视觉皮层动态电刺激有助盲人恢复视觉

科学家在视觉皮层上“画”出形状来帮助盲人恢复视力。资料来源:贝勒医学院

大多数成年人失明是由于眼睛或视神经受损，而他们的大脑却完好无损。因此，科学家们几十年来一直试图找到绕过受损眼睛的方法，并将视觉信息从摄像设备直接传输到大脑，从而恢复盲人的视力。最近，美国贝勒医学院的研究人员将这一想法向前推进了一大步:他们开发了一种方法，利用植入的电极以动态顺序向人脑的视觉皮层表面施加刺激，从而“画出”受试者可以看到的图案。这项研究发表在5月14日的《细胞》杂志上。

“当我们通过电极刺激直接在盲人的大脑上动态‘画’字母时，他们可以‘看到’相应的字母形状，并正确识别不同的字母。根据他们的描述，发光的点或线出现在他们的眼前形成字母，就像飞机在空中画的字母一样。”这项研究通讯的作者丹尼尔·约索尔说。

此前，科学家们也进行了类似的实验来刺激视觉皮层，但并不十分成功，因为当时的方法是将每个电极视为一个像素，同时刺激多个电极来组合视觉图像。在这种实验中，受试者经常能看到光点，但很难识别物体或形状。然而，迈克尔·比乌坎普指出了这项研究的独特之处:“我们没有试图用多个光点来构建形状，而是用轨迹来画轮廓。这种灵感来自人们在别人的手掌上画字母。”

为了测试这种方法是否有效，研究人员招募了4名视力正常的人和2名盲人参加测试。将电极植入4名视力正常的患者的大脑中以监测癫痫。两个盲人正在参加视觉皮层模拟设备的实验。实验期间，电极也被植入大脑。在这项研究中，科学家依次刺激受试者大脑中的多个电极，以产生形状感知。结果表明，受试者能够正确识别相应的字母。

研究人员指出，这种方法的成功意味着，如果盲人愿意接受植入式设备，他们可以通过使用这种将视觉信息直接输入大脑的技术，重新获得感知和识别视觉形状的能力。然而，研究人员也承认，在该技术投入临床应用之前，仍有一些困难需要克服。

波尚说:“植入这些电极的区域是初级视觉皮层，它有大约5亿个神经元。在这项研究中，我们仅用几个电极刺激了这些神经元的一小部分。下一步，我们需要与神经工程师合作开发一个更大的电极阵列，并尝试达到数千个电极的规模，以实现更精确的刺激。除了改进硬件，我们还需要升级相关的算法来实现刺激，并帮助盲人以两种方式获得有效的视觉信息。”

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.033