文/陳根

視網(wǎng)膜色素變性( retinitis pigmentosa，RP)是一組遺傳性視網(wǎng)膜疾病，與視網(wǎng)膜的變性有關(guān)。通常始于視網(wǎng)膜赤道部，并向黃斑中心凹方向發(fā)展?；颊甙橛幸姑?、進(jìn)行性周邊視野缺損，最終導(dǎo)致中心視力下降。

據(jù)估計(jì)，目前，視網(wǎng)膜色素變性的發(fā)病率約為1 / 4000。超過150萬的RP患者出現(xiàn)進(jìn)行性視力惡化，多數(shù)患者處于低視力或失明狀態(tài)。在這樣的情況下，“仿生眼”的出現(xiàn)或?qū)榛加羞@種綜合癥的人提供部分視力。

Argus II是世界上第一個(gè)視網(wǎng)膜假體，它復(fù)制了對(duì)視覺至關(guān)重要的眼睛部分的一些功能從而讓用戶感知運(yùn)動(dòng)和形狀。雖然視網(wǎng)膜假體領(lǐng)域仍處于起步階段，但對(duì)于全球數(shù)百名用戶來說，“仿生眼”豐富了他們跟世界日?；?dòng)的方式。

當(dāng)然，這僅僅是個(gè)開始，現(xiàn)在，來自南加州大學(xué)凱克醫(yī)學(xué)院和南加州大學(xué)維特比工程學(xué)院的眼科學(xué)和電氣工程教授Gianluca Lazzi就帶領(lǐng)著研究團(tuán)隊(duì)向真正模仿視網(wǎng)膜復(fù)雜性的系統(tǒng)開發(fā)。而這個(gè)過程，則離不開計(jì)算機(jī)模型的幫助。

研究人員首先經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的模型重現(xiàn)了眼睛中數(shù)百萬神經(jīng)細(xì)胞的形狀和位置以及與它們相關(guān)的物理和網(wǎng)絡(luò)屬性。隨后，研究人員通過專注于將視覺信息從眼睛傳輸?shù)酱竽X的神經(jīng)細(xì)胞模型，得以確定未來視網(wǎng)膜假體設(shè)備可能增加清晰度和賦予色覺的方法。

通過理解計(jì)算機(jī)模型是如何改進(jìn)仿生眼的，科學(xué)家們得以了解一些視覺是如何產(chǎn)生的以及假肢是如何工作的——

當(dāng)光線進(jìn)入健康的眼睛時(shí)，晶狀體將光線聚焦到眼睛后部的視網(wǎng)膜上。一種叫做光感受器的細(xì)胞會(huì)將光轉(zhuǎn)化為電脈沖，然后再由視網(wǎng)膜中的其他細(xì)胞處理。經(jīng)過處理后，信號(hào)回被傳遞到神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，神經(jīng)節(jié)細(xì)胞通過被稱為軸突的長(zhǎng)尾巴將信息從視網(wǎng)膜傳遞到大腦，這些長(zhǎng)尾巴則會(huì)捆在一起從而構(gòu)成了視神經(jīng)。

感光細(xì)胞和處理細(xì)胞在退行性眼病中死亡。視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞通常會(huì)保持更長(zhǎng)時(shí)間的功能，此次研究就負(fù)責(zé)直接向這些細(xì)胞發(fā)送信號(hào)。

患者需要接受一個(gè)帶有一系列電極的微小眼球植入物。當(dāng)一副帶有攝像頭的特殊眼鏡傳輸信號(hào)時(shí)這些電極就會(huì)被遠(yuǎn)程激活。攝像頭檢測(cè)到的光線模式?jīng)Q定了哪個(gè)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞被電極激活并向大腦發(fā)送一個(gè)信號(hào)，這能讓大腦感知到一個(gè)由60個(gè)點(diǎn)組成的黑白圖像。

在一定條件下，植入物中的電極會(huì)順便刺激鄰近目標(biāo)的細(xì)胞軸突。對(duì)于仿生眼的使用者來說，軸突的這種偏離目標(biāo)的刺激會(huì)導(dǎo)致他們感知到的是一個(gè)拉長(zhǎng)的形狀，而非一個(gè)點(diǎn)。

研究人員在單細(xì)胞水平和在巨大的網(wǎng)絡(luò)中使用了兩種類型的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞模型。他們發(fā)現(xiàn)了一種短脈沖模式，其能優(yōu)先以細(xì)胞體為目標(biāo)而軸突的脫靶激活會(huì)變得較少。通過利用這個(gè)模型，研究人員成功開發(fā)了一種通過調(diào)整信號(hào)頻率來產(chǎn)生對(duì)藍(lán)色的感知的頻率。

仿生眼的到來對(duì)于視力障礙者無疑是一大福音，這不僅提供了光明的可能，也許諾了機(jī)器人未來的更多想像。