電子生化眼：人造合成感光器將讓盲人恢復視力

編輯/南溪

電子生化眼：人造合成感光器將讓盲人恢復視力

編輯/南溪

米卡·特霍知道蘋果和香蕉的區別。他可以告訴你蘋果是圓的，吃在嘴里是甜的，咬起來很脆，而香蕉則長而彎曲的，如果放的時間太長會變軟。但是，如果要他不摸、不聞，也不品嘗，就說出兩種水果的區別，他就沒有辦法了。特霍是個完全失明的盲人。如今，他恢復了用視覺來區分蘋果和香蕉的能力，這歸功于研究人員植入到他左眼里的一個微芯片。盡管試用的時間很短暫，但這項新技術的初步成功，卻永久地改變了特霍和其他很多盲人的境況。

特霍在芬蘭一家體育獎學金組織工作，他患有色素性視網膜炎，這種遺傳病破壞了視網膜上的感光細胞。16歲以前，他的視力還是正常的，但從那時起，他的夜間視力就開始衰退。20多歲時，他的日間視力也開始衰退。35歲時，特霍的左右眼都失去了中央視力(由視網膜中央的視錐細胞實現的視覺功能，負責精細的視覺)。40歲時，他只能用外圍視力(由視網膜上的視桿細胞實現的視覺功能，負責感受光線強弱)感覺光線。

現在，一切都發生了改變。德國圖賓根大學的埃伯哈特·澤雷納將一塊芯片植入特霍的視網膜。這塊芯片替代了視網膜損壞的感光細胞(即視桿細胞和視錐細胞)。在健康的視網膜中，感光細胞將光轉化為電脈沖，后者穿過幾層特化的組織，其中一層由雙極細胞組成，最后到達大腦。芯片上有1500個小方塊，它們排列在一個約1平方厘米的網格上，每個小方塊都含有一個光電二極管、放大器和電極。當光線照在光電二極管上時，就會產生微弱的電流，經過放大器增強后，傳送到電極上，刺激附近的雙極細胞產生信號，通過視神經傳送到大腦。照射在光電二極管上的光線越多，產生的電流就越強。

植入視網膜的芯片為特霍打開了一扇面向世界的窗戶，使他可以看見約1米外一張A4打印紙大小的范圍。通過這扇窗戶，特霍可以分辨出人和物體的基本外形及輪廓，尤其是在明暗反差強烈的時候。但是，植入芯片并沒有足夠的電極來產生清晰的圖像。另外，通過芯片，他眼里只有灰色的東西，感覺不到色彩，因為芯片還不能區分不同光線的波長。

盡管有這些局限，在接受手術后的幾天內，植入芯片還是戲劇性地改變了特霍與這個世界互動的方式。他10年來第一次能夠看見和辨認一些物體，比如餐具和水果，讀出大字體印刷的字母，向房間里的人打招呼，認出自己的親人。另外兩位大約在同一時間內接受芯片移植的患者，可以在陰暗的背景中找到明亮的物體。

3個月后，澤雷納不得不取出了芯片，因為移植芯片后，患者皮膚很容易受到感染：患者體外掛著一個袖珍的電池組，通過一條穿透皮膚的電線，向眼睛里的芯片輸送電能，這會在皮膚上留下開放的創口。此外，使用者必須要在計算機旁邊，讓計算機通過無線信號控制電脈沖的頻率，還有視野的亮度和對比度。

此后，澤雷納已經使植入芯片變得更安全和輕便。最新的芯片是無線的，到目前為止已經移植到了10個人的眼睛內。這種芯片有兩個電磁線圈，一個埋藏在患者耳后的皮膚下，并伸出一根細細的電線，與視網膜上的芯片連接。另外一個電磁線圈放在一個小型塑料盒里，位于皮膚表面，靠近耳朵的地方。這樣，兩個線圈形成了一個完整的電路向植入的芯片供電。通過旋轉外部線圈上的按鈕，患者可以調節視野的亮度和對比度。為了進一步改善技術，澤雷納希望在一個視網膜上并排植入3個芯片，使患者有更大的視野。

盡管人工感光器對于由感光細胞受損引起的失明患者（比如色素性視網膜炎、無脈絡膜、黃斑變性等）有所幫助，但對青光眼或者其他與視神經退化有關的病變則力有不逮。

另一個研究小組也在臨床研究階段取得了初步成功：美國加利福尼亞州第二視力公司開發的視網膜植入設備ArgusII也能治療色素性視網膜炎，其技術手段與此有所不同。ArgusII并沒有植入患者的視網膜內，而是通過安裝在眼鏡上的微型相機來捕捉圖像，并將這些圖像轉換成電脈沖，傳遞給植入到視網膜表面的電極。與澤雷納的植入芯片不同的是，ArgusII并不能在視網膜上模擬由光波引起的生理反應，而是產生一幅由亮點和暗點拼成的圖片，患者需要經過訓練才會解讀這些圖片。

即使只是恢復灰度視力，也花費不菲。目前，一旦通過了完整的測試并獲得審批，ArgusII的安裝費將會達到每只眼睛10萬美元，而澤雷納的視網膜植入芯片的價格也不會低于這個數。澤雷納還必須進行額外的臨床實驗，才能讓歐洲咨詢委員會允許眼科醫生使用這種芯片。ArgusII已經獲得了審批，可以在歐洲大部分地區進行銷售，但在美國和其他國家還沒有上市。不過，臨床實驗的初步成功和這項技術的改進速度表明，視網膜植入設備在不久之后將得到更廣泛的運用。