仿生眼睛：技术怎样正在取代丧失的视力

By Mark Smith 

2022/3/10

仿生眼可能是我们时代的最紧迫的医学问题之一的解决方案。

(Image credit: Future plc/ Adrian Mann)

作为一个最近的科学和技术中的进步，仿生眼睛的创造正在为许多由于受伤、疾病或遗传不能来看或部分视力的人恢复希望。

按照世界卫生组织，全世界有近4000万人遭受失明，另有1.35亿人患有低视力，需要新的解决方案正在迫切人。仿生眼技术能指向这个途径吗？

一个健康的眼睛通过瞳孔摄入光线，一个晶状体将那个光线聚焦到眼睛的后部，在那里有一层厚厚的叫视网膜的光敏组织。叫光感受器的细胞将光转化为电信号，这些电信号沿视神经旅行到到大脑，然后大脑解释这些图像。

但当该系统的部分被中断时问题发生，往往被退行性疾病，这些疾病能破坏视网膜的部分。这是技术步入来桥接这个过程中正在缺失或被破坏部分中的间隙的地方。

仿生眼技术

按照曼彻斯特大学，2009年英国曼彻斯特和摩尔菲尔兹医院的外科医生向患有视网膜色素变性患者提供了世界上第一个阿格斯II （Argus II）仿生眼的试验。他们将这些装置植入十名患有视力丧失的患者内。阿格斯II帮助了患者识别形状和图案，2013年，美国食品和药物管理局合法的批准了使用该装置。

戴着阿格斯II的第二视力的布利安美琪。  (Image credit: Getty Images)

未来发展

仿生眼技术已经继续发展，按照计算机协会（ACM）在2021年南加州大学凯克医学院的研究人员创建了一个先进的计算机模型来仿真人类视网膜。这复制数百万个神经细胞的形状和位置，并可能帮助为这项技术带来色觉和改善的清晰度。

悉尼大学和新南威尔士大学的科学家最近在绵羊身上进行了Phoenix99仿生眼的成功的试验，来确定当植入该装置时身体怎样愈合 。

研究人员说，没有意外的反应，并预计它可以安全的保留原位"多年"。这项工作现在将为人体试验铺平道路。然而，这项技术的一个问题是它能时相对笨重的，因此竞赛正在来寻找新的为仿生眼睛提供动力的方法。

中国哈尔滨工业大学和诺森比亚大学的科学家最近开发了一种低功耗系统来控制仿生眼中的突触装置，按照诺森比亚大学的新闻发表，首席教授胡平安教授将它描述为"一个重大突破"。

一只仿生眼怎样工作

这项技术必须将图像转化为某些人脑能理解的东西。单击下面交互式图像中的数字来查找阅读有关它怎样工作。

视力破坏疾病

有一整个范围的症状，有些是由于衰老过程引起的，有些可能是遗传的，这能造成视力恶化。

仿生眼睛通过填补在"视网膜感知和它在怎样在大脑视觉皮层中处理之间的空白"工作，这种崩溃发生什么影响视网膜的条件下。仿生眼可以帮助治疗的主要是这些症状。

按照塔夫茨医学中心，一种这样的疾病是视网膜色素变性，这是一组罕见的遗传性疾病，涉及眼睛的那部分种细胞的一个崩溃和丧失。

另一种症状是年龄相关性黄斑变性（AMD），这是一种能模糊某人的中心视力的眼部疾病。当衰老造成对黄斑破坏时这种症状发生，黄斑是眼睛中控制锐利、直视视力的部分。按照《自然》杂志，除了退行性疾病外，仿生眼理论上也能被用于已经治疗遭受身体伤害的人，这些伤害也会导致视网膜破坏。

眼睛后部的黄斑变性的图像. (Image credit: Getty Images)

世界第一

按照验光师协会，第一位接受仿生眼的患者是2009年的祖父基思·海曼（Keith Hayman）。当时他在他的20多岁被诊断患有色素性视网膜炎并在几年后失明了。

在曼彻斯特皇家眼科医院安装了仿生眼后，他能够看到明暗之间的区别，并且可以检测到人们移动。

他说："这意味着我能第一次看到我的孙子孙女。当他们过来见我时，他们穿着白色T恤来帮助我盯着他们。我不能告诉你他们长的像什么样子，但至少我现在能看他们来了！

其他资源

你能在澳大利亚科学院网站上阅读有关仿生眼未来的更多信息。要了解人工视觉可以改善生活的其他方法，请观看Ziv Aviram在 TED的演讲（TED Talk by Ziv Aviram）。

参考书目

“Manchester patients among first to receive bionic eye implants”. The University of Manchester, Faculty of Biology, Medicine and Health. https://www.bmh.manchester.ac.uk/connect/social-responsibility/impact/bionic-eye-implant/

“Computer Model Fosters Potential Improvements to 'Bionic Eye' Technology”. Association for Computing Machinery (2021). https://cacm.acm.org

“Developing the next generation of artificial vision aids”. Northumbria University (2021). https://newsroom.northumbria.ac.uk/pressreleases

https://www.livescience.com/bionic-eye