一种可以帮助盲人恢复视力的前沿装置已经准备进入人体临床试验阶段

这一项目将会促进当地的制造业,也能帮助治疗其他疾病,比如肢体瘫痪和残疾

眼睛是心灵的窗户,也是人类最重要的器官,大脑中大约有一半的知识和记忆是靠眼睛获取的。没有了一双好眼睛,就等于失去了了解外部世界的机会。正值10月15日国际盲人节,这个节日提醒我们应该更多地关注盲人群体。盲人的不方便不是闭上眼睛就能体会到的,而且他们的数量比你想象的要多得多。

很多人可能不知道,中国是全世界盲人最多的国家之一,眼部疾病在中国也是一个主要的公共卫生问题。截至2010年,中国824.8万人患有失明,在2016年,这样的视力残疾数量增长到了1731万人,在世界上的排名非常靠前。我国每年会出现新盲人大约45万,低视力135万,即约每分钟就会出现1个盲人,3个低视力患者。如果不采取有力措施,到2020年我国视力残疾人数将为2013年的4倍,即将达到5000余万。

值得庆幸的是,澳大利亚蒙纳士大学的研究者发明了一种植入脑皮质的革命性视力装置,未来很有希望能帮助盲人恢复视力。研究者已经准备在墨尔本进行世界首个人体临床试验。通过蒙纳士大学的“皮质前沿”项目,研究者已经研发出一种迷你的无线电子植入装置,它能固定在大脑表面,并能帮助盲人恢复视力。进一步研究已经证实,对于其他患有无法治愈的神经疾病(比如肢体麻痹)的病人,这种技术也有望大大改善他们的健康水平。

许多被临床诊断为失明的患者,其实只是视觉神经受到了损坏,阻碍了视觉信号从视网膜传送到大脑的“视觉中心”。根纳里斯(Gennaris)仿生视觉系统能避开这种损伤,可以治疗许多当今医学治不好的疾病。根纳里斯系统是蒙纳士视觉团队 (MVG)的心血结晶。该系统包括定制设计的带摄像头和无线发射器的头盔、视觉处理硬件和软件,以及一组植入大脑的9×9毫米的芯片。

头盔中的摄像机捕捉到的场景将被发送到视觉处理器上——其尺寸跟智能手机差不多,在那里,图像将被处理并提炼成最有用的信息。处理过的数据会被无线传输到每一块可植入芯片里的复杂电路上,在那里,数据会被转化成一种电子脉冲模式,然后通过头发丝那么细的微电极刺激大脑。

这是一个走在脑皮质植入技术前沿的项目,其主要成员包括:蒙纳士视觉团队的首席研究员兼主任亚瑟·罗瑞(Arthur Lowery)教授;蒙纳士大学生物医学发现研究所的马赛洛·罗莎(Marcello Rosa)教授和王彦(音译,Yan Wong)博士;来自阿尔弗雷德医院的杰弗里·罗森菲尔德(Jeffrey Rosenfield)教授;来自蒙纳士大学电气和计算机系统工程系的菲利普·刘易斯(Philip Lewis)博士,还有其他研究同仁,在这就不一一赘述了。

“脑皮质视觉假体的目标是通过向视觉皮层提供电刺激来修复视觉。视觉皮层是大脑接收、整合和处理视觉信息的区域。”罗瑞教授说道,“我们的设计创造了一种视觉模式,是由多达172个光点(光幻视)组成的集合体,它能为个体提供室内和室外环境的导航信息,并辨认出其周围是否有人类和物体的存在。”

这个项目耗费了十多年的心血筹备,很有希望刺激澳大利亚的大脑可植入系统制造业发展。通过额外的资金支持,这种改变生活的技术将会在墨尔本制造,并分销到全世界。

由刘易斯博士领导的“皮质前沿:脑机接口商业化”项目在联邦政府医学研究未来基金(MRFF)前沿健康和医学研究计划下获得了100多万的资金支持,卫生部长格雷格·亨特(Greg Hunt)阁下于2019年6月宣布,将推进该技术,并提出未来投资的详细计划。

今年晚些时候,第二阶段的MRFF投资计划也会公布出来,这意味着在未来五年内,乐观估计会有一到两笔高达1亿的资金支持。

刘易斯博士说:“如果成功的话,蒙纳士视觉团队将创建一个新的商业企业,专注于为无法治愈的失明患者恢复视力,并帮助四肢瘫痪患者重新动起来,从而改变他们的健康状况。”

王博士说:“仿生视觉技术的商业化也跟我们的计划十分吻合,它能帮助我们探寻除了视觉和脊髓损伤之外的进一步应用,比如癫痫和抑郁症的缓解、大脑可控的假肢,以及其他重要感官的恢复。这跟我们在蒙纳士大学神经仿生学的能力是一致的,并且与一个专门的行业合作伙伴一起工作能带来巨大的价值。”

罗莎教授说,除了改善医疗状况和恢复盲人视力,商业上的成功还可以为澳大利亚创造新的出口机会、高技能的制造业和医疗器械设计工作,以及经济增长。他说:“有了额外的投资,我们就能在澳大利亚制造这些皮质植入芯片,并且达到推进人类试验所需的规模。”

最近研究者已经在羊身上成功地完成了试验,这一发现发表在国际期刊《神经工程学》(Neural Engineering)的七月号上。这代表站在世界前沿的完全植入式皮质视觉假体进入长期试验阶段。

在进入临床前的准备研究中,10个芯片(7个主动的和3个被动的)被专用插入系统植入大脑。刺激通过7个主动的设备输出长达9个月,累计超过2700小时,却没有对健康造成任何明显不利的影响。

“这项研究结果表明,通过无线芯片组合进行长期刺激,不会诱发广泛的组织损伤,也不会导致明显的行为问题,或者由刺激引起的癫痫发作。”研究的主要作者罗森菲尔德教授说。

希望在不久的将来,有更多的盲人受益于这一项目,重新打开心灵之窗。