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让视障人士重见光明!瑞士EPFL团队研发视网膜植入物赋予人工视觉

olivia chan

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与健全人相比,视障人士在日常生活中面临着更多的挑战和更大的安全威胁。截止2019年,我国有1731万视障群体。如何能够使视障人士获得视力一直是科学界最大的挑战之一。针对由视网膜中光敏细胞丢失引起的致盲,最有希望的治疗方法是带有电流刺激视网膜细胞的视网膜植入物。然而目前已知的视网膜植入物效果远低于预期,植入后仍低于国际通用视力表的最低视力值0.02。

近日,瑞士洛桑联邦理工学院工程学院神经工程学(EPFL LNE)Medtronic团队,在主席Diego Ghezzi的带领下提出了一种具有开拓性的无线植入物,该植入物由高度柔性和柔韧性的材料制成,并包含光伏像素,旨在通过使用电极刺激其视网膜细胞,为盲人提供一种人造视觉。

像传统的植入物一样,EPFL的植入物由像素,眼镜和摄像头组成,嵌入在植入物中的摄像头可以在佩戴者的视野中捕获图像,并将数据发送到位于其中一个眼镜头中的微型计算机。微型计算机将数据转换成光信号,然后传输到视网膜植入物中的电极,以使佩戴者看到图像的简化的黑白版本的方式刺激视网膜。

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(可折叠和光伏式广视野前视网膜假体的设计和验证,图片摘自论文)

研究人员能够通过将电极替换为光伏像素来使植入物无线化。与电极不同,太阳能像素本身会产生电流,不需要外部能源。因此,由摄像机捕获的光不再需要转换为电信号。光伏像素占用的空间比电极少,可以在同样的空间里布置更多的像素,从而进一步提高了视敏度和视野。

通常来说,在测量视觉方面有两个通用的参数:视野和分辨率。因此,工程师使用这两个相同的参数来评估他们的系统。他们开发的视网膜植入物包含10,500个电极,每个电极都可产生一个光点。点的距离必须足够远,以至于患者可以区分彼此接近的两个,但是必须有足够的它们才能提供足够的图像分辨率。工程师还以恒定的分辨率但不同的视场角进行了测试。

佩戴者所看到的简化图像版本由刺激视网膜细胞时出现的光点组成。佩戴者必须学会解释光的许多点,以辨别出形状和物体。研究人员总结到,“就像看着夜空中的星星一样,我们可以学会识别特定的星座。盲人患者会看到与我们的系统相似的东西。”“看到人类如何适应这种新的观看方式也很有趣,这与我们的自然视野不同。” 

以上实验表明,该系统的容量无需进一步提高,并且已经为临床试验做好了准备。但是该团队将需要等待更长的时间才能将其技术植入实际患者中。目前,恢复视觉仍处于理论阶段。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-03/epfd-ric030321.php

论文链接:

https://doi.org/10.1038/s41467-018-03386-7


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