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仿生眼这么贵但能看见什么?

2024-04-19 244


仿生人会梦见电子羊吗?没人知道。但现在“仿生羊”可能看得见“电子人”。澳洲科学家花 3 个月帮一小群绵羊视网膜后植入仿生眼,这群羊从此有了超出平常能见的“异常敏锐视力”。

新研究发表在《生物材料》期刊,且仿生眼没引起任何不良反应,表示可长期植入,安全稳定。雪梨大学和和新南威尔士大学团队很快提交文件,准备开始人体实验。且这可不是动作电影反派戴的玻璃眼珠,真能让失明者重见光明。

睁开仿生眼,看见新世界

这款即将进入人体的仿生眼名为 Phoenix 99,先来看它如何工作。Phoenix 99 由两部分组成:刺激器和通讯模组。刺激器植入眼睛视网膜,通讯模组插在耳后皮肤下,使用者戴上装有微型镜头的眼镜,设备就齐全了。无线连结,微镜头捕捉画面,然后以电讯号传到通讯模组,解码成电脉冲模式,传到植入视网膜的刺激模组,最后视神经传给大脑,视障者就可看到画面。

原本正常情形画面可直接传到视网膜,光线会转化为电讯号,透过神经元送到大脑。但某些视网膜病患神经节细胞已破坏,导致无法传送,就产生视觉障碍。Phoenix 99 创新处就是绕过这些受损细胞,直接刺激底层仍有功能的视网膜神经节细胞,骗大脑感觉到光线。

绵羊研究也发现,这种设备对身体影响非常小。雪梨大学生物医学工程师 Samuel Eggenberger 说:

设备周围组织没有出现意外反应,所以我们预计可植入人体多年。

目前主要对退行性失明(如色素性视网膜炎)病患有功用,也就是视网膜损坏了,但视神经仍能工作,这种病也称为眼科界的“世界性难题”之一。

最终视障者看到的画面,可能和人们想像的正常视力有很大不同,只是初级视觉,可看到光影和形状而已。但如果普及已是很大的进步。

虽然类似的视网膜电刺激概念有人测试过,但结果都不太稳定,Samuel Eggenberger 看需一步步来。仿生眼能提供视障人士周围简单资讯,如检测障碍物,帮忙导航定位,甚至看大字等。且 Phoenix 99 之前已有很多科技公司盯上仿生眼,几年内很可能在视障者圈司空惯见。

全球最酷的仿生眼

“把一根细导线放在靠近视网膜的地方,通一点点电流,病人看到一个亮点。接着放入两根电线,病人看到两个亮点。”Greenberg 说,他是知名眼球科技公司 Second Sight 首席首席执行官。

尽管 Phoenix 99 还没商用,但 Second Sight 仿生眼早在 2011 年就装到患者身上,2013 年产品 Argus II 问世,也是 FDA 首次批准重度视网膜变性失明的视觉恢复系统,全球超过 350 人安装 Argus II。

它和 Phoenix 99 工作原理相同,也是一种视网膜植入物和体外穿戴设备结合,成像效果较模糊且只有黑白色,不过对视障者的意义或许比技术更大。患者 Ross Doerr 回忆,他永远忘不了某次圣诞节看到圣诞树上闪闪发光的灯;68 岁老人戴上设备后,第一次看见妻子,激动地哭出来;还有人短短几年就可戴着 Argus II 出门、滑雪、射箭。

全球不少科技公司都在研究仿生眼系统,因视障问题有各种原因,每家公司都在找方向。澳洲公司 Monash Vision Group 就致力解决视神经损伤。

许多临床失明者视神经都有受损,Monash Vision Group 制造革命性皮质视觉设备 Gennaris,整体为客制头部装置,有镜头、无线发射器、视觉处理器及软件,还有一组植入大脑的 9×9 毫米芯片。前年 Gennaris 已在墨尔本进行人体临床实验了,这项技术有望为现在无法治愈的神经系统疾病如肢体麻痹等提供新机会。

黄斑病变(AMD)也是困扰很多老年人的眼疾。当黄斑慢慢侵蚀人眼,患者视觉会变模糊,或眼前出现甩不掉的黑点,AR 隐形眼镜公司 Innovega 曾透过人工水晶体 iOptik 治疗,不过法国 Pixium Vision 更早,2018 年小型无线光伏视网膜下植入物 PRIMA 就被 FDA 批准开始临床研究。

这是无线视网膜下植入物和扩增实境眼镜组成的“仿生眼”,且比 Argus II 更小、更简单、更便宜,无需动脑部手术。2019 年法国 5 名患有晚期干性 AMD 的患者植入 PRIMA 后 12 个月数据表明,所有人视网膜中央都成功引发光感。12 个月后大多数患者可辨识字母还有特定字母序列,没有不良反应。现在正在欧洲和美国实验。

PRIMA 为那些失去视力的老年人创造仿生视觉世界。

不过大多数人想像或期待的仿生眼,是像《黑镜》长得像真正的眼球,没有外接设备,不用戴厚厚眼镜,看起来和真眼无异,还有很多酷炫功能。2020 年《自然》杂志公布令人惊艳的成果,香港和美国研究人员制造出 EC-EYE,被誉为世界第一个 3D 人工眼球。

这次看起来更像仿生眼──各种微型感测器创建图像,感测器形成类似人眼、直径约 2 公分的半球形,能检测无数感光细胞,内腔还灌满离子液体,液态金属制成细而柔软的电线就像神经纤维。比真正人眼视力更好,奈米感测器密度可提高到真实人眼感光器密度 10 倍以上。

研究人员表示,当生物相容性、稳定性、性能等都改善后,5 年内就会很实用。强大性能不只视障者可用,类人机器人也能用。

目前仿生眼技术听起来都很好,但要落实就有各类问题:技术限制、互动安全性、价格高昂、使用寿命有限等,这也是为什么仿生眼似乎很多,但使用者相当少。

等仿生眼的未来

Barbara camperll 在交通尖峰走过纽约市地铁站时,世界突然一片黑。她 30 多岁因遗传病完全失明,使用 Argus II 仿生眼设备 4 年了,仿生眼让她重见光影,却没想到仿生眼会突然失灵。

我正要往下走,突然听到哔哔声,然后本来可见的明暗色块都消失了。

不只她有这问题,设备故障让视障者毫无办法,只要小地方出现小问题,世界就像漫漫黑夜里的唯一小灯也熄灭。因 Argus II 背后的 Second Sight 公司不再升级设备,2020 年也近倒闭,虽然后来表示研发新产品 Orion,表示能治疗几乎所有严重失明,且进入早期临床阶段。

▲ Orion 植入物早期可行性研究。

但近日 Second Sight 和 Nano Precision Medica 早期生物制药公司合并,表示将专注开发新型药物输送植入物。

经历技术创新、审查通过、医疗和财务挫折、高层离职,公司濒临解散,视觉设备未来无比模糊。对使用者来说更要面临失效设备的各类并发症、干扰脑部活动,以及移除风险,还有高昂的费用。Argus II 要价 15 万美元,不是每个家庭都负担得起,还不包括手术和后期保养费。

价格太高也是其他仿生眼设备的问题,更何况目前的仿生眼还没能真正恢复如正常人眼视力,简单说就是性价比不高。当然发展前期更重要的是技术,如仿生眼还要改善还原真实色彩、提高分辨率能看见远距离(目前仿生眼都可说是“近视眼”)等问题。

临床研究、安全测试,还有技术伦理的依赖性、自主权、使用者尊严和问责制,都需要一段时间发展。

但不必悲观,BBC 采访伦敦验光师 Bhavin Shah 以相机举例,1975 年发明的数码相机也是经过几十年才普及。当技术达一定程度,视力还原和健康人眼相当甚至更强,就是仿生眼皮普及时了。

现在仿生眼还是朝好方向发展,新技术层出不穷,每年都可看到进步,BBC 的 2021 年市场研究报告显示,到 2028 年此行业价值将达 4.26 亿美元。

就连 Meta 都在申请机器仿生眼专利,称未来要把仿生眼放入仿生人,让每个普通人接触仿生眼,在元宇宙体验增强和虚拟的视觉世界。据世界卫生组织数据,全世界至少有 22 亿人有某种视力障碍,从轻度视力受损到完全失明。视障者 Pontz 常对妻子说:

我不知道什么时候、用什么方式才能再看到你,但你要相信总有一天,我们能再见。

相信并等待,走的人多,路就会更宽广。

(本文由 爱范儿 授权转载;首图来源:pixabay)

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2022-02-26 17:02:00

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