以色列科学家和英国研究人员正在合作完善一项技术,将来有望借助这项技术制作出仿生视网膜,帮助视力损坏或退化的人群

利用纳米技术和神经细胞组成的感光薄膜,可以把图像转换为电脉冲信号,并将电脉冲信号传输至大脑,这些电信号在大脑皮层经过多级加工处理,判断出物体的形状、颜色等概念,最终传输到视神经,产生视觉知觉,我们就能“看到”眼睛正在看着的东西。

“这就像从里面看你从外面看不到的东西。”尼尔•威斯科夫(Nir Waiskopf)说。他是希伯来大学的研究生,和研究主管乌力•巴宁(Uri Banin)教授共同负责这个项目。

这项研究发表在行业刊物《纳米快报》上。

这项技术由希伯来大学、特拉维夫大学和英国纽卡斯尔大学的科学家研发,其特别之处在于能让盲人重见光明的装置能够植入眼球本身。

“我们的系统是第一个不需要外部设备的系统。”威斯科夫说,“在眼底植入薄膜,利用纳米技术,将眼睛看到的物体转换成能输送到视神经的图像信息。”

目前最先进的人工视觉系统是阿格斯二号视网膜仿生系统,已经得到美国食品和药物管理局的批准。其制造商第二视力系统公司表示,这个系统能恢复失明人群部分视力功能。

尽管阿格斯的工作原理和希伯来大学正在开发的技术的工作原理相似,但图像如何传输至大脑和视神经的过程是不同的。

希伯来大学研发的系统结合半导体纳米棒和碳纳米管,创建了无线、光敏、灵活的可植入薄膜。该薄膜能将视觉信号转换为电信号,类似于视网膜感光细胞的功能。从本质上说,这个薄膜就是一个仿生视网膜,有真正视网膜的功能,工作方式也与其相同,但图像处理流程是通过纳米技术完成的。

威斯科夫表示,这项技术的书面研究进行得很顺利,而且动物实验也获得了成功。但他强调,要让技术能够运用在人体身上,还有很多工作要做。

“我们面前还有很多障碍,第一个就是人体实验。而且,要得到美国食品及药物管理局批准可能要很长一段时间,或许五年,或许更长。但是我有信心我们能够缩短时间。”

到目前为止,实验都集中在研究如何提供能够识别形状和大小、明亮和黑暗的图像信息。和阿格斯系统相似,希伯来大学研发的系统也无法人工恢复视力,至少目前还没有。

“因为我们的实验对象是动物,它们无法告诉我们它们所看到的东西,所以我们不能十分确定这个系统的有效程度如何。”威斯科夫说。

所以只能靠动物的反应推断出系统是否有效。给动物植入仿生视网膜后,它们能够感知光线,而此前它们没办法做到。“但是只有通过人体试验我们才能知道对成像清晰度和可见距离有所了解。”他说。

然而,威斯科夫对系统的发展前景持乐观态度。

“因为我们采用了纳米技术,我们在仿生视网膜上运用了不同的纳米粒子以刺激不同的反应。例如,使用对颜色敏感的纳米粒子,把颜色混合,用户就可以识别颜色。”他解释道。

团队的研究表明,该系统的光敏度强于基于成像系统。“我们在不断优化系统,希望出来的结果能够不断变好。”威斯科夫补充道。

据研究人员介绍,新装置比以往的更加坚固,有更高的成像清晰度,也更有效地刺激神经元。虽然还有很多工作要做,他们还是抱有希望,未来他们研发的碳纳米管和半导体纳米棒组合的仿生视网膜能代替人类受损的视网膜发挥作用。

“这是一个创举。”巴宁教授说,“我们希望在未来能够通过这种方式植入视网膜。”

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