跟神經元say Hi

劉楠

研究人員所做的只是用科技的方式給神經元打了個電話

“這個裝置已經正式啟動了，你能感覺出來嗎？能聽到嗎？”像在沉寂的黑暗中看到光芒一樣，在一陣嗶嗶聲中，Sarah隱隱約約聽到了護士小姐的說話聲。先是一陣不相信的緊張，繼而是聽到聲音的滿足，她一邊使勁點頭，一邊哽咽地喊著“yes，yes”，終于喜極而泣。

這是以色列Rainbow公司的聯合創始人Efraim Cohen Arazis在2015騰訊WE大會上播放的一段視頻。Sarah原本聽不到外界的聲音，但她幸運地成為第一批人工耳蝸植入者。她植入的人工耳蝸是由澳大利亞的一家公司發明的，可以幫助人類收集聲音并轉變成神經信號，經相關神經傳遞到大腦，最后識別為聲音。

這個人工內置設備將改變這個姑娘以后的人生際遇，而研究人員所做的只是用科技的方式給神經元“打了個電話”。

隨著技術的進步，很多在十幾年前聽起來天方夜譚的事情正在發生，如基因排序、人工智能、生物材料、3D打印等等。在2015年11月8日騰訊舉辦的主題為“向未來 共生長”的WE大會中，以色列Rainbow公司的聯合創始人Efraim Cohen Arazis以其盲人祖母和視網膜退化的母親的案例道出，利用科技、軟件和神經元的結合來尋找新一代醫療解決方案也是重要的研究方向。

目前，與視網膜退化有關的疾病在全球的發病率越來越高。僅在美國，就有175萬人飽受年齡相關性黃斑變性視網膜退化癥（AMD）的困擾，而且新患病人數以年均20萬人次的速度增加。而人工視網膜可以讓視網膜致盲患者重見光明。

一些由政府（美國、德國、澳大利亞、日本和韓國）以及私人資本資助的項目，已經能夠利用人工視網膜讓患者重見光明。目前的解決辦法是，經過全身麻醉和六小時不間斷的手術，為患者植入一個連接眼睛內部多部件的硬件。換句話說，就是為患者植入一個人工設備，連接患者的眼睛和大腦。除此之外，患者必須佩戴一個特殊的眼鏡，這個眼鏡裝有一個微型攝像機、一個發射器、一個視頻處理器和一套為系統充電的電池。患者只能看到正前面，如果想看到兩邊和四周，必須調轉頭部的方向才能實現。系統只能提供60像素的光感，這個概念就是說，患者可以區分出黑白深淺，也能識別出物體的存在，但是對于細節卻遠遠看不清楚。相比之下，Nano Retina公司研發的人工虹膜做了更多優化。

Nano Retina是由Zyvex實驗室與Rainbow聯合投資的一個項目，由美國、歐洲和以色列的專家聯合研發。其主要產品是一片極其微小、易于植入的人造視網膜，被稱之為人工虹膜，能夠為視網膜致盲患者修復視力。

視網膜致盲的主要原因是眼睛的光感受器退化，阻礙大腦接受眼睛的信號從而導致失明，而人工虹膜實際上就是取代了眼睛的光感受器。人工虹膜由納米電極、電路、光感受器和紅外線輻射接受回路組成，緊靠視網膜植入，其電極與眼睛的兩級神經元相連。在接收到視覺系統生成的圖像信號之后，人工虹膜便將其轉變成電子信號，從而刺激神經元產生神經信號，通過其他神經通路經由神經節傳遞至大腦，從而識別視覺信息，恢復患者的視力。

人工虹膜通過微創手術配合局部麻醉植入眼睛，整個過程不超過30分鐘。而且，人工虹膜的系統結構輕巧，能與眼睛的其他生理功能協調作業，包括瞳孔擴張和眼球運動等，患者能夠從一邊看向像另一邊而無需轉頭。第一代人工虹膜有500像素，第二代達到2000像素，相比較其他人工視網膜的60像素，已經有很大改善。成功植入后，患者也需要戴一副裝有迷你激光發射器的眼鏡，通過無線紅外線為人工虹膜充電，但眼鏡的復雜程度已經大大簡化。所以，人工虹膜的優勢顯而易見。

目前，人工虹膜是第一個可以與神經元直接成功溝通的微電極陣列，比其他人工視網膜的耗電量低100倍，并且實現了用高級方式將人工視網膜經久持續密封的效果。相關科技和醫療領域的專家都認為，人工虹膜的臨床目標是可以實現的。人工虹膜將在2016年進入臨床試驗階段，目標價格為60000美元，預計市場化之后將達到十億美元的市場價值。

Nano Retina是一種平臺技術，它由可以與人體神經元直接溝通的微電極陣列組成，可將外界的信號轉變成神經語言。當前，也可以在其他疾病的醫療解決方案中使用相似的平臺技術，實現與中樞神經系統交及外圍神經的交互溝通。

人的身體是一個巨大、復雜且神奇的電化機器。未來，可以在人體內植入可以從外界收集信息的傳感器、人工刺激裝置和治療設備，以及藥物傳輸泵。這三種設備之間可以互通，形成閉環。如果傳感器發現人體有問題，就會激活刺激裝置，來解決相應的問題；如果傳感器發現人體內某種物質缺失，就會激活藥物傳輸泵，自動釋放出適當劑量的藥物以穩定人體功能。如果這些都可以實現的話，那么以后就不會出現急性病發作和大型危機，患者本人也不會有什么感覺。

除此之外，對于癲癇、癱瘓及帕金森綜合癥（老年癡呆癥）等，也可以采用這種“與神經元溝通”的方式尋找解決方案。

過去，人們只能通過藥物來控制癲癇發作的患者；現在，市場上已經有一些神經刺激裝置，但需要患者自察自知，自己開啟這種裝置來控制病情；而未來，可能會出現可以自動激活的傳感器而無需患者干預，以達到在發病之前阻斷疾病的效果。現在有一些針對癱瘓患者的護理機械，幫助他們站立，幫助他們在同樣的高度進行一些活動；而未來，可能會出現能夠恢復某些區域連接的神經元和刺激裝置，讓患者恢復肌肉運動能力。

目前，Rainbow正在研發一種可以植入大腦的裝置，以阻止帕金森綜合癥的進一步惡化。但是未來發展的關鍵在于要找到記憶是否能夠儲存，這樣才能替換或修復記憶，或者繞過因老年癡呆癥壞死的區域找到新的記憶通道而重新實現大腦認知功能。

對于未來的可植入設備，還有很多問題待解。比如，要理解大腦結構和細胞類型，理解神經語言，找出數據是如何存儲和恢復，要從根源上找出是什么原因導致器官出問題。Efraim表示：“對于植入式醫療設備而言，非常關鍵一點是要有外部設備做正確的診斷和生理特征數據分析，這樣植入式設備才知道怎么去治療。”