首例人類仿生眼即將進入臨床，十年努力，科學家將讓盲人重獲光明

2020-09-23 學術頭條

近日，澳大利亞墨爾本莫納什大學研究人員開發出一款仿生眼，此款仿生眼通過結合智慧型手機式電子設備和植入大腦的微電極可使盲人恢復視力。


在預臨床實驗和非人類試驗證實該設備用於綿羊時，超過2700小時的刺激過程中，均未引起廣泛的組織損傷。


這也是世界上首次將「仿生眼」完全植入大腦進行的長期實驗之一。研究結果發表在不久前的Journal of Neural Engineering《神經工程期刊》中。


目前，研究人員正積極準備在墨爾本開展人體臨床試驗，並希望最終在全球範圍內生產該設備。研究人員還希望該系統可以幫助患有神經系統疾病（如肢體麻木）的患者恢復運動。


十年努力，開發Gennaris仿生視覺系統


據悉，全世界近4000萬人患有失明症，1.2億人有弱視症。科學家一直致力於開發一種設備來恢復視力，即製造仿生眼。


莫納什大學電氣和計算機系統工程系Arthur Lowery教授為此已經努力了數十年。終於，他領導的團隊成功開發出一款名為「Gennaris仿生視覺系統」的仿生眼。


鑑於失明患者往往出現視神經受損，所以外界信號無法從視網膜傳遞到大腦的「視覺中心」。而此款Gennaris仿生視覺系統可繞過視神經來發揮作用。



該系統由帶有攝像機和無線發射機的「頭盔」，一個與智慧型手機大小相似的視覺處理器和軟體，以及一個植入大腦的9×9mm貼片組成。頭盔上的攝像機捕捉到的畫面可發送到視覺處理器，隨後畫面將被處理成最有用的信息，而處理後的數據將被無線傳輸到植入大腦的貼片中，接著數據轉換成電脈衝的形式，通過微電極刺激大腦。


該項目的首席研究員Arthur Lowery教授表示，該系統通過向接收，整合和處理視覺信息的大腦區域皮層提供電刺激，以此來恢復失明患者的視覺感知。設計通過組合多達172個光點來創建視覺圖案，為在室內和室外環境中的患者提供導航信息，並識別周圍人和物體。



目前，該項目已經使用綿羊進行了預臨床實驗。研究人員對7款植入綿羊的設備進行了長達3個月的刺激，累計共超過2700小時。結果未觀察到此設備對綿羊健康有任何不利影響。組織學分析顯示，綿羊大腦對此設備具有良好的耐受性。


對此，研究人員表示，該設備可實現長期刺激，不會引起廣泛的組織損傷，也不會出現明顯的行為異常或由刺激引起的癲癇發作。


科技讓失明、癱瘓，不再可怕


然而，動物研究和人類研究有許多的不同之處，在這一技術真正被生產和商業化使用之前，仍有很長的一段路要走，尤其是開展大規模的應用於人類的臨床試驗。


不過，該研究小組相信該技術的應用前景不僅限於「仿生眼」。他們估計，同樣的方法可以治療癱瘓等其他神經系統疾病的患者，並為他們提供多種治療選擇。該技術背後的團隊也在尋求獲得額外的資金，以支持該設備進行商業生產和分銷。



據悉，2019年6月，該項目在聯邦政府醫學研究未來基金(MRFF)「前沿健康和醫學研究計劃」下獲得了超過100萬美元的資金，旨在用於提高技術水平。第二階段MRFF資金將於今年年底宣布，將在未來5年內資助申請項目達數百萬美元。


對此，莫納什大學電氣與計算機系統工程系的Philip Lewis博士說，如果該項目能成功拿到第二階段MRFF資金，研究團隊將用於創建一家新商業公司，為無法治癒的失明者提供視力，為四肢癱瘓者的手臂提供活動，並改善其醫療保健。


莫納什大學生物醫學系Rosa教授說，除了改善醫療保健和恢復盲人視力外，商業上的成功可以創造新的出口機會、高技能製造和醫療設備設計工作，並獲得經濟增長。


莫納什大學生物醫學系Wong博士表示，「仿生視覺技術的商業化與我們探索視力和脊髓損傷以外的更多應用，例如控制癲癇和抑鬱症，腦控制假肢，以及其他重要感官的修復等計劃緊密相連。莫納什大學神經仿生學研究人員具有這樣的能力，與行業夥伴合作將發揮出巨大潛力。



排版：趙辰霞
編審：王新凱


參考資料：
https://www.monash.edu/news/articles/opening-eyes-to-a-frontier-in-vision-restoration
https://futurism.com/doctors-preparing-implant-the-worlds-first-human-bionic-eye
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-2552/ab9e1c

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