仿生眼能否讓小斌斌重見(jiàn)光明？
來(lái)源：《自然與科技》雜志 發(fā)布時(shí)間：2014-03-06
仿生眼
據(jù)2013年9月多家媒體報(bào)道，山西省汾西縣對(duì)竹鎮(zhèn)喬家莊的一位6歲男童郭斌（小名小斌斌）在住家附近被他的伯母挖去雙眼。這件駭人聽(tīng)聞的事件引起了社會(huì)上的極大關(guān)注。大家一方面對(duì)小斌斌伯母的殘酷行為表示強(qiáng)烈譴責(zé)，另外也對(duì)小斌斌的不幸遭遇予以深切的同情。香港名醫(yī)林順潮表示愿意為小斌斌免費(fèi)安裝一個(gè)俗稱(chēng)電子眼的“盲人導(dǎo)航儀”，以便讓他能夠恢復(fù)一點(diǎn)視力。
林醫(yī)生的助理何女士稱(chēng)，林順潮愿意免費(fèi)為小斌斌實(shí)施植入“義眼”手術(shù)，并在之后使用人工視力系統(tǒng)（盲人導(dǎo)航儀）恢復(fù)他的部分視力。她告訴記者說(shuō)，目前考慮為小斌斌安裝的電子儀器并不是讓小斌斌可以看到畫(huà)面，而是能夠感覺(jué)到外界。“如果眼前有物品，小斌斌就可以感覺(jué)到大概是什么物品。比如說(shuō)如果小斌斌眼前是—輛自行車(chē)，他不會(huì)知道是—輛自行車(chē)，但能感覺(jué)到有東西存在。”
而林醫(yī)生的建議也受到有些專(zhuān)家的反對(duì)，如山西眼科醫(yī)院院長(zhǎng)賈亞丁表示，由于“電子眼”等儀器仍處研究階段，尚未進(jìn)入臨床，他不愿孩子“做實(shí)驗(yàn)品”。那么什么是“電子眼”？它能夠在多大程度上恢復(fù)盲人的視覺(jué)？這些問(wèn)題引起了人們的好奇。為此筆者查閱了相關(guān)資料，對(duì)這個(gè)問(wèn)題作一些簡(jiǎn)單的介紹。
電子眼就是一套攝像系統(tǒng)
要了解電子眼的工作原理，我們首先要對(duì)人的視覺(jué)機(jī)理有一個(gè)清晰的了解。人的視覺(jué)過(guò)程可以分成三個(gè)環(huán)節(jié)：接收信息，外界的光線通過(guò)眼球的晶狀體會(huì)聚在眼球后面的視網(wǎng)膜上成像；傳遞信息，視網(wǎng)膜把接收到的，通過(guò)與它連接的視神經(jīng)把信息傳遞到大腦的側(cè)膝體，再傳遞到大腦的視皮層；解讀信息，大腦的視皮層將對(duì)接受到的各類(lèi)信息加工整理、去偽存真，還要與原來(lái)儲(chǔ)存的信息進(jìn)行比較，最后得出結(jié)論。神經(jīng)科學(xué)家告訴我們，人的視網(wǎng)膜上有1.3億個(gè)光感受細(xì)胞，而視網(wǎng)膜的信息輸出要靠大約120萬(wàn)根神經(jīng)纖維；在信息輸出的過(guò)程中還需要進(jìn)行信息處理和變換。這是一個(gè)極其復(fù)雜而精致的過(guò)程。
“電子眼”的專(zhuān)業(yè)名字叫仿生眼（bionic eye）。據(jù)國(guó)外資料報(bào)道，仿生眼的研究始于20世紀(jì)70年代，其原理是把攝像器獲取的圖像信息變成電信號(hào)，傳送到埋在盲人顱骨下的視皮層上的電極，使盲人獲得光感、閃光感和字母認(rèn)知能力。20多年來(lái)，仿生眼的研究已經(jīng)取得了可喜的進(jìn)步，英美科學(xué)家為幾十名盲人安裝了視網(wǎng)膜芯片仿生眼。通常由于黃斑退行性病變或者色素視網(wǎng)膜炎，而導(dǎo)致這些患者眼球內(nèi)的光感受器受到損害。
仿生眼的具體構(gòu)造是在一副太陽(yáng)鏡上置配微型攝像器和信號(hào)發(fā)射器。攝像器會(huì)將它檢測(cè)到的有關(guān)的圖像信息傳送到微處理器（微處理器佩戴在盲人的腰帶上），微處理器再把視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送到眼鏡架上的信號(hào)發(fā)射器上。發(fā)射器則把無(wú)線信號(hào)發(fā)送到已植入眼球的接收裝置，并刺激神經(jīng)細(xì)胞，通過(guò)視神經(jīng)傳入大腦。
仿生眼的兩個(gè)關(guān)鍵裝置
在仿生眼的整套電子系統(tǒng)里，有兩個(gè)最關(guān)鍵的裝置：一是攝像器?，F(xiàn)在的電子攝像器通常用電荷耦合裝置（CCD）或CMOS器件來(lái)獲取圖像，前者在技術(shù)上比較成熟，在市場(chǎng)上有優(yōu)勢(shì)，但是CCD器件的動(dòng)態(tài)范圍不佳；后者是光二極管，它可以用對(duì)數(shù)方式壓縮光電流（變成電壓）。二是植入視網(wǎng)膜里的芯片。在20世紀(jì)末國(guó)外已經(jīng)制成了神經(jīng)形態(tài)視覺(jué)芯片，芯片的一面是光感受器，接收光信號(hào)，再把這塊芯片集成在一片小硅片上。硅片上安裝了集成電路，可以進(jìn)行大規(guī)模并行模擬計(jì)算，運(yùn)算速度非?？欤梢栽谝欢ǔ潭壬咸娲呀?jīng)損壞的視網(wǎng)膜。
由于仿生眼只用數(shù)目很少的電極，科學(xué)家開(kāi)始時(shí)只期望盲人裝了它以后可以分辨明暗，但令人意外的是他們可以區(qū)分盤(pán)子、盆子，甚至可以看到運(yùn)動(dòng)的物體，能夠避開(kāi)障礙物。據(jù)英國(guó)一家媒體報(bào)道，一位患有遺傳性色素視網(wǎng)膜炎的老太太已經(jīng)失明了十多年，她在安裝了仿生眼后，可以看到周?chē)Ｄ：暮诎讐K狀圖像。她高興地說(shuō)：“我可以和我的孫子一起投籃，看到我的孫女在跳舞，這真是太棒了！”
為小斌斌安裝仿生眼很困難
與一般的視網(wǎng)膜病變致盲的患者不同，小斌斌由于已經(jīng)失去了眼球，當(dāng)然也就失去了全部的視網(wǎng)膜。要把電子攝像器做成電子眼放進(jìn)他原來(lái)的眼窩里——這只是一種設(shè)想，就目前的科技水準(zhǔn)難以做到。
可以考慮的方案是在眼窩底部植入由光電二極管陣列、刺激器芯片和電極列陣三層組成的植入物，電極列陣伸出芯片一段距離，與視覺(jué)神經(jīng)纖維相連。但要實(shí)施安裝也困難不少。另外植入物插入人體與視覺(jué)神經(jīng)聯(lián)結(jié)，它們與人的有機(jī)體相容性問(wèn)題和植入物今后的更新問(wèn)題也都沒(méi)有解決。另外對(duì)攝像器的刺激信號(hào)的能源提供，以及信息如何編碼等問(wèn)題也都有待于解決。所以要給小斌斌安裝一個(gè)仿生眼，要比一般的視網(wǎng)膜病變致盲的患者困難得多。
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