编者按：往大脑中植入电子设备已经不再是科幻情节，各项技术和案例渐渐来到了现实，而人工视觉，就是大脑植入物的下一个方向。
不光马斯克的脑机接口公司 Neuralink，世界各地的研究所和公司都在进行相关的实验，通过大脑植入物，为视障人士提供视觉。
这些技术都很类似：跳过眼球和视神经，直接通过电极向大脑发射视觉信号。
虽然目前这项技术还在早期阶段，视觉成像质量还比较粗糙，但无疑还是为视障人士群体带去了「光明」。
以下是编译后的内容：
▲ Berna Gomez，西班牙埃尔切米盖尔 · 埃尔南德斯大学视觉设备研究的一位志愿者
跳过眼睛，重现光明
Brian Bussard 的大脑中有 25 个微小的芯片。
这些芯片于 2022 年 2 月安装，是一套为失明人士提供基本视力的无线设备，Bussard 是这些设备测试的首位参与者。
56 岁的 Bussard 在 17 岁时因视网膜脱落失去了左眼视力，2016 年也因失去右眼视力而完全失明，「这是我经历过最艰难的事情」，他说，最终他适应了如何在黑暗中生存。
2021 年，Bussard 听说了芝加哥伊利诺伊理工学院的视觉假体实验。研究人员警告他说，该设备是实验性的，视觉能力也不太可能恢复到以前的水平。
尽管如此，Bussard 还是选择了报名。现在 Bussard 靠这 25 个小芯片，获得了非常有限的视力，通过白色和彩虹色圆点来感知外界的人和物体，他形容：
就像雷达屏幕上的闪光。
▲Brian Bussard
Bussard 是世界上为数不多冒着脑部手术的风险获得视觉假体的视障人士。类似的实验也在西班牙的埃尔切米盖尔 · 埃尔南德斯大学进行，这所大学的研究人员为四个人植入了类似的系统。
要理解这些电子设备如何为视障人士带去光明，需要先理解眼球成像的原理。
当光线进入眼球时，它首先穿过角膜和晶状体，即眼睛的外层和中间层，当光线到达眼睛后部的视网膜时，被称为光感受器的细胞将其转换为电信号，再通过视神经传播到大脑，大脑就将这些电信号解析为看到的图像。
大部分视障发生的原因，都是视网膜或视神经的损坏，导致眼睛无法与大脑正常交流。
而植入物的原理，正是完全绕过眼睛和视神经，将信息直接发送给大脑，因此理论上说，通过植入物有可能解决任何失明的原因，无论是眼病还是外伤。
负责与眼睛交流，处理眼球发送信息的特定大脑区域称为视觉皮层，位于头部后部，为植入电子设备提供了便利。
▲ 伊利诺伊州理工学院实验团队发布的原理图
这 25 块芯片实际上是小型化的刺激器，可以发出温和的电流，每个芯片的大小约等于一个铅笔橡皮擦，包含 16 个比头发丝还细的微小电极，每个电极都可以单独控制，Bussard 脑中一共有 400 个植入的电极。
而一副安装在眼镜上的摄像头将会为 Bussard 捕捉周围的环境，捕捉的图像将使用特殊软件进行处理，转化为与植入芯片网络通信的命令，从而启动特定的电极来刺激神经元。
通过这种刺激，神经元会产生一种被称为「光幻视」（phosphenes）的视觉感知，看起来像光点。而在这个过程中，光线从来没有真正到达过眼睛。
由于这些电极只聚集在视觉皮层的一个区域，因此 Bussard 只能在视野范围的左下角看见「光幻视」。虽然整体效果和完全的恢复视觉还相去甚远，但这些「光幻视」已经足够提高 Bussard 在房间里导航和执行基本任务的能力，他现在可以从放在桌上的四个物体中挑出一个盘子。
在埃尔切米盖尔 · 埃尔南德斯大学的研究中，实验者只安装了包含 100 个电极的植入装置，而实验的领导者 Eduardo Fernández 表示，四名志愿者都能够识别线条、形状和简单的字母。
Fernández 表示，比起「视觉恢复」，这项技术目前的目标是改善视障人士的定向和活动能力。他指出，一名志愿者已经能够在 VR 屏幕跑步机中避开障碍物。
因此，Fernández 希望在未来能够添加更多的电极，增加光幻视的数量，形成更详细的图像。
匹兹堡大学眼科助理教授 Xing Chen 也赞同这个观点，她认为，如果要恢复视力，将需要植入数百到数千个电极。
而 Bussard 实验的领导者 Philip Troyk 认为，重要的不是电极数量，而是电极植入的位置，在视觉皮层上更分布式地植入电极会产生更多的光点，不过，这意味着更深入的手术。
信心满满的马斯克
马斯克在上个月也宣布，其旗下的脑机接口公司 Neuralink 下一步计划是「Blindsight」产品的开发，据悉，这款产品和 Bussard 正在使用的方案类似，完全绕过眼睛和视神经，直接向大脑发送视觉信息。
马斯克对 Blindsight 很有信心。三月份，马斯克在 X 上表示，Blindsight 已经在猴子上运行了（他补充，没有一只猴子在这个过程中死亡或重伤）。
他还表示，虽然在目前的早期阶段，生成的视觉分辨率会很低，但最终可能会超过正常的人类视觉。
在更早之前的 2022 年 11 月，马斯克也曾声称，即使是先天失明、从未有过视力之人，他们也有信心可以让他恢复视力。
除了马斯克，也有不少市场上的公司在研发类似的设备。总部在美国加州的 Cortigent 就在研究一个名为 Orion 的类似大脑植入设备，已经用于六名视障人士。
▲ Cortigent 与 Orion 设备
光明之路道阻且长
对于目前的技术和研究水平而言，这项技术还处在非常早期的阶段，还有大量的挑战需要面对。
第一个挑战就是，植入物需要根据每位植入者进行定制。每个人的视觉皮层都略有不同，因此电极植入的位置、产生多大的电流都需要进行实验和定制。
由于要对大脑进行电击，实验人员对电流的大小非常谨慎。如果电流太大，很容易产生癫痫发作、疼痛和脑组织损伤的副作用，如果电流太小，也不能取得理想的成像效果。
另一个障碍是植入设备的使用寿命。匹兹堡和西班牙的实验中，研究人员使用了一种由 100 个微小硅针组成的方形网格，每根针的尖端都有一个电极。
这个方案可以持续数月到数年，但一旦植入物周围形成疤痕组织，并干扰这个设备从附近的神经元接收信号时，这个设备可能会停止工作。
而 Neuralink 正在开发更小、更灵活的电极，可以穿透大脑。Neralink 目前的装置将会置于头骨中，通过细细的线状电极延伸到脑组织中。
Chen 对这种想法表示认可，认为较软的电极有可能延长植入物的寿命，但实际如何还有待观察。
而失明的持续时间是否会影响这些设备的工作情况也值得讨论。西班牙研究的其中一位参与者失明了 16 年，而 Bussard 完全失明 6 年。
Chen 认为，越早干预越好，因为经过多年的失明，视觉系统会退化，不过还是需要系统研究和证明。
而对于马斯克为先天失明人士恢复视力的言论，西班牙的 Fernández 不太确定是否可能，因为这从未试验过。而且从理论上讲，先天失明的人从未使用过大脑的视觉皮层处理视觉信息，而一个正常的视觉皮层是目前这些植入物正常工作的重要前提。
▲伊利诺伊理工学院的团队在对设备进行实验
目前而言，Bussard 只能在实验室中使用视觉植入物，因为研究人员可以控制刺激，不过研究人员也正在开发移动系统让未来的参与者可以在家中使用。
而在西班牙的研究中，参与者只会植入这些设备六个月，而后将会被移除。
目前这项技术还处在非常早期的阶段，距离「恢复视力」还有很长的距离，不过 Bussard 实验的 Troyk 和马斯克都认为，这种实验的目的不仅仅是「恢复视力」，更是去探究人工视觉的可能性。
Bussard 知道自己在有生之年无法从这个实验中受益太多，但他说：
我这样做是为了子孙后代。
原文地址：https://ift.tt/2xjWVYq
原文作者：Emily Mullin
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