文章來源於"腦機接口社區"
5 月 14 日，國際頂級期刊《Cell》雜誌發表了一項黑科技成果，來自美國貝勒醫學院 Daniel Yoshor 教授帶領的研究團隊，通過動態電流電極刺激大腦皮層，成功在受試者腦海中呈現指定的圖像。
長期以來，人們將視覺皮層假體（VCP）作為恢復盲人有用視力的一種策略，前提是假定通過視覺皮層的電刺激產生的小光斑的視覺感知將合併為視覺的連貫感知形式，例如視頻屏幕上的像素。
在這項研究中，研究人員通過以動態順序刺激電極來在視覺皮層表面上追蹤形狀。無論是有視力的還是盲人，動態刺激都能準確識別大腦的視覺世界空間圖所預測的字母形狀。在實驗中，盲人可以快速提交和識別表格，每分鐘最多可以填寫86表格。
Daniel Yoshor 教授表示：「當我們使用電刺激在患者大腦上直接追蹤字母時，他們能夠『看到』預期的字母形狀，並能夠正確識別出不同的字母。他們把看到的這些字母描述成發光的斑點或線條，就像在天空中出現的字母一樣。」
我們人類之所以能夠看到、聽到、摸到周圍的世界，是因為我們的眼睛、耳朵、皮膚會將環境刺激信號傳輸到大腦皮層，並在皮層相應區域產生神經元活動。正是這些神經元的活動，才形成了我們對外部環境的真實感知體驗。
而對於絕大多數盲人來說，失明主要是由於眼睛或者視神經受損，而大腦與常人無異。
長期以來，科學家研究和開發一種被稱為視皮層視覺假體（visual cortical prosthetic）又名「仿生眼」的設備，希望直接繞過受損的眼睛和視神經，直接將視覺信息傳遞給大腦，從而使盲人恢復視力。這種可以將圖像信息進行人工處理與編碼，通過插入的微電極陣列對視覺神經系統進行刺激，使盲人恢復部分視力的人造器官。
視覺皮質假體的刺激範例：
上圖為視覺皮質假體的刺激範例（A）為了通過觸摸傳達字母，可以使用靜態觸覺刺激將多個探針（藍點）壓入手掌，形成一個靜態字母的形狀。但是，這導致了不確定的感知（思想泡泡中的斑點）。(B)另外，你可以使用動態觸覺刺激來動態地追蹤字母的形狀，使用一個探針(單個藍點)在手掌上按順序(黑色帶箭頭的線)追蹤，匹配期望的形狀，產生一個連貫的字母感知(思想泡泡中的「Z」)。(C)在皮質視覺假體中，將電極網格植入視覺皮層上。對於靜態電刺激，電流同時傳輸到一些電極(藍色圓圈)，而不是其他電極(灰色圓圈)，導致無定形的感知。(D)對於動態電流控制，電流以與期望形狀(白色箭頭)匹配的時間序列傳輸到電極網格，產生一致的視覺感知。電流按順序傳送到由電流控制產生的物理電極(深藍色圓圈)和虛擬電極(淺藍色橢圓)(同時傳送電流到相鄰的物理電極)。
閉上眼，腦海中有了圖像
為了讓視皮層視覺假體能夠更好的幫助盲人認識世界，Daniel Yoshor 教授開始著手動態激活電極的研發。藉助通過手寫的方式更能讓患者產生對字母或圖片形成連貫的感知。Daniel Yoshor 教授藉助這一靈感，通過動態電極刺激大腦皮層繪製字母或圖像的輪廓，從而讓患者能夠更清楚地識別研究人員想要傳達的信息。
研究人員為實現這一目標，對傳統的電極進行了改進，結合了電流轉向和動態刺激，通過精準的電流控制，依次激活不同的電極，來實現字母或圖片輪廓的繪製。
研究人員在四個視力受損但沒有完全失明，以及 2 個完全失明患者的大腦視覺皮層內植入這種電極，然後依次激活不同的電極，繪製字母「Z」的輪廓，結果這 6 名受試者都「看到」了字母「Z」的存在。
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信息直接輸入大腦的技術，來重新獲得識別視覺信息的能力。
該項研究結果表明，盲人的確可以通過使用將視覺信息直接輸入大腦的技術，來重新獲得識別視覺信息的能力。
由於人類大腦視覺皮層中包含了數十億個神經元，而在這次研究中，研究人員僅刺激了其中的一小部分，僅僅實現了字母信息的傳遞，實用性並不夠。
因此研究人員表示，在將該技術應用於臨床之前必須克服一些障礙。
該文的第一作者 Michael S. Beauchamp 表示：「植入電極的主要視覺皮層含有十億個神經元。在這項研究中，我們僅用少數電極刺激了這些神經元的一小部分。」「重要的下一步將是與神經工程師合作，開發具有數千個電極的電極陣列，使我們能夠更精確地進行刺激。與新硬體一起，改進的刺激算法將有助於實現向盲人提供有用的視覺信息的夢想。」
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