在視網膜黃斑變性患者的眼睛中植入網格狀的光電二極體。圖片來源：PIXIUM VISION SA/PARIS
2014年，美國監管機構批准了一種新的治療失明方法。這臺名為Argus II的裝置通過安裝在眼鏡上的攝像頭，可以將視覺信號發送到眼睛後部約3×5毫米的網格狀電極上，Argus II的作用是取代遺傳性視網膜色素變性中丟失的感光細胞信號。據該裝置製造商Second Sight估計，世界上約有350人正在使用Argus II。
Argus II提供了一種相對粗糙的人工視覺，使用者看到的漫射光點是光幻視。「病人並沒有放棄他們的盲杖或導盲犬，而這是一個最基本的標準。」美國史丹福大學物理學家、從事視覺假體研究的Daniel Palanker說。
但Argus II是一個開始。
現在，Palanker和其他研究人員的目標是用更精確的方法刺激眼睛或大腦中的細胞。在近日舉行的神經科學學會年會上，科學家分享了幾項此方面的進展，有的研究已經進入了人體試驗階段。Palanker表示：「這是真正的、最終的試驗，這是激動人心的時刻。」
幾種常見的眼科疾病是通過破壞光感受器從而影響視覺。光感受器是視覺信息由眼睛傳遞到大腦的第一個細胞，視覺信息傳遞過程中經過的其他部位通常保持功能完整：雙極細胞接收光感受器的信號；視網膜神經節細胞形成視神經並將這些信號傳送到大腦；大腦後部的多層視覺皮層將信息組織成有意義的視覺。
空間中相鄰的點投射到視網膜上相鄰的點，並最終激活視覺皮層早期處理信息區域上相鄰的點，因此，一個視覺場景可以映射成信號的空間模型。但這種空間映射在傳遞過程中會變得更加複雜，因此研究人員的目標是儘可能激活接近信號起點的細胞。
Palanker的團隊設計了一個約400個「像素」（二極體）的視網膜植入物，來代替視網膜的部分空間映射。外部世界的視頻流以近紅外光顯示在眼鏡的內部，植入物的「像素」將其轉換成電信號來刺激視網膜上的雙極細胞。總部位於巴黎的Pixium Vision公司正在5名視網膜黃斑變性患者身上測試該設備，該病患者的光感受器受損。
Palanker在神經科學學會年會上展示了一段視頻，視頻顯示，植入視覺假體約1年的參與者可以識別桌子上的物體，並閱讀印刷或屏幕上的字母。Palanker說：「儘管還不能識別書上的文字，人工視覺可以幫助患者很好地辨認出一本書的標題。」據悉，Palanker的團隊正努力縮小二極體，在不過多減弱信號強度的前提下，創造更優質的「像素」和更清晰的視覺。
為達到比電刺激眼睛更高的精度，其他研究團隊將研究轉向光遺傳學，一種利用光激活細胞的技術。
在GenSight Biologics公司進行的一項臨床試驗中，研究人員將一種攜帶感光蛋白基因的無害病毒注射到5名視網膜色素變性患者的眼睛中，攜帶這種基因的視網膜神經節細胞可以對投射入眼睛的紅光做出反應。美國匹茲堡大學醫學院神經科學家José-Alain Sahel正在測試這項技術。
但是，針對視網膜細胞的治療卻無法幫助那些因眼外傷或青光眼等疾病導致視神經嚴重受損的人。
還有一種治療方法是在患者視覺皮層植入60個電極，通過安裝在眼鏡上的攝像機向大腦發送信號。5名盲人在接受該植入手術1年後，有4人能很好地在黑色屏幕上找到拳頭大小的白色方塊，且這5個人都能很好地探測到屏幕上白色條的移動方向。「我們很受鼓舞。」美國加洲西爾瑪第二視力公司科學研究主任Jessy Dorn說。
在大腦表面放置電極有一定缺陷，因為激活下方組織中的目標神經元需要相對強大的電流，所以同時激活多個電極可能會引發癲癇。激活相鄰的電極可以刺激它們之間的組織，將兩個離散的視覺點融合成一個小點。
然而在神經科學學會年會上，第二視力公司在美國貝勒醫學院的合作者拿出了證據，證明60個電極可以在大腦表面60多個位置產生磷酸基。他們採用了一種稱為「電流轉向」的技術，該技術已經應用於植入耳蝸增強音高知覺。
深入視覺皮層的電極可以更接近目標神經元，利用較低的電流可以激活組織中更小、更精確的點。近日，荷蘭神經科學研究所Pieter Roelfsema實驗室的神經科學家 Xing Chen，在兩隻視力正常的猴子腦中植入了1000個穿透電極。通過一次激活10~15個電極，兩隻猴子可以區分研究人員閃現到它們視野中的不同字母。Roelfsema希望可以在2023年開展人體試驗。
紐約州立大學下州健康科學大學神經學家Stephen Macknik警告，大腦最終會在植入電線周圍形成一道疤痕，把它們與目標神經元隔開。他說：「這種植入物正在破壞未來所有其他植入物的皮質，而且往好了說，使用者不會看到太多物體。」
Macknik認為，光遺傳學有望恢復更敏銳的視力，而穿透電極是不道德的。在會議上，他提出了一項名為OBServ的技術，該技術將在神經元上添加一種感光性視蛋白基因，這些神經元通過位於大腦底部的信號中轉站到達視覺皮層。他解釋說，這些細胞可以被來自大腦表面的光線激活。
然而，短期內像OBServ這樣的皮質光發生系統不會在臨床使用。研究人員仍然需要證明，何種病毒可以安全、可靠地給特定神經元注入視蛋白基因，而該基因需要在神經元內存留多年。他們還需要在頭蓋骨下植入一個高度精確、但結構緊湊的裝置，該裝置能向大腦發出閃光，同時讀出神經活動。
但是，許多研究人員表示，將超精密視覺傳輸到大腦的障礙之一是，發現大腦能夠解釋哪些刺激模式。貝勒大學神經學家William Bosking說：「有一百萬個電極或完美的空間光基因激活，並不代表一切問題都解決了。我們需要學習如何與大腦皮層交流。」