦斯(Bernardeta Gómez)戴着一副奇怪的眼镜坐在桌边,慢慢伸出手,指向面前的图片。她的手指准确地落在图片中黑白交界的位置。这个看起来简单的动作,是戈麦斯期待已久的“奇迹”。这是属于她的,真实的“给我三天光明”。57岁的戈麦斯曾是一位生物老师,16年前因为中毒性视神经病变永久失去了视力。如今,她作为志愿者参与了一项的临床实验:在视觉皮层上植入一个“钉床”。

研究人员希望通过这个“钉床”,直接将视觉信息传输到她的大脑中。通过电极直接刺激大脑皮层,戈麦斯“看”到了点、线、字母等一些简单的信号,甚至可以在训练之后玩一些简单的游戏。

1929年,德国神经科医生奥特弗里德·福尔斯特(Otfrid Foerster)手术时在患者的视觉皮层插入一根电极并注入电流,患者就会凭空看到一个亮点。这种现象便是光幻视(phosphene)。

对于视力正常的人而言,光幻视也很常见。在你闭上双眼或者揉眼睛时,很容易在视野内看到一些亮斑或者亮线,就算在完全没有光线的情境下亦会如此。这是因为我们的视觉皮层在没有外来光线输入的情况下,依然会有一些自发的活动。后天失明的盲人也会有视幻觉。许多后天失明的盲人都是连接视网膜和大脑的视神经受到了损害,常规治疗手段无法恢复视力。

而在利用视幻觉这件事上,科学家们和科幻作家想到了一起:如果直接在大脑中激活视觉皮层,是不是可以绕开眼睛,让盲人重新看到这个世界?

2020年,科学家们看上了“钉床”。这是一种犹他电极阵列,科学家希望用它来改善过去电极的不足。

荷兰神经科学家罗尔夫塞马(Pieter R. Roelfsema)的团队在健康猕猴的视觉皮层植入了犹他电极阵列,这种电极就像一个小小的钉床,会穿刺进入视觉皮层,实现对深部位置更精准的刺激。实验里的猴子成功看到了字母等一些更精细的视幻觉,甚至可以识别幻觉的形状和运动情况。一年后,戈麦斯成为了第一个人类志愿者。

戈麦斯参与的这项临床试验,由西班牙米格尔·埃尔南德斯·德埃尔切大学的费尔南多斯(Eduardo Fernández)教授主导。研究团队在她的视觉皮层上植入了一个小小的“钉床”。这个钉床底座的尺寸只有4mm*4mm,大概是小拇指夹盖的一半大小。它上面共有100个1.5mm长的“钉子”,排列成10*10的网格,其中96个作为电极使用。然而,戈麦斯并没有在手术后立刻瞬间恢复视力。

她遇到了一个难题:如何区分来自电极刺激和自发产生的光幻视。为了帮助戈麦斯明确刺激的时间,研究者会在电极刺激的同时播放一个声音。经过一段时间的训练后,戈麦斯逐渐明白,单个“钉子”的刺激引起的光幻视都是小光点,并且这些小光点总是局限在她视野内左下方相同的一个区域中间。

在实验期的末尾,研究者给戈麦斯戴上了一副“仿生视网膜”眼镜。这副眼镜通过眼镜架上的摄像机,将真实世界带到她的眼前。

真实世界的图像经过过滤,留下了边界、拐角等明显的视觉特征。它们被一起编码为电信号传输到电极上。于是我们便看到了开头那一幕。经过训练后,戈麦斯可以在所有测试中找到黑色色块和白色色块的分界处,也可以找到屏幕上一个较小的白色方块(14*14cm)的位置。尽管“钉床”理论上只有10*10的像素,仅仅能给她展示一些简单的图形。但这仍然是戈麦斯失明16年之后,第一次能触摸自己“看到”的世界。

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