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不出10年盲人重见光明

作者:李宝洪 浏览次数:
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  粤港信息日报(李宝洪)

  世界上有几千万人由于视网膜疾病而致盲或致残。这是由于视网膜是人体感受光的器件,这个器件受到损坏,光信号无法在眼睛和大脑皮层之间传导,所以导致失明。

  但是,科学家通过研究发现,视网膜受损后,其后面的视神经依然可以工作,可以传导电脉冲。依据这个原理,为了世界上几千万盲人重见光明,当然,也是由于巨大商业利益的诱惑,人们近两年以来,对人工视网膜的研究兴趣与日俱增,并且取得了临床实验的成功。

  现在的问题是,如何在成功的基础上,进一步研究效果更好的第二代生物视网膜芯片。

  第一代视网膜芯片技术依然保密

  一年半之前,美国伊利诺伊州的两名华裔科学家周氏兄弟宣布,他们的“生物视觉公司”成功地首次将人工微型芯片,植入患有严重眼疾者的视网膜,这项技术可望帮助数以百万计因为色素性视网膜炎等眼疾而导致失明者重见光明。

  比头发还要薄的“人工芯片视网膜”,包含3500个极其细微的太阳能电池,可以把光线转换成电脉冲,取代视网膜上受损的感光体。感光体就是眼睛感光细胞,负责将光转换成电脉冲信号。这块微型视网膜芯片无须电池和电线,全靠由眼睛接收的光线来提供能量。科学家希望植入体能够刺激视网膜,令病患者可恢复部分视力,不过,他们同时指出,芯片对于因为严重青光眼糖尿病引起的失明无效。

  一年半过去了,周氏兄弟的公司一共为6名病人成功地植入视网膜芯片,并得到美国食品与药品管理局的批准,但是,他们的技术依然保密。

  第二代生物视网膜芯片有待改良

  最近,位于田纳西州的美国橡树岭国家实验室传出消息:这里的研究人员称,他们正在研究一种生物芯片,可以真正模拟整个视网膜的神经系统。这种视网膜芯片采用的核心技术是一种被称为“蜂窝状非线性联接”的电路设计。根据这种著名的设计方法,每个电路单元都是独立的,像棋盘上的小格子那样彼此联接。每次联接都会产生一个数学上的“量”,用来描述各个电路单元之间不同的关系。

  当这种芯片感受到物体发出的光的时候,光点被芯片上某个电路单元接受(感光),这个电路单元通过数学算法将光信号放大并传给相联接的其它电路单元。某些电路单元通过计算,找出物体的“边”,另外一些找出物体的“角”,各个电路单元之间通过各自不同的“量” 的相互作用,产生出物体的“轮廓”

  美国橡树岭国家实验室的项目经理库伯先生认为,这种人造视网膜芯片与第一代芯片相比,有许多好处:

  首先,这种芯片的各个电路单元是非线性的,说得明白一些,就是每个线路单元在同一时间内,可以进行各自不同的运算。这样,可以使芯片的整体运算速度大大加快,这将有助于人工视网膜对移动物体外型的处理与判断。

  第二个优势在于:这种芯片是个模拟处理器。我们现在使用的计算机等设备都是数字处理器,它们只能识别0和1两个数字;而第二代视网膜芯片是用模拟方式进行运算的,它的特点是对事物的描述不像数字方式那么精确。大家应该知道,我们的大脑在处理信息时,就是使用模拟的方式。

  模拟的运算方式为这种芯片今后直接与大脑皮层联接创造了前提条件。

  当前,三大难题摆在科学家们面前,要彻底解决还需大约10年的时间:

  第一,如何让人造视网膜芯片产生三维立体映像和颜色。要达到这一点,要求芯片进一步模仿人眼的另一个功能:在一个感光层上产生轮廓,在另一个感光层上产生颜色;

  第二,最大的难题在于如何使这种芯片同人的大脑皮层联接起来。

  科学家的研究发现,人眼有一百万条视神经与大脑皮层的相应部位联接,但现在没人知道这一百万条视神经产生的不同光信号是如何被“解码”,从而在大脑里产生物体映像的。

  商业前景光明

  将生物芯片同人的神经元成功联接,目前只有本文开始时提到的周氏兄弟发明的方法。据介绍,具体的方法要到今年晚些时候才能对外公布。

  第三,第二代视网膜芯片的面积还需进一步缩小(目前为1平方英寸,约合2.54平方厘米),而且能耗较高并要求有较强烈的感光才能工作。

  但是,科学家们认为,使几千万盲人重见光明的生物芯片工程,其前景也是非常光明的。就在几年前,让盲人看见光明的想法还被认为是“天上掉馅饼”的幻想,但是,随着越来越多的临床研究取得成功,这个天上的馅饼用不了10年可能就真的会掉下来了。

  “只有现在做准备的人才能最终得到它”。美国促进盲人复明基金会的首席科学家查德博士就是这样认为的。


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