仿生視覺該何去何從？

交通高峰時間，芭芭拉·坎貝爾（Barbara Campbell）正穿行于紐約市的一個地鐵站時，眼前突然全暗了。過去4年來，坎貝爾一直使用左眼內的一個高科技植入體，該植入體給予她一種簡陋的仿生視覺，在一定程度上解決了她的遺傳疾病帶來的問題，該疾病使她在30多歲時完全失明。“我記得我那時所處的位置：我正在從6號線換乘F線，走下樓梯時的驟然之間，我聽見了輕輕的嗶嗶聲。” 坎貝爾說。這不是她的手機快耗盡電量的警示聲，而是代表她的第二代阿格斯（Argus）視網膜植入體系統關閉了。她眼前的明暗斑塊消失不見了，她要在植入體的幫助下，才能看見那些明暗斑塊。

特里·拜蘭（Terry Byland）是唯一一個雙眼都接受這種植入體的人。他的右眼于2004年接受了第一代阿格斯植入體，11年后左眼接受了第二代阿格斯植入體，兩個植入體都由第二視覺醫療產品公司制造。他幫助該公司測試技術，向媒體感人地講述自己的體驗，甚至在一次會議中與盲人歌手史蒂維·旺德（Stevie Wonder）會面?！拔覐囊粋€進行測試的普通人變成了一名代言人。”他回憶道。然而，到了2020年，拜蘭間接獲知，第二視覺公司已經拋棄了視網膜植入體技術，而且瀕臨破產。盡管拜蘭雙眼的植入體系統依然在運作，但他不知道這種情況會維持多久?！爸灰怀鋈魏喂收希揖蜎]事。但如果哪個地方出了故障，我就完蛋了，因為植入體沒有辦法修復?！?他說道。

羅斯·多爾（Ross Doerr）是第二視覺公司的另一名患者，他對此直言不諱：“這是一家擁有絕妙技術的公司，但也是糟糕的公司?！彼?019年于一只眼內放入植入體，至今他還記得看見那年圣誕樹上的閃耀光亮。他在2020年初興奮地獲知，他合乎條件，能接受軟件升級，升級之后能進一步改善他的視覺。然而，在新冠疫情出現的頭幾個月里，他聽到一些關于公司的流言蜚語，于是他致電給自己的視覺康復治療師。多爾回憶，治療師說：“你打電話來真是巧了，我們剛剛被公司炒了魷魚。順便說一下，你無法獲得升級了?！?/p>

上述三名患者——以及其他350多名位于世界各地、接受了第二視覺公司植入體的盲人——發覺他們置身于無比殘酷的現實世界，變革了他們人生的科技產品又成為一種被廢棄的器件。只需一次技術故障，一根斷掉的導線，他們就會喪失人工視覺，還可能是永久地失去。禍不單行的是，眼睛里停止運作的阿格斯系統會引起并發癥，干擾磁共振成像（MRI）掃描之類的操作，而將植入體從眼內移除的過程痛苦，費用昂貴。

高科技神經植入體

神經植入體是指與人類神經系統交互的器件（交互要么在外周神經系統，要么是在大腦中），它們屬于一個迅速發展的醫學門類（該門類有時也被稱為電子藥物學）。某些技術已經牢固建立起來，譬如減少帕金森癥患者顫抖癥狀的腦深部刺激器件。然而，近期在神經科學和數字技術上取得的進展又激起了腦科學領域的“淘金熱”，以埃隆·馬斯克的大腦植入體公司神經鏈接（Neuralink）的特大規模投資為代表。一些公司在熱烈討論逆轉抑郁癥、治療阿爾茨海默病、恢復活動，甚至追求超人認知（superhuman cognition）等方面的前景。

這些公司不會全都成功，如以洛杉磯為大本營的第二視覺公司就為那些對大腦科技感興趣的大膽企業家提供了一個警示故事。當前沿的植入體受挫失敗，或是像翻蓋手機和Betamax錄音帶一樣逐漸消失，或是產品背后的公司破產了，會發生什么？

第二視覺公司的問世始于一道閃光。1991年，一名由電氣工程師轉行的醫學生羅伯特·格林伯格（Robert Greenberg）站在手術室里，看著一名外科醫生往一名失明患者的眼睛插入一根極小的導線，該病人處在局部麻醉下保持著清醒。當導線觸碰到患者的視網膜會遞送微小的電流震擊，患者說他的漆黑視野里出現一個光點。外科醫生插入第二根導線，患者看見兩個光點?！凹偃缒隳軇撛斐鰞蓚€光點，那么在我看來，顯然你可以生成更多光點，生成圖像。我們只需要造出一個器件?！备窳植裾f道。

當然，這并不容易。格林伯格在阿爾弗雷德·曼恩基金會（一個研發生物醫學器件的非營利機構）工作時，花了許多年研發技術。他與三名合伙人一起在1998年創立了第二視覺公司。擁有16個電極陣列的第一代阿格斯視網膜植入體和擁有60個電極陣列的第二代阿格斯視網膜植入體進行臨床試驗后，于2011年獲得歐洲監管部門的許可，2013年獲得美國監管部門的許可。

第二視覺公司在2019年中止視網膜植入體產品線，2020年幾乎歇業，2021年6月的一次公開發行中，以每股5美元的價格募集到5 750萬美元。公司承諾將資源集中放在腦植入體奧瑞恩（Orion）正在進行的臨床試驗上，這個腦植入體也能提供人工視覺。然而，公司的股價暴跌到每股1.5美元左右。

在2022年2月，該公司宣布與初創生物醫藥公司納米精準醫療（NPM）擬議合并，新公司會聚焦于研發新穎的給藥植入體。第二視覺公司的高管不會出現在新公司的領導團隊中，公司提供了一份宣布合并之前的電郵聲明：“我們是針對失明的神經調控器件領域廣受認可的全球領導者，投身于研發新型技術，希望醫治最廣泛的視力受損者群體?！痹摴咀寯蛋傥换颊呓洑v了一番猶如坐過山車一般跌宕起伏的歷程，從技術創新、修改規章、醫學和財務受挫，直至最后近乎徹底崩潰。如今，隨著第二視覺公司逐漸淡去，高科技視覺植入體的未來比以往更加朦朧。

視網膜植入體與大腦植入體

植入體通過外科手術形式放入眼內，這個步驟要耗費大約4小時。但第二代阿格斯系統所包含的不只是植入體而已。使用者還要佩戴一副有小型攝像頭的特殊眼鏡，該攝像頭順著一根導線發送視頻至一個視頻處理器（VPU），該處理器通常掛在使用者的腰帶上。

VPU將圖像轉換為60個黑白像素構成的圖案，再傳回給眼鏡中的發送器，發送器以無線形式將信號發給眼睛外部的天線。信號再從那兒傳給附著在患者視網膜上的擁有60個電極的陣列。每秒鐘，電極以不同的圖案多次刺激眼球，生成一連串閃光，對應于低解析度的視頻饋送。本質上，電極取代了健康眼球中的感光細胞，正是那些細胞對光做出反應，沿著視神經傳送信息給大腦。

患者和醫生紛紛強調，第二代阿格斯植入體提供了一種人工視覺，一種嶄新的感覺，人們必須學會如何使用。使用者搖動腦袋時，感知到一些深淺不同的灰色斑塊出現又消失?！斑@是第一種人工視覺技術，是一項新生的技術。我們自問了許多次：什么樣的技術足夠好？毫無疑問，這種技術還非常粗糙?！?格林伯格說。

第二視覺公司表示，大多數患者的所見足以協助他們的基本移動，但結果仍參差不齊。一些患者能辨認出深色馬路上人行道的白色斑馬線，或者面對一張明亮的臉，其他患者則連看見基本的圖案和形狀都很難。然而，對于多數患者來說，視網膜植入體值得一試。多爾記得他在手術前的想法：“盡管它不是正常視覺，但它肯定比我眼下擁有的東西更好。”

住在荷蘭的杰倫·珀克（Jeroen Perk）在19歲時幾乎完全失明。2013年，36歲的珀克成為接受第二代阿格斯植入體的最年輕患者中的一員。他是一個成功故事：在僅僅兩年后，珀克已在第二視覺公司發布的視頻中滑雪和射箭。

盧西恩·德爾普廖雷（Lucian Del Priore）是一名參與了臨床試驗的醫生。他在紐約長老會醫院工作時，為坎貝爾做了植入手術。他記得當美國食品藥品管理局（FDA）批準第二代阿格斯技術用于視網膜色素變性患者時的激動心情，“對于那些患者來說，并沒有其他選擇可言。這些患者完全處于黑暗中，他們無法辨別出陽光明媚的海濱與匹茲堡地下煤礦的差別。他們能獲得某種視力，這個想法令人激動——對于患者和醫生來說都是如此?！?/p>

格林伯格說，第二視覺公司的長期計劃是轉向大腦植入體，那樣會完全繞過眼睛，直接刺激視覺皮層。神經器件能幫助更多有視力問題的人士，甚至包括那些因為視網膜或視神經受損嚴重而不適合接受第二代阿格斯的患者。但格林伯格無法為公司掌舵，引導它成功轉型。

2019年7月18日，第二視覺公司聲稱會逐步淘汰視網膜植入體技術，為下一代針對失明癥狀的大腦植入體奧瑞恩的研發掃除障礙，該產品已經在2018年開始臨床試驗。美國國立衛生研究院在資助其臨床試驗，在五年內給予640萬美元的經費。

第二視覺公司聲稱對視網膜器件的支持不會改變，會繼續維持客戶關懷和視覺康復專家的完整團隊，客戶能和以往一樣方便地獲取服務。然而，根據一位曾在該公司工作的工程師的說法，這種承諾在那時已經靠不住，公司再也沒有繼續制造和銷售。

希望與失望

拜蘭2004年植入的第一代阿格斯植入體沒有遇到任何問題。事實上，當有第二代阿格斯植入體時，他迫不及待地想嘗試一下。“你一旦嘗過再度看見某些東西的滋味，你會想要繼續下去，讓體驗越來越好。”

第一代阿格斯植入體僅有16個電極，第二代阿格斯植入體有60個電極，這一躍升改善了拜蘭的視覺，而且看起來更大的進展近在眼前。南加州大學和第二視覺公司在2016年和2017年進行了一系列試驗，拜蘭被告知了“虛擬電極”的概念，也就是依靠軟件升級將他的阿格斯系統像素增加到原先的四倍，同時采用新款視頻處理器?！拔夷菚r很開心，我感覺我們即將真正地取得重大突破?！逼渌颊咭彩盏叫畔@得升級，包括數字攝像頭、熱成像，甚至是面部識別軟件等。2016年，一位南加州大學教授甚至提出色彩視覺的可能性。然而，到2018年時，拜蘭對第二視覺公司的印象已然轉變——試驗已經放慢進度，而且沒有推出任何新技術的跡象?！拔腋杏X他們也許沒有跟我說實話?！卑萏m說道。

盡管第二代阿格斯植入體在技術上令人印象深刻，但它面臨了財務上的逆風。第二視覺公司在美國以15萬美元左右的價格出售第二代阿格斯植入體——根據格林伯格的說法，這個價格大約是其他神經調控器件的五倍。盡管如此，公司還是在虧錢，算上所有經常開支，產品沒有盈利。

況且，對于患者來說，植入第二代阿格斯僅僅是漫長而艱苦的旅程的起始。一批視力康復專家與用戶一對一協作，這個過程常常要持續數月或數年。一位使用第二代阿格斯的患者估算植入體、手術和康復的總成本是49.7萬美元。一般來說，植入體花費和其他大部分開支的至少80%由保險承擔。

目前遠遠不能確定獲得正面結果。琳達·柯克（Linda Kirk）于2017年在紐約接受了第二代阿格斯植入體，媒體以她為題材寫了篇樂觀的新聞報道，她卻發現植入體與其說給人賦能，更多的是讓她分心?！拔艺嫦肽芨嬖V他們，這個產品很棒，很成功。但我辦不到。”兩年后，柯克停止使用植入體。

視覺科學資深研究員埃里斯·阿爾迪蒂（Aries Arditi）是第二代阿格斯臨床試驗的項目負責人。他說：“在與那些生下來有視力、后來才失明的患者打交道的數十年里，我明白到他們對于一些會幫上忙的產品常常產生一種孤注一擲的希望，什么都愿意嘗試。而第二視覺公司做出了超出履行能力的承諾。我覺得十分不安，那些患者所依賴的是希望，而不是實際驗證過的性能。與患者打交道的經歷慢慢讓我對這項技術失望?！卑柕系龠€做了一項研究調查，納入了第二代阿格斯臨床試驗在美國的幾乎所有參與者，調查顯示出器件視覺質量的弱點。

坎貝爾發覺仿生視覺系統很有用。作為一名紐約市民，她在熙熙攘攘的人行道上和搭乘地鐵或公交車時使用這套裝置?！拔矣玫迷蕉?，見到的好處越多，我覺得我是在重新訓練我的大腦去看見東西?！比欢?，在常規使用4年后，坎貝爾的系統在地鐵站里突然癱瘓，盡管幾次嘗試修理，但器件再也無法工作。當她和醫生討論移除眼內的植入體后，她最終決定，不值得冒險另做一次手術。她的左眼里至今依然留著那個停止運作的技術產物。

單單不運行可能不是最糟糕的情況——也許還有其他醫學上的問題。在FDA要求下，第二視覺公司以2007年到2019年的30個患者為對象進行了第二代阿格斯器件的許可后研究。在那期間，觀察到36起嚴重不良事件和152起溫和不良事件。

FDA有一個公開的數據庫“制造商和用戶設施器件使用體驗”（MAUDE），制造商被要求提交嚴重不良事件報告，對于醫護專業人士和患者則是鼓勵他們提交報告。2014年到2020年，MAUDE數據庫中第二代阿格斯器件報告總共90份。一些報告描述的炎癥、感染或疼痛能夠用藥物來控制，但將近80%的報告涉及手術干預。進行手術的原因包括眼內出血和低眼壓，在大約15%的案例中出現視網膜剝離。不過，這樣的情況不是非常常見。2017年的數據顯示，244個許可后患者中，83%的患者在手術兩年后沒有經歷嚴重不良事件。

對于植入阿格斯和奧瑞恩的患者而言，更糟糕的情況還在后頭。2020年3月30日，第二視覺公司宣布打算停止運營，并引述了COVID-19疫情對公司融資能力的影響。

多爾很快受到了影響。一直以來，使用第二代阿格斯超過幾小時總導致他略感頭暈，這是一個眾所周知的副作用。但在2020年初，他開始感受到嚴重眩暈。多爾的醫生安排了一次MRI掃描來排除腦干腫瘤，但MRI的強磁場能與第二代阿格斯植入體發生相互作用。多爾最終改成進行CT掃描，掃描未有任何發現?！拔业浆F在仍然不知道我有沒有腦干腫瘤?！彼f。

珀克也遇到了麻煩。他每天使用第二代阿格斯最多達到9小時，而在2020年11月，他的視頻處理器從腰帶上跌落到地上，摔得四分五裂。之后的一周里，珀克考慮各種選擇，包括從視網膜上移除器件?！拔业慕Y論是，我必須恢復我的視覺。”他說道。珀克與其他用戶群體分享了他的處境，詢問是否有人擁有額外配件。他很快收到一些回應。到2021年2月，他擁有了一套翻新的系統，現在正快樂地使用著。“很遺憾，阿格斯不會往前進了，但我是個幸運兒。我對于接受植入體從未有絲毫懊悔?！?他說道。

目前就職于德州大學西南醫學中心的神經外科醫生納德·波雷遜（Nader Pouratian）是參與奧瑞恩大腦植入體臨床試驗的研究人員之一。他表示，使用奧瑞恩的患者擔心在大腦里留下缺少支持的器件，他們充滿焦慮，擔心會被無助地拋下。

本杰明·斯潘塞（Benjamin Spencer）是一名接受奧瑞恩植入體的患者。他在2018年接受神經植入體時，已經失明了26年，最初他對此很欣喜，當他和家人一起在家中首次使用奧瑞恩時，“感覺棒極了。眼前就是我的妻子。我從未見過她，除了在我的夢中?！彼f，奧瑞恩使得他能不用導盲杖就穿行于雜貨店購物，“但對于未來，我在思考，要不要移除它？為了安全地接受MRI掃描，確實有一名患者選擇移除器件。”

艱難的決定

不過，參與這項研究工作的神經外科醫師對奧瑞恩技術充滿了熱情。丹尼爾·約瑟（Daniel Yoshor）在貝勒醫學院執教神經外科學期間，為病人植入過兩個奧瑞恩器件。他認為技術是“重要的第一步”。近期，他已經試驗了一些刺激圖像，能給予使用奧瑞恩的患者更高的視敏度，甚至使他們能識別出電腦屏幕上的大號字母。

神經外科醫生波雷遜說：“對于任何應用來說，60個電極的大腦植入體是迄今為止最高科技、最精準的神經植入體。從技術的角度來看，它的性能相當驚人?！眾W瑞恩要獲得FDA許可的話，需要更大規模的臨床試驗。

第二視覺公司也許已經放棄視網膜植入體，但是對于不用做腦手術就能獲得仿生視覺的技術，其他公司依然看好這項技術的需求及市場。巴黎的Pixium視覺公司正在歐洲和美國進行可行性試驗，研究普瑞瑪（Prima）系統是否能幫助老年性黃斑變性患者（老年性黃斑變性是一種比視網膜色素病變常見得多的病癥）。

斯坦福大學眼科學教授丹尼爾·帕蘭克（Daniel Palanker）準許Pixium公司使用他的技術。普瑞瑪植入體尺寸更小，構造更簡單，價格也比第二代阿格斯植入體更低廉。普瑞瑪更優秀的圖像解析度有潛力讓Pixium視覺公司獲得成功。“如果你提供出眾的視覺，那么會有許多患者上門?！?/p>

一些參與第二代阿格斯研究工作的臨床醫生試圖搶救出他們從技術中能得到的成果。約翰·霍普金斯大學醫學院的眼科學副教授吉斯靈·達涅利（Gislin Dagnelie）已經建立起一個臨床醫生網絡，那些醫生依舊在與使用第二代阿格斯產品的患者合作。研究者在做的實驗包括用熱成像鏡頭來幫助用戶看到臉龐，用雙目攝像頭過濾掉背景，以及人工智能驅動下的物體識別。如今，這些升級不太可能最終變成商品化的硬件，但它們能幫助未來的視覺假體。

多爾認為，對于第二視覺公司來說，拋棄第二代阿格斯技術以及用戶，或許具備短期財務上的合理性，但假如它決定將大腦植入體商品化，那么這個決策可能會倒過來反噬合并后的新公司?！皯c幸的是，我是植入視網膜，而不是大腦組織。假如必須要將它從大腦里取出，肯定會更棘手?！?/p>

納米精準醫療公司的CEO亞當·門德爾松（Adam Mendelsohn）說，合并后新公司的優先事項是給藥裝置，也會有一些戰略性選擇，使得推進奧瑞恩技術的發展具有意義?！拔覀冋嫘南胍ふ业阶罴训膽鹇裕剿鲓W瑞恩產品的各種利用方案，將奧瑞恩技術帶給廣大患者。假如神經植入體的開發繼續前進，那么新公司至少會受益于‘后見之明’。我們花費許多時間來思考從阿格斯產品上獲得的教訓，以及思考如何避免重蹈覆轍?！?/p>

創新就免不了遭遇失敗。第二代阿格斯植入體是一項創新技術，這些進步也為其他研發仿生視覺系統的公司鋪平了道路。但是，對于未來考慮接受植入體的患者來說，阿格斯產品用戶陷入困境的警示可能讓一個原本艱難的決定難上加難。他們應不應該冒險嘗試新技術？假如他們接受植入體，并發覺它有助于巡游世界，那么他們應不應該允許自己依賴它？

資料來源 IEEE Spectrum