嘴⾥含着⼀根棒棒糖,就能让盲⼈看⻅

作者: 王怡博

来源: 环球科学

发布日期: 2022-11-03 21:53:45

科学家和⼯程师们通过研究,开发出⼀种触觉替代视觉系统,使盲⼈能够通过⾆头感知图像,从而“看见”世界。这项技术基于神经可塑性理论,通过训练和练习,盲⼈能够重新获得视觉信息。该系统经过多次改进,最终产品类似于太阳镜,包含微型摄像机和连接的⾆⽚,使盲⼈能够在⽣活中使⽤。

有这样⼀群科学家和⼯程师,他们坚信盲⼈⽤⾆头,就能重新看见。1979年,美国神经科学家Paul Bach-y-Rita按下了⼈⽣的重启键。他想要找到⼀种代替眼睛看世界的⽅法。⾃1963年起,他就开始在⼤脑中设想并最终动⼿建造了⼀套触觉替代视觉系统(tactile vision substitution,TVSS)。

Bach-y-Rita基于神经可塑性提出了感觉替代(sensory substitution)理论。

由于最初申请不到资助,他们只能从其他实验室的废品中找来⼀把废弃的⽛科椅,⼀台旧的电视摄像机和⼀副⻥眼镜头,然后在研究中⼼⼀间弃置的实验室⾥,把这些看起来似乎毫⽆关联的物件组装了起来。这套⽤废品搭起来的装置甚⾄在1969年登上了《⾃然》(Nature)杂志。

在房间的正中央,那台笨重的电视摄像机被固定在三脚架上,它实时拍下的图像会沿着⼏股电线传到⽛科椅背⾯的⾦属⽹格上——这张⽹格拥有400个振动尖端,这些尖端会随着图像的变化⽽产⽣不同的振动模式,并被坐在⽛科椅上的盲⼈的背部神经感知到。对于科学家第⼀次招募的6名盲⼈受试者来说,20~150⼩时的训练就像回到了婴⼉时期,重新开始认识世界。

不过,这个新的世界并没有⾊彩,还⾮常模糊。这套装置也⾮常笨拙,尽管后来的⽛科椅带上了轮⼦,可以⾃由移动,甚⾄能让盲⼈⾃⼰控制摄像机,调节光圈的⼤⼩,但仍不⼤可能将这套装置推出实验室的⼤门,以供盲⼈在⽣活中使⽤。另外,后背的敏感性也较低,因此“两点辨别”(two-point discrimination)能⼒⽐较差。

幸运的是,在1983年结束了康复科的实习后不久,Bach-y-Rita就收到了威斯康星⼤学麦迪逊分校的邀请,成为那⾥新成⽴的神经康复科的负责⼈。在这个新的实验室,他仍然痴迷于寻找⼀种⽅式,建造⾜以在现实中使⽤的感觉替代装置。在接下来的⼗多年⾥,他的实验室做出了许多原型。

1995年的⼀天,Bach-y-Rita兴奋地推开实验室的门,对还在实验室⾥⿎弄指尖触觉替代视觉系统的Tyler和Kaczmarek说:“我们应该⽤⾆头。”⾆头,尤其是⾆尖的触觉敏感性可以与指尖相当。⽽且,如果我们观察感觉⽪层所主管的⾝体部位,会发现双⼿与⾆头对应着相当⼤的⽪层⾯积,躯⼲部分则格外⼩。

1997年,研究团队只花了⼏周的时间,就将系统调整为了⾆头显⽰单元(tongue display unit),包含49个电极。当⼯程师Kaczmarek被蒙住眼睛,并把这种电极阵列放在⾆头上,试图⽤⾆头“看”⾯前的图像时,那些电极会在他⾆头上嘶嘶作响。但他说,这给他带来了愉悦感⽽不是疼痛感,就像⾹槟泡泡在⾆头上跳动⼀样。

如今,进⼀步更新后的产品变成了⼀种可套在额头上的“头带”,它同样含有⼀台微型摄像机,并连着⼀块⾆⽚。不过,这类设备带来的到底是不是⼀种视觉?或者说,触觉替代视觉的设备是否真的让盲⼈看见了?Bach-y-Rita⼏⼗年来所拥护和坚信的理论成⽴吗?

事实上,盲⼈从⾆头上感知的世界,与视⼒正常的⼈看见的并不是完全相同的世界。因此,最初Bach-y-Rita其实给看见加上了引号。但即使是视⼒正常的⼈,在⼤脑的加⼯之下,每个⼈看到的就是同⼀个世界吗?

更令他⽆法忘怀的是,BrainPort使他第⼀次看到了⼉⼦的笑容。你相信吗,你不⽤眼睛就能看⻅?

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